Арифметическое устройство

Арифметическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

!,, :, с ., <; ".

ОП ИСАН44

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

674016

Сова Соввтских

Сецналистиявснмк

Рвсяублин (6l) Исполнительное к авт. сана-ву

М. Кл.

G 06 9. 7/38 (22) ЗаявлЕно 11. 0Э.77 (21 } 2461984/18» с присоединением аеявкн Я (23) Приоритет

ГйудвратмийМ елее

СССР

:--аа ДФлам изибрвтвний

- и еткрытий

УЛК 681. 327, (088. 8) Опублнковаяц15.07.79.Бюллетень

Дата опубликования описания15.07. (Щ Авторм изобретения B.. B. Йудыкевич и В. H. Максимович (71) Заяввель (54) АРЙФМЕТИЧЕСКОЕ VCTPOAGTBO

Изобретение относится к областй вычислительной техники.

Известно арифметическое устройство, выполняющее оперении сложенй4 вычитания, умножений и деления (1) . Однако это устройство отличается слож-й постыл оборудования, кроме того, s нем невозможно получить произведения от большого числа сомнржителей частного от большого числа делений.

Наиболее близким техническим peuie- 1в кием к данному техническому решению яв-. ляется арифметическое устройство, содержащее две группы элементов И, счетчик, выход которого через ключ подключен к .. первому входу первого элемента Зап : И рет", второй вход которого.подклвЮК к выходу генератора тактовых импульсОвю разрядные входы счетчика соединены с первой группой информашюнных входов устройства (2) .

/ 26

Недостатками известного устройства является сложность и невозможность по-. лучения произведения нескольких сомно-

2 жителей, невозможность деления заданного числа несколько раз на определенные делители -и низкое быстродействие, обус» ловленйое наличием делителей частоты тактового генератора .

Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства и повыпаение его быстродействия.. ,цля этого предлагаемое устройство содержит реверсивный счетчик, два: элемента ИЛИ, второй и третий элементы «Запрет", два блока вычитании причем выход первого элемента Запрет - подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента Запрет, первый вход которого подключен к выходу пщ>ного блока вычитания, его входы подключент т соответственно к выходам элементов И первой груттпй, выходу первого элемента ИЛИ и выходу. счетчика, второй вход второго элемента Запрет подключен к первой i управляющей шине устройства, выход первого элемента Запрет подключен

674016

3 к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента "Запрет", первый вход

;этого элемента подключен к выходу вто рого блока вычитания, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИ и выходам элементов И второй .группы, второй вход третьего элемента "Запрет подклю. чен к второй управляющей шине устройст- 1о ва, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу реверсивного счетчика, разрядные выходы сяетчика и реверсивного счетчика подключены соответственно к

45 первым и вторым входам элементов И пер- вой и второй групп, разрядные входы ре. версивного счетчика соединены с информационными входами второй группы устройства.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Арифметическое устройство состоит из счетчика 1, реверсивного счетчика 2 групп 3 и 4 элементов И, элементов ИЛИ

5и6,,генератора 7 тактовых импульсов; элемента "«Задреат» 8 . ключа 9, элемен- тов Запрет 10 и 11 и блоков вычитания

12 и 13. Устройство управления и ком мутатор операции не чертеже не показаны.

Устройство работает следующим образом.

При выполнении операций сложения и вычитания элементы Запрет" 10 и 11 закрыты. Слагаемые или вычитаемые по очереди подаются на входы 14 s дополни тельном коде. Как только,в счетчик 1. подается код слагаемого элемента И 9, открывается элемент "Запрет" 8, и импульсы с тактового генератора поступают через элементы ИЛИ 5 и 6 в счетчики

1 и 2. При выполнении операции сложения,реверсивный счетчик открыт по сум 45 мирующей шине управления. В момент установлении счетчик 1 в О, ключ 9 закрывает элемент Запрет" 8. В счет4чик 2 переносится первое слагаемое. Сле дующие слага4(мые переносятся в счетчик

2 аналогично. В счетчике 2 образуется сумма слагаемых. При необходимости выполнения операции ваычитания реверсив» ный счетчик 2 открыт-по вычи гающей шине упр4аИВ6ния. ВЫчитаемые подаюФся не входы 14 в дополнительном коде.

При выполнении операции умножения и деления схемы Запрет" 10 и 11 открыйй. (5 (((()

1 К > где Я „- коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2.

