Оптоэлектронный десятичный сумматор

Оптоэлектронный десятичный сумматор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Соцмалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:ЧОМУ СВИ ВТИЗЬСТВУ (о1) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 02р678 (23) 2628086/18-24 ®)М.

g G 66 F 7/56

ИКи

gg6 E 1/о с присоединением заявки М(23) Ориоритет—

Государствеимый комитет

СССР яо дедам изобретеиий и открытий

Опубликовано 15,0181. Ьюллетемь N9 2

Дата опубликования олисани 170181 (53) УДК 681. 335 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. П. Кожемяко, а. В. Грабчак, T. В. Роловань и T. Г.Демянчу (71) Заявитель

Винницкий политехнический институт (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДЕСЯТИЧНЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо.-. вано при создании оптоэлектронных .,вычислительных машин, работающих с

-десятичным основанием системы счисления.

Известны сумматоры, работающие с основанием системы счисления больше двух, например десятичный сумматор, содержащий регистры операндов, буферный регистр, счетчик, триггеры заема, переполнения и оперирующий с операндами, представленными в двоичнодесятичном коде с весами 8-4-2-1 (1j.

Недостатком таких десятичных сумматоров является низкое быстродействие вследствие затрат времени на перевод чисел с десятичной системы счисления в двоично-десятичный код и обратное преобразование для индикации результата вычислений, приводит к лишним аппаратурным затратам. . Известен десятичный сумматор, который содержит блок суммирования, первый и второй регистры, блоки пересылки, шину сигнала пересылки результата, блок кода цифры "9", блок кода зоны, блок блокировки. Устройство суммирует операнды и представляет результат в символьном коде, в связи с чем увеличено быстродействие сумматора (2 j.

Однако для вывода результата также необходима дополнительная аппаратура для преобразования и индикации.

Рассмотренные сумматоры не могут быть использованы в арифметических устройствах оптоэлектронных вычислительных машин.

Известен оптоэлектронный параллельный сумматор, содержащий каскадно соединенные по шинам питания разрядные ячейки на фотоэлементах, оптически связанные с регистром слагаемых, источник постоянного питающего напряжения и развяэывающие диоды,. позволякнций непосредственно индицировать результат вычислений (3).

Недостатком этого устройства яв20 ляется то, что результат индицирует ся в двоичном представлении, что неудобно для оператора, а перевод чисел в десятичную систему счисления вле чет понижение быстродействия и аппа25 ратурные затраты.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является оптоэлектронный сумматор параллельного действия, содержащий блок ввода и в

3Q каждом каскаде светоизлучатель, фото796845 приемник, модулятор, формирователь импульса переноса, элемент задержки и оптоэлектронный квантующий модуль, оптический вход которого связан со светоизлучателем,- а оптический выход-с фотоприемником, соответственно пер- вый электрический вход подключен к выходу модулятора, второй — к общей шине питания, выход фотоприемника под1 ключен через формирователь к элементу задержки, а вход м<>дулятора — к оптическому выходу светоэлемента (4).

Особенностью указанного сумматора является использование в нем оптоэлектронного квантующего модуля, состоящего из совокупности регенеративных оптоэлектронных элементов, основная функция которых — квантование времени со строго определенным шагом C

Оптоэлектронный квантующий модуль выполнен в виде линейки последовательно установленных и оптически связан- 20 ных регенеративных элементов-онтронов, число которых определяет количество устойчивых состояний модуля. В связи с тем, что модуль состоит из бистабильных оптоэлектронных элементов с 5-образной характеристикой, в него можно записывать и хранить информацию с одновременной индикацией по позиционному принципу. Это позволяет после прекращения действия сигналов соответствующих цифрам последнего операнда и окончания переходных процессов в целях .сквозных переносов фиксировать результат суммирования.

Для записи единицы информации используется минимальный дискрет в виде времени срабатывания <, оптоэлектронного элемента.

