Устройство для сложения

Устройство для сложения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

В. А. Гуменюк

Киевский ордена Трудового Красного Знаме институт инженеров гражданской авиации (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено дпя сложения чисел, представленных в коде "М из

g ю

Известно устройство дпя сложения осел, представленных в коде "М из М "., в котором кодовые слова слагаемых в коде М иэ и " преобразовываются в кодовые слова кода " 1 нэ P", где Pоснование системы счисления, затем эти кодовые слова подаются на матриць сложения, а результат суммирования шифруется в кодах М иэ Ц ", и "М из М с добавлением единицы" и, учитывая перенос из младшего разряда сумматора, формируется окончательный результат сумьшрования (1 ) .

Недостатки устройства заключаются в том, что из-за преобразования кодовых слов слагаемых перед подачей из ьвтрицы сложения быстродейстьие устройства умаиьшается; на реализацию матриц сложения требуются большие аппаратурные затраты, Кроме того, след2 ствием большого количества элементов в матрицах сложения является уменьшение их быстродействия.

Известно устройство дпя, суммирова ния содержашее линейную и треугопьйую

5 матрицы элементов И, которые содержат р+" 1 элементов И (где P - основание

А системы счисления), и группу из P элементов ИЛИ, включенную последовательно с треугольной матрицей элементов И.

Сигналы, поступаюшие с выходов регистров операндов, проходят через два элемента суммируюшей матрицы (за исклк чением тех случаев, когда операнды рав(2) .

Необходимо отметить, что это усч ройство не может быть непосредственно ксде М из М, что щжводит к испопьго зованию относительно большого количества логических элементов (наппима:р, при

Р=16 используется 152 элемента).

Наиболее бтаьким к предлагаемому является устройство pns сложения, пред011815 4 коде М из Й, содержащее, в частности, в каждом разряде регистры операндов, входы которых соединены с входными шинами устройства, и матрицу слож ння, выполненную в виде прямоугольной матрицы элементов И, входы которой соединены с выходами регистров операн дов, а выходы — с выходными шинами устройства (3 ), Недостатком известного устройства является использование большого количества элементов И для построения мат- . рицы сложения (например, для кода

«3 из 6 при Р=16 матрица содеряФт

256 элементов И).

Цель изобретения — сокращение аппаратурных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что и в устройстве для сложения, содержащем регистры операндов и матрицу сложения, причем выходы регистров операндов соединены с соответствуквцнми входными шинами устройства, первые группы выходов регистров операндов соединены с первой и второй группами входов матрицы сложения, выходы которой соединены с выходными шинами устройства, матрица сложения выполнена в виде неполной треугольной матрицы элементов

И, вторые группы выходов регистров операндов> идентичные соответствующнм первым группам выходов, но гальванические независимые от них, соединены между собой, образуя проводные элементы

ИЛИ, и подключены к третьей группе входов матрицы сложения, причем входы элементов И матрицы сложения, предназначенных для сложения равных операндов, соединены с соответствующими входами первой и второй грутпт вхоДов матрицы сложения, входы элементов И матрицы сложения, предназначенных для сложения операндов, имеющих взаимообратные коды, соединены со входами третьей группы матрицы сложения, входы остальных элементов И матрицы сложения соединены с соответствуюшими входами первой, второй и третьей групп входов матрицы сложения.

На фиг. 1 изображена струков..урная схема устройства для сложения; на фнг. 2возможная реализация одного триггера регистра операнда„. на фиг. 3 - выполнение матрицы сложения; на фиг. 4 - таблица перечней сигналов, поступающих на входы матрицы сложения.