Частота 1„ импульсов, поступающих с выхода блока вычитания 12, равна раз-. ности частот, поступающих на ее входы 4 = 4 4 Ю

Частота . 1 импульсов поступающих с выхода элемента ИЛИ 5„равна сумме частот, поступающих на ее входы, и определяется выражением . 5 f +fþ

С учетом выражений (1) и (2) получим

4 Ы18)

I5= 16+ 4- 1((4! а Я

И И) (5) 4

В реверсивный счетчик 2 IIQ входам

15 записывается первоначальное число ((. В счетчик 1 по входам 14 записывается число М . При выполнении операции умножения реверсивный счетчик

2 открыт по вычитающей шине управления.

Как только в счетчик 1 подается код числа Hg, ключ 9 открывает элемент

Запрет 8, и импульсы с тактового генератора, частота следования которых поступают на входы элементов

ИЛИ 5 и 6. На второй вход элемента

ИЛИ 5 поступают импульсы с выхода блока вычитания 12 о частотой следования ((Ес:ли один выход элемента И групп 3 и 4 подключен к триггеру младшего разряда счетчике 1, то второй вход подключен к триггеру старшего разряда счетчика 2 и наоборот. Импульсы появляются на выходе того из элементов И группы

3, который подключен к находящемуся s единичном состоянии триггеру (на чертеже

:. не показан) счетчика 1 и переходящему из нулевого в единичное состояние триггеру (на чертеже не показан) счетчика 2.

Средняя частота 1 следования ймпу тьсов на выходе группы 3 определяется частотой 1 импульсов, поступающих на входы реверсивного счетчика 2, и числом Й (О находящимся в счетчике

),(1, равна

674016

1 - k (t)

4 и (6) 13 6 4 (7) 16 fo+f13 (e)

Я (Я) - число, содержащееся в счетчи- р ке 2, получим

Щ1) о 6 (9) или

Или (18) Откуда

Далее

fu И„= Вц

Кщ

Следовательно, % "г. пР (20) 25 (21) 40

"1,Ъ

<()g И)п (»((,(Ц) -- (» И,(1) 4„к (23) 50

>Отсюда (24) Ш

Подставив в выражение (24) выражение (21), получим

Я и М

)( (25) 5

Аналогично, учитывая выражения

)(Щ Ю =. (t) ° (10)

2.

Частота поступающая на вход реверсивного счетчика 2 при его работе в вычитаюшем режиме, связана,с числом

Я1 (М, содержащимся в нем, выра жением )) 4Ф

"- Х (11)

Частота 1, поступающая на вход, счетчика 1, связана с числом К (Ì) содержащимся в нем, выражением

de> () — (12)

dt

Подставляя выражения (11) и (12) соответственно с выражения (5) и (10) З5 получим дк(Ч к — — > (1Э) (((ф К (Ф.)

d)>>(t) >>», (, dt )((t) (14)

Разделив уравнение (13) на уравнение (14), имеем ди() и () м® к() (15).

Прйизведя разделение переменных в дифференциальном уравнение (15), полу««

Щ (В) Ж (Ф,) ) . (16)

К,(а) И,()

Время преобразования в устройстве

55 начинается с момента открывания элемента Запрет .8 и кончается-в момент установки счетчика 1 в "0, при этом: ключ 9 закрывает элемент Запрета 8

За это время в счетчике 1 число hf<(Q изменяется от Щ до Яп), а в реверсивном счетчике 2 число 1 8) изменяет ся от Я до N

Проинтегрировав выражение (16), под-ставив пределы. изменения переменных, получим

Ц>de(t) > d(((t) и,)

>(1(1) ) >(>(t)

: 8) М

<п И(п

Ец )(,(1) - - 1» N>(t) f

"2 %п;Ы =-«И ЬМ (19) После выполнения операции умножения первых двух чисел устройство управления записывает в счетчик 1 число big

Как только в счетчик 1 подается код числа И, элемент И 9 открывает элемент 8 Запрет", и импульсы тактовой частоты t поступают на входы

D собирательных элементов ИЛИ 5 и 6.

Повторяется процесс вычисления аналогичный вышеописанному. Для определении результата вычисления нужно проинтегрировать выражения (16), подставив новые пределы изменения переменных

674016

8 е- шеопнсанному. Результат вычисления опе- ределяется интегрированием выражения б- (28} с подстановкой новых пределов

При необходимости получения произв дення от определенного числа сомножит лей процесс вычисления повторяетсянео ходимое число раз, при этом результат перемножения фиксируется в реверсивном счетчике 2.