Недостатком этого сумматора является то, что время выполнения операции сложения растет пропорционально 40 числу разрядов слагаемых (с добавлением разряда время увеличивается на величину 9 С, где <. — время представления единицы ), так как отсутствуют цепи сквозного переноса. 45

Кроме того, время задержки единиц переноса в каждом разряде должно быть не менее 8 C, так как в противном случае возможно наложение единиц переноса с поступающим на вход операндом, что приведет к потере информациИ. Также велика вероятность возникновения ложных переносов в старшие каскады, так как фотоприемник не управляется модулятором и может пропустить сигнал переноса, восприняв оптическую информацию с выхода оптоэлектронного квантующего модуля при фактическом отсутствии единицы переноса.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности оптоэлектрон- Щ ного десятичного сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный десятичный сумматор, содержащий блок ввода слагаемых, выход. которого подключен к соот- gg ветствующим входам разрядных ячеек, каждая из которых содержит светоизлучатель, модулятор, фотопреобразователь, формирователь импульса переноса, элемент задержки и оптоэлектронный квантующий модуль, выполненный в виде последовательно установленных и оптически связанных регенеративных оптронов, оптический вход оптоэлектронного квантующего модуля связан с первым выходом светоизлучателя, оптический выход "перенос" — с первым входом фотопреобразователя, первый электрический вход оптоэлектронного квантующего модуля подключен к выходу модулятора и второму входу преобразователя, второй электрический входк общей шине питания сумматора, выход фотопреобразователя подключен через формирователь импульса переноса к входу элемента задержки, а вход модулятора связан со вторым выходом светоизлучателя, в каждую его разрядную ячейку введены два элемента И, три элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем выход первого элемента ИЛИ подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами разрядной ячейки, второй вход первого элемента И непосредственно, а второй вход второго элемента И через элемент НЕ соединены с суммирующим входом разрядной ячейки, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом элемента задержки, второй вход первого элемента ИЛИ, соединенный с первым входом второго элемента ИЛИ, является первым входом разрядной ячейки и подключен соответственно к первому входу предыдущей разрядной ячейки, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с шиной установки нуля сумматора, третий вход подключен к выходу фотопреобразователя, а выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему электрическому входу оптоэлектронного квантующего модуля, выход старшего разряда которого, являясь суммирующим выходом разрядной ячейки, соединен с соответствующим входом предыдущей разрядной ячейки, первый вход третьего элемента

ИЛИ соединен с входом ввода слагаемых разрядной ячейки, а второй вход третьего элемента ИЛИ является вторым входом разрядной ячейки и соединен со вторым выходом предыдущей разрядной ячейки, а выход соединен с входом светоизлучателя.

На чертеже представлена функциональная схема оптоэлектронного десятичного сумматора.

Сумматор содержит разрядные ячейки 1-3, оптоэлектронный квантующий модуль 4, светоизлучатель 5, модулятор б, оптический выход "перенос" 7, оптоэлектронного квантующего модуля

796845

Формула изобретения

4, фотопреобразователь 8, первый 9, второй 10 и третий 11 электрические входы модуля 4, формирователь 12 им-" пульсов переноса, элемент 13 задержки, первый элемент 14 ИЛИ, первый 15 и второй 16 элементы И, выход 17 старшего разряда (цифры "9") оптоэлектронного модуля 4, элемент 18 НЕ, шина

19 установки нуля сумматора, второй элемент 20 ИЛИ, общая шина 21 питания сумматора, блок 22 ввода слагае мых и третий элемент 23 ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий цикл предлагаемого сумла1тора включает три такта. 15

В течение первого такта на вход подается первое слагаемое. Сигнал с блока 22 поступает через третий элемент 23 ИЛИ на светоизлучатель 5, который возбуждается и действует на модуль 4 и модулятор 6, который в свою очередь вырабатывает напряжение зажигания и передает его на вход 9,моду ля 4 на фотопреобразователь 8. Количество возбужденных за это время оптоэлектронных элементов модуля 4 будЬт 25 .соответствовать аналоговой величине первого слагаемого. Когда прекращается подача первого аналогового слагаемого, светоизлучатель 5 гаснет, напряжение зажигания уменьшается моду- @ лятором 6 до величины напряжения фиксации, которого достаточно для поддержания уровня выходных световых потоков на элементах модуля 4.

В течение второго такта на вход д подается второе слагаемое.При этом аналогично возбуждаются остальные элементы модуля 4. При наличии оптического сигнала на выходе 17 модуля

4, что соответствует тому, что разядная линейка переполнена, электриеский сигнал появляется иа выходе фотопреобразователя только при одновременном поступлении с модулятора 6 сигнала напряжения зажигания, что соответствует поступлению информации фЯ на вход модуля 4. Выходной электрический сигнал с фотопреобразователя

8 поступает через второй элемент 20

ИЛИ на вход 11 модуля 4, обнуляя все элементы модуля 4, и одновременно ур поступает на вход формирователя 12 для формирования импульса длительностью C соответствующего единице переноса.

