Устройство для определения количества единиц в двоичном числе
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е „„964627
ИЗОЬРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социапистичесиих
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 16. 03. 81 (21) 3260510/18-24 (53)М. Кл.
G 06 F 5/02
С Р6 F 1 1./10 с присоединением заявки №
3Ъоударстееииый комитет
СССР (23) Приоритет
Опубликовано 07. 10. 82. Бюллетень № 37
R0 долам изобретений и открытий (5Ç) УДК681. 326.. 7(088. 8) Дата опубликования описания 07. 10,,82 (72) Автор изобретения
" ".ГСОРЗНА Я (Е::
А.Сафин (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА
ЕДИНИЦ В ДВОИЧНОМ ЧИСЛЕ
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в качестве устройства контроля цифровой техники.
Известно устрой ст во определения
5 количества единиц, обеспечивающее счет совпадающих по времени входных импульсов, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик Джонсона, двоичный счетчик, фиксирующие триггеры, элементы НЕ-И и инверторы 1.1 ).
Недостатком данного устройства, счетчика является невысокое быстродействие, обусловленное необходимостью опроса всех фиксирующих триггеров.
Наиболее близким техническим ревением кизобретению является уст- * ройство для определения количества единиц в двоичном числе, содержащее 2о трехвходовой элемент И, элемент
И-НЕ, выходной элемент И, счетчик и
I триггер и элементы И и ИЛИ для каждого из разрядов 52).
Недост ат ком данно го уст ройст ва является невысокое быстродействие обусловленное подсчетом прямых сиг= налов значащих разрядов двоичного числа. В случае присутствия единиц во scex разрядах двоичного числа время подсчета их будет максимальным и равным
7, = T (n-l), где - время подсчета единиц в разрядах двоичного числа;
Т - период следования тактовых импульсов;
n - число разрядов в двоичном числе. .Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения количества единиц в двоичном числе, содержащее первый счетчик импульсов, первый элемент И, элемент И-НЕ, второй элемент И и канал Фиксации еди96462
3 ниц s прямом коде,,состоящий из и триггеров, где и - количество разрядов двоичного числа, 2п элементов И и и элементов ИЛИ, единичный выход триггера 1-го разРяда, где 1. i 4 и, соединен с первым входом соответствующего i-ro элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами (2i+
+1)-го и (2i+2)-го элементов И, вторые входы (2i+1)-го и (21+2)-го эле- 1о ментов И, где 0 «(i < (n-1), соединены соответственно с единичным и нулевым входами i-ro разряда двоичного. числа, выходы (2i+1)"го и (2i+2)-го элементов И соединены соответственно с Р входом триггера i-ro разряда и вторым входом i-ro элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И канала Фиксации единиц в прямом коде соединены с управляющим входом устройства, с первыми входами первого и второго элементов И и с первым входом элемента И-НЕ, выход .которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход первого элемента25
И соединен со счетным входом первого счетчика, и с входом синхронизации всех триггеров канала фиксации единиц в прямом коде, тактовый вход устройства соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго элемента И является управляющим выходом устройства, введен второй счетчик, элемент ИЛИ, первая и вторая группы элементов И, группа элементов ИЛИ и
35 канал фиксации единиц в,оЬратном коде, выполненный аналогично каналу фиксации единиц в прямом коде, причем первые входы (2i+1)-го и (2i+2)-ro элементов И канала Фиксации единиц
40 в обратном коде соеди нены соот вет ст вен но с нулевым и единичным входами
1-го разряда двоичного числа, где
0 4 i < и, управляющий вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов И канала Фик45 сации единиц в. обратном коде, выход
n-ro элемента ИЛИ этого канала соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами второго элемента И и элемен- 5в та И-НЕ, выход первого элемента И соединен со входом синхронизации триггеров канала Фиксации единиц в обратном коде и со счетным входом второго счетчика>информационные вы- 55 ходы. первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами соответствующих элементов И
7 4 первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы элементов ИЛИ группы являются информационными выходами устройства, выход и-го элемента
ИЛИ канала фиксации единиц в прямом коде соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первые и вторые входы элемента ИЛИ соединены со вторыми входами элементов И соответственно второй и первой групп,.
На чертеже представлена блок-схема устройства для определения количества единиц в двоичном числе.
Схема содержит первый счетчик 1, второи счетчик 2, работающий.на первую и вторую группы элементов И 3-4, группу элементов ИЛИ 5, первый и второй элементы И 6-7, элемент ИЛИ 8, элемент И-НЕ 9, канал 10 фиксации единиц в прямом коде двоичного числа и канал 11 фиксации единиц в обратном коде двоичного числа, вход 12 тактовых импульсов, управляющий вход
13 устройства, входы 14, 1 соответственно прямого и инверсного си гналов i-ro разряда двоичного числа, уп1 равляющий выход 16 и информационный выход 17 устройства. Каналы 10 и 11 фиксации единиц в прямом коде двоичного числа и s обратном коде двоичного числа содержит триггеры 18, элементы
И 19"20 и элементы ИЛИ 21.