Устройство содержит регистры 1 и 2 операндов, матрицу 3 сложении, дейчем

Принимаем следующий алфавит:

О» - 100011, 1" - "100101", 2 — 111000, «3" — "110010», "4«вЂ”

110100" «5 — 101010"„ "6

«101100, 7» - "100110 "8

«011001» «9» — «010011"; "10»«010101"; «11« — «001011"„12"00 1 10 1 "э «13 - «000 1 1 1») «14"011010 3 «15 — 011 100

Составляем таблицу перечней сигналов, поступающих на входы элементов

И 14 матрицы 3 (фнг. 4). На основании этой таблицы можно составить схемы входы регистров 1 и 2 соединены с входными шинами 4 и 5 соответственно,. первые группы выходов которых соединены с первой и второя группами входов матпнцы 3 соответственно, а вторые группы выходов регистров 1 и 2 (гальванически независимые от первых групп выходов) объединены, образуя проводные элементы

ИЛИ, и соединены с третьей группой

1О входов матрицы 3, выходы которой соединены с выходными шинами 6.

Регистры 1 и . содержат по hJ триггеров. Каждый триггер (фиг. 2) построен на элементах И-HE 7 по двутактной

i5 схеме и имеет два идентичных, íî ram ванически независимых единичных выхода

8 и 9, нулевой выход 10, единичный и нулевой информационные входы 11 и 12 и тактовый вход 13.

Матрица 3 (фнг. 3) представляет собой неполную треугольную матрицу элементов И 14. Количество элементов

И 14 в матрице менее, чем Р /2-(нащжмер, для кода 3 из 6", при Р=16, коЯ5 гп чес гво элементов И равно 1 03 ) . Это объясняется тем, что элементы И 14 обладают коммутативными свойствами, кроме того, некоторые элементы И 14 могут соответствовать сразу двум и

30 более парам кодов слагаемых. Матрица сложения имеет трн группы входов 1517. Количество, входов элементов И 14 матрицы 3 равно Я . Входы элементов

И 14 соединены со входами 15 и 16 кодовых слоев X„ и g слагаемых мат35 рицы, где — номер позиции кода (4» 4 и ),при Xj-- Yj 1 и со входами 17 при 1(„ 4у„ . Диагональные шины, объединяющие выходы элементов И 14, соответствующих одинаковым результатам (yeas перенос) сложения,соединены с выходами матрицы 3.

Рассмотрим на конкретном примере работу матрицы сложения, входящей в состав предлагаемого устройства, дпя 5 кода 3 из 6, при P = 16.

515 6 разряд поступает по днагональной шине на вьпсод матрицы 3.

Положитепьный эффект предлагаемого устройства заключается в сокрашении

5 количества оборудования более чем в два раза (количество элементов в матрице при Р 16 в коде "3 из 6" - 103)Ä а также в некотором повышении быстродействия устройства, вследствие уменьшения паразитных реактивностей и уменьшения геометрических размеров матриц сложения.

Аналогично можно построить матрицы, напрп4ер, дпя вычитания нли умножения

15 вкоде Мнз Й».

Устройство дпя сложения, содержащее регистры операндов и матрицу сложения, 20 ..причем входы регистров операндов соединены с соответствующими входными шинами устройства, первые группы выходов регистров операндов соединены с первой и второй группами входов матрицы сло25 ження, выХоДы котоРой соеДинены с выходными шинами устройства, о т л ив ч а ю ш е е с я тем, что, с целью сокрашения аппаратурных затрат, матрица сложения выполнена в виде неполной зо треугольной матрицы элементов И, вторые группы выходов регистров операндов, идентичные соответствукипнм первым группам выходов, но гальваннчески независимые от ннх, соединены между собой, образуя проводные элементы ИЛИ, 35 н подключены к третьей группе входов матрицы сложения, причем входы эле» ментов И матрицы сложения, предназначенных дпя сложения равных операндов, 40«

«соединены с соответствующими входами . первой и второй групп входов матрицы сложения, входы элементов И матрипул сложения, предназначенных дпя сложения операндов, имеющих взаимнообратные коды, соединены с входами третьей груп45 пы матрицы сложения, входы остальных элементов И матрицы сложения соедянены с соответствуюцшми входами первой, второй и третьей групп входов матрицы сложения.