В течение третьего такта производится перемещение единиц переноса в старший разряд. Если в младшей разрядной ячейке 2 возникает единица переноса, то сигнал поступает на элемент 13 задержки длительности 8 затем на второй вход первого элемен- d0 та 14 .ИЛИ, с выхода которого сигнал поступает на входы элементов 15 и 16

И. Если при суммйровании в младшей ячейке 1 образовался сигнал переноса, а в старшей ячейке 2 появился сигнал á5

I на выходе 17 модуля 4, то срабатывает первый элемент 15 И и передает импульс переноса в следующую, более старшую ячейку 3 на вход первого элемента 14 ИЛИ и через второй элемент

20 ИЛИ обнуляет ячейку 3.

Если при суммировании в младшей разрядной ячейке, например ячейке 1, образовался сигнал переноса, а выход

17 цифры "9" модуля 4 старшей разрядной ячейки 2 не возбужден, тт при появлении разрешающего сигнала на выходе элемента 18 НЕ, импульс переноса поступает через третий элемент 23 ИЛИ на светоизлучатель 5 старшей разрядной ячейки 2, что, создает условие для возбуждения соответствующего выхода модуля 4 разрядной ячейки 2.

Преимуществами предлагаемого оптоэлектронного десятичного сумматора по сравнению с известными является то, что сигнал единицы переноса поступает непосредственно лишь Ъ тот старший разряд, который еще не заполнен, время суммирования незначительно зависит от числа разрядов слагаемых, увеличиваясь с добавлением каждого разряда на величину C

Например, сложение числа 9999 с 1 выполняется за время

T=, 9t + 8 Г + 4 С= 21 Ю которое в этом случае более чем в два ,раза меньше времени выполнения опера;ции сложения в известном устройстве . Здесь слагаемое 4 Т вЂ” время задержки на элементах сквозного переноса.

Так как задержка единиц переноса укладывается во время, при котором выполняется любой цикл сложения двух операндов (максимальное время сложения двух операндов без переносов равно 9 Г ), исключена воэможность искажения результатов суммирования при совпадении во времени единицы переноса и единицы второго слагаемого.

Оптоэлектронный десятичный сумматор, содержащий блок ввода слагаемых, выход которого подключен к соответствующим входам разрядных ячеек, каждая из которых содержит светоизлучатель, модулятор, фотопреобразователь, формирователь импульса переноса, элемент задержки и оптоэлектронный квантующий модуль, выполненный в виде линейки последовательно установленных и оптически связанных регенеративных оптронов, оптический вход оптоэлектронного квантующего модуля связан с первым выходом светоизлучателя, оптический выход "перенос" — с первым входом фотопреобразователя, первый электрический вход оптоэлектронного квантующего модуля подключен к выходу модулятора и вт рому входу фотопреобразователя, второй электрический вход - к общей шине питания сумматора, выход фотопреобразователя подклю796845,1 /

Составитель t0. Козлов

Редактор П. Бабич Техред H.Барадулина Корректор И. Муска

Заказ 9770 бб Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, чен через формирователь импульса пе реноса к входу элемента задержки, а: вход модулятора связан со вторым выходом светоизлучателя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности

5 сумматора, в каждую ceo разрядную ячейку введены два элемента И, три элемента ИЛИ и элемент HE„ причем выход первого элемента ИЛИ подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами разрядной ячейки, второй вход первого элемента И непосредственно, а второй вход второго элемента И через элемент HE соединены с 15 суммир;ющим входом разрядной ячейки, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом элемента задержки, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемен- 2О та ИЛИ и является первым входом разрядной ячейки и подключен соответственно к первому входу предыдущей разрядной ячейки, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с шиной установки нуля сумматора, третий вход подключен к выходу фотопреобразователя, а выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему электрическому входу. оптоэлектронного квантующего модуля, выход старшего разряда которого является суммирующим выходом разрядной ячейки, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен со входом ввода слагаемых разрядной ячейки, а второй вход третьего элемента ИЛИ является вторым входом разрядной ячейки и соединен со вторым выходом предыдущей разрядной ячейки, а выход подключен ко входу излучателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Чу Я. Организация ЭВМ и микропрограммирование. М., "Мир", 1975, с. 260-263.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 523409, кл. G 06 F 7/50, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

В 556438, кл. G 06 F 7/56, 1974.

4. Майоров С. A. и др. Узлы вычислительной техники на новых базисных оптоэлектронных модулях.-В сб.

"Вычислительная техника", вып.б. Пенза, 1976, с. 87-89 (прототип ) .