Для K сомножителей Й .... И„. произведение Я „, зафиксированное в счетчике 2, равно

d)It(t) dM,(t)

Д М

If)(tI, IfI(t) d8 (4 ) Щ Ю (28} и2(о ж, Ь}

Проинтегрировав выражение. (28} с подстановкой п(ределов1 rr0rl

И " 4 (,(}., 48 (4}

В,(} = Юр} (29} н где,. ц - результат делении.

Или (30}

Отсюда нальные возможности.

Ид =-+N (31} ж

Формула изобретения

Далее устройство управления записывает в счетчик 1 число И . Повтораеъ Арифметическое устройство, еодерща ся процесс вычисления, айалогичный вы- шее две групйы элементов И и срамник, Я вЂ”; (26) к-

rA

При необходимости выполнения oneparim@ делении реверсивный счетчйк 2 открь т по суммирующей, шине управления, при этом делимое 8< заносится в счетчик

2, а делитель М r)) счетчик 1. Как только в(счетчик 1 rroiramci код числа

3g., g ключ 9 откръвает Мембент

4- .-.

: "Запрет 8, и:импульсы c тактовой часс(тотой fo постуйают на входы элемен- . ,тов ИЛИ 5 и 6. Повторяется процесс вычисления, аналогичный- вйшеописанно-. му.. Так как реверснвный счетчик 2 ра-. оотает в суммируюшем режиме, то вйражение (11) йринймает вид

ONE(tf — =((а (), а вйражение (16} применяет знак в правой части ураЦненйя

ro

Яра= — 4 Мщ (33}

ПодсМвйь В выражение (33} выражение (31},- йолучим

Яд g

7). ) IVI (64)

2.

При делении делимого >r на к irerrh»» телей hi .....) q рез йьтйФ деления Я, зафиксированный в pe» версивном счетчике 2, раь6н

К

Е-f Д й;

N„ llf (6(6)

r-=2, Повышение быстродейстйи(а йре(дблабгаомого устройства достигйуто за"счеа исключения из известного устройства дели телей часбтоты,.

8 Йвестном устройстве йри випсйтненин операций деленйа йлй умножена, З частота следований импульсов на входе счетчика-регистра илн счетчика рвзул6 ь(тбата меньше частоты тактов(и о генербтора в И раз, где g - множйтель или деп тель соответстЬенно. Б предлагаемом

4 устройстве чу а следования а сов на входах реверсивного счетчика бсйьше частоты тактового генератора fo следовательно быстродействие Нрбдлщ аемого устройства больше чем в 5f раз и превы45 шает бьитр)одействие известйож устройс ва.

Кроме того, как видно из,вйражений . (26} и (35}, устройство обесйечивает выполнение операций умножейия и деленна с произвольным числом сомножителей и делителей, что расширяет его функпио674016

9 выход которого через ключ подключен к первому входу первого элемента Запрет, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, раз рядные входы счетчика соединены с первой 5 группой информационных входов о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит реверсивный счетчик, рва элемента ИЛИ, второй и третий элемент "Запрет", два блока вычитания, причем выход первого элемента

"Запрет" одключен к первому входу первого эль .ейта ИЛИ, второй вход которо- . го подипочен к выходу второго элемента

"Запрет", первый вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, его входы подключены соответственно к выхо-. дам элементов И первой группы, выходу первого элемента ИЛИ и входу счетчика, второй вход второго элемента "Запрет" подключен к первой управляющей шине устройства, выход первого элемента "Заппрет подключен к первому входу второ10 го элемента ИЛИ,,второй, вход которого подключен к выходу третьею яимента

"Запрет, первый вход этого элементе подключен к выходу второго блока вычитания, первый и второй входы, которого подключены- соответственно к выходу вто рого элемента -ИЛИ и выходам элементов

И второй группы, второй вход третьего элемента "Запрет подключен к вто юй управляющей шине устройстве, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу реверсивного счетчика раврядаые Выходы счетчика и реверсивного счетчика ОшиЬь" чены соответственно к первым и вторым входам элементов И первой и второй групп, разрядные входы реверсивного счетчика соединены с информационными входами второй группы устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Мо 278233, кл. Cj 06 F 7/52, 1969.

Авторское свидетельство СССР

% 368599, кл. (л 06 Р 7/38, 1969.:;

Составитель В. Йудыкевич

Редактор Т. Янова Техред Э, Чужик Корректор Е Лукач

Заказ 4079/48 Тираж 779 Подйисное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, ИЗБ, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент „г. Ужгород, ул. Проектная, 4