Источники информации, принятые во внимание гри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

". 259480) кп. 506 7/38, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

3Ф 496555, кл. (06 Г 7/38, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке % 281286/24, кл. 506 F7/50, 1978 (прсггот5ш) .

5 911 соеущнений входов элементов И 14 матрицы 3 со входами самой матрицы. Каж дая клеточка таблицы соответствует одной паре слагаемых и имеет порядковый номер соответствующего элемента И 14 матрицы. Символами )(1 обозначены сигналы, представляющие кодовое слово одного слагаемого; У„- другого слагаеМого, i1 - сигналы, представляющие пары позиций, имеющих одинаковые порядковые номера в соответствующих кодовых словах слагаемых, с перепадом напряж ний в них равным единице.

В табпице встречаются по две, три, .восемь клеточек, имеющих одинаковые порядковые номера, т.е. соответствуюшие одному и тому же элементу, Всего насчитывается 103 шестивходовых элемента И неполной треугопьной матрицы сложения, в отличие от 256 шестивходовых элементов И, которые бы потребовались при применении известного способа.

Из таблицы следует, что парам слагаемых «1» и "15, 4 и 12, -"10 и

"6 соответствует один и тот же элемент И 14 (таблица,номер 39).

1. При Х= 1 и у = 1 сигналы, соответствующие "единицам, будут Х4, Х

Хб s., У5 е у 5 э Т1 ° Х3 э У4 1 У5 и Ть,при Х =15и У =1- Х5

Х4 Х5 Ч1 у

У, У5 H 6 . TBK KBK Х1ФУ1

Хй = Ч О, Х3 Ч3 1,Õ4 фЧ4

Х5 Ф у н Х -ФУ6 снг алы появятся топько на всех входах элемента И 14, входы которого соединены со входами

ХЗЧ> 36 3g 4 34

2. При Х= 4 и У = 12 сигналы, соответствуюшие единицам, будут Х3, К5, 6 Ч1 Ч4 11 3» 5 ь при Х= 12 и У= 4- Х1 ° Хэ ° Х4

Чз 1 у5 Чь ° у > 5 у4- ° 5 ° Хь

Так как Х1 ФУ1 Х2= 3 - О, Х3 =

1-1Х4 ФУ4, 1 Х5 Ч5 + Хьфубу сигналы появятся только на всех входах того же элемента И 14.

3. При Ч = 10 и У= 6 сигналы, соответствующие едянииам будут К1, Х 3 1 Х5 У5 У4,У6 У1 Э в Х4 у изб,пр =6u V=10-Х3, Х41 Х6 Ч1 > Ч3 ° Ч5 1 Э 4

Ь и Jü. Так как Х1 у4, Х Уя.

= О X> = Ч3 = 1, 4 + y< <К У

Х6 У6 и поятся тпко н всех входах того же элемента И 14.С выхода соответствукяиего эжмента

И 14 сигнал, соответствуюший резуль тату спожения О (1), т.е. О в данном разряде суммы и перенос 1 в стараий

Формула изобретения >1515 д Р Ю 4 1 Е 7 8 У 10 l1 18 М (4 lf

С оtneane ж а в 4ф

4:р а«еф э ьф вР

«ра мйа ъ вф з фФФФ

Фф ВФ въее ", вф ф, ° Ф ЬЪ ъф "ъ ъф ф."Ф ФЖ 4ФВ а е

Феей ъфФ ф а й»й

Фм ъъ ч ч Фе ъф ъ уф мъ ч сии г

Зйк&э 5540

"ИР"< 2 rtî ïèñí ф rtnn -и„„,.

1" жго о

Р д Ул,11роек ц; я ей ь

° y ь.

«в»Ф

» ъ, вп ее в ъ в » ь э а ф(, ъф вф

Ф Феъ в,ъ » еъ

» а

Ф» »

« ъе ° ъ ф Ф йф ъ., ве»Ф ъм

: Ф ъ 7

«Ф » МИ; ъ ъ

Фь е у

«ф Фъ и

«ф

- ь" ее ч »

ЪФФ»Ъ фе ° м

«м

» ъ эс вф е«

Ф рв ъ е

Фа»

Фее

«,а,ч еъ ЕЪ

«» ч

«ъе«

° »М

Ф ч Ф

° ф.м ъ Фъ.ЪФ е» ъй е « еъ»М мъ ф

» в

ФФ Ф

° е еъ

» Ве ъ

° е

«Ф

М» ъ м 4

»°е

Ф ь

ЕЕ Фъ м р ъв

ЪФ к ч »

ЫФъ. ъ ъ ж ъйе

«ф»фъ ъ ъс аф

,» мъ .ъъ

>» Ъ

Ф й» ч ФМ и в

»

ФъФ э ъ"„ъ

Ф ч Ч а+ й» ч » пе»

-,Ъ

Ф-ч

Ф еъ

:фее

° ювао

ФФ ФЕФ еъ фф к, еъ

Ф

М 7

К йъ ф, ф ъ фь, ц ъ ч м и а» \ъ,ъф вф ь Ф«»й е«ф

Ф Ф е,ф а»ъ в

» йч

Ф Ф

\»

««»

» ф ф Ф е

:ъм ъ;Ф

М Ф-е Ф«ъ ч у м ъв В

«ФФ

Ъ«

=ф Ф Вфъ

= Ф Ф ч м ъъ

@C» вф ъ „

° Ф ф«» еъ вам

»ф 4à

Ф,»

«Ъ ф«

Ф

ЧЪ з

, Ф-ъ

Ф ъс

»»»

С ъ Ф М

«е

Ф»

° ф

Ьев» а ф.»

Ф.ч

Ф Фъ е

Мъ Ф а l ф Ф,» ъф 7

Ж

5 < ч ме м, ч фа»ь ъ » в 4

Ф Ч Ф и .ъ ф»ъ и

Фье

Ф«

» ф» hg м в«

° ф

Ф ф вМ мй е ъс е. ° Ф

Фф .

Ф ее ч »

ФМ

-«v УЪ

» мь Ф ч

«ч 4Ð

ФЧ ъ

Фч

Фф

° в» вь

:ъ, "Ф» чв » ч ъФе

"Р ч

Ф

«Ч Фь»

Ф»

«»

Ф ч й. в ъ мЮ

Ф« чв»

\ ° ч

ЪФФ ФФФ

Ф

«Ф

«Ф в,ф вф ъуеЯ е ач

Ф ф»ъ

Фф вч

Ф+

Фъ ф ъ»ме Ю ч

», »

» Ф

Ф»Ф е й»

«,Ф М

Ф,ф

° «е ъс

»з в

° N чъ

» въ еъ Ф Ф

«э ъ ч

Фф ФФ

Фе °

Ф

Фе,ЕМ » ъф » ф ф ъ», 7 ф ъ» фй ъ

Т

ФЪ»Ф

Ф» а-» ч

«зъ ъ»

Ф м Ф

g ч

Фее

К ъ и в» » аеЪ ъ еъ ъ е.

° »Ф«ъ ъч»

:ъ»е Фо ъь» и ф ъ ф » «Ф»

«ъ °, въ»ъ ъь ъ цв»ъ еф и ч айФ

» Ф» ф фЪ Ф ъ» вф. „Ъ ъф е » »

ФъЧ Ф Мъ ъч 2 ч ъ„"й

ФЪЧФ

Ъ вф

Фвф в«е е а

«»

Ъеф .фв ф е ф м » ф чъ» вч

" 9 е« е в«

« в ме в ъф

7»

Ъф ъч афти Ф