Входы счетчика 1 и вычитаоцего счетчика 2 соединены с выходом элемен та И 6 и с синхронизирующими входами каналов фиксации единиц в прямом коде двоичного числа 10 и в обратном коде двоичного числа 11, которые сое-, динены с синхронизирующими входами триггеров 18, а выходы - с первыми входами группы элементов И 3-4, выходы которых соединены через группу элементов ИЛИ 5 с выходом 17 устройства, а вторые входы - с входами элемента ИЛИ 8 и с выходами элементов ИЛИ 21 последнего разряда каналов 10 и 11.
Первый вход элемента И 6 соединен с управляющим входом 13 устройства, с первыми входами элемента
И 7, элемента И-НЕ 9 и элементов
И 19-20 каналов 10- 11, второй вход соединен с выходом элемента И-НЕ 9, а третий вход — с входом 12 тактовых импульсов устройства, второй вход элемента И-НЕ 9 соединен с выходом элемента ИЛИ 8 и со вторым вхо5 . 96 дом элемента И 7, выход которого является управлякщим выходом 16 устройства.
Информационные входы триггеров
18 соединены с выходами элементов
И 19, а единичные выходы - с первыми входами элементов ИЛИ 21, вторые входы которых соединены с выходами элементов И 20, а выходы - с первыми входами элементов И 19-20 последующих разрядов, Вторые входы элементов И 19-20 канала 10 фиксации единиц в прямом коде двоичного числа соединены с входами 15-14 прямого и инверсного сигналов разрядов двоичного числа соответственно. Вторые входы элементов И 19-20 канала 11 фиксации единиц в обратном коде .двоичного числа соединены с входами
15-14 инверсного и прямого разрядов двоичного числа соответственно.
Устройство работает следующим obразом.
В исходном состоянии триггеры 18, счетчик 1 находятся в нулевом состоянии, а счетчик 2 - в состоянии, кодовая комбинация разрядов которо" го соответствует. максимально возможному количеству единиц в двоичном числе. На входы 14-15 подаются прямой и инверсный сигналы от соответствующих разрядов двоичного числа..
При поступлении на вход 13 устройства управляющего сигнала происходит подготовка триггера 18 первого разряда канала фиксации единиц в прямом коде двоичного числа 10 к переходу в единичное состояние (через элемент И 19), если на входе 14 единичный сигнал либо передача управляющего сигнала на элементы И 19-20 второго разряда (через элемент ИЛИ 21 если единичный сигнал на входе 15), и аналогично подготовка триггера 18 первого разряда канала фиксации единиц в обр ат ном коде двои чно го чи сл а
11 к переходу в единичное состояние (через элемент ИЛИ 19, если на входе 15 единичный сигнал), либо ne" редача управляющего сигнала на элементы И 19-20 второго разряда (через элемент ИЛИ 21, если, единичный сигнал на входе 14).
Распространение управляющего сигнала прекратится на разряде, имеющем на входе 14 единичный сигнал для триггера 18 канала фиксации единиц. в прямом коде двоичного числа 10, и на разряде, имеющем на входе 15 еди4627 6 ничный сигнал для триггера 18 канала фиксации единиц в обратном коде двоичного числа 11, причем триггеры
18 этих разрядов подготовлены к тому, чтобы сигналу на синхронизирующем входе переключиться в единичное состояние.
При поступлении тактового импульса на вход 12 устройства трехвходо16 вой элемент И 6 выдает сигнал и триггеры 18, подготовленные к переключению, переходят в единичное состояние, что вызывает дальнейшее распространение управляющего сигнала до !
5 того разряда, на входе 14 которого имеется единичный сигнал для триггера
18 канала фиксации единиц в прямом коде двоичного числа 10, и на входе
15 - для триггера 18 канала фиксации
20 единиц - в обратном коде двоичного числа 11.
Указанный процесс продолжается до тех пор, пока на выходе элемента
ИЛИ 21 последнего разряда канала фик25 сации единиц в прямом коде двоичного числа 10 или элемента ИЛИ 21 последнего разряда канала фиксации единиц в обратном коде двоичного числа 11 не появится сигнал, который через: зр элемент ИЛИ 8 и элемент И 7 поступит на управляющий выход 16 устройства, что означает возможность чтения состояния счетчика 1 или вычитающего счетчика 2.
Выбор счетчика, содержимое которо35 го будет показывать число единиц в двоичном числе, осуществляется сигналом с выхода элементов ИЛИ 21 последнего разряда канала фиксации еди40 ниц в прямом коде двоичного числа
10 или канала фиксации единиц в обратном коде двоичного числа 11, который появится раньше, причем счетчик
11 подсчитывает число единиц в прямом коде двоичного числа, а вычитающий счетчик 2 читает из максимально возможного количества единиц в конт. ролируемом числе единицы в обратном коде .исла, т;е. вычитает нули в разрядах прямого кода двоичного числа.
Данное тахническое решение по сравнению с известным за счет введения вычитающего счетчика, двух групп элементов И, группы элемента ИЛИ, элемента ИЛИ и канала фиксации единиц в обратном коде двоичного числа позволяет увеличить скорость подсчета количества единиц в двоичном
64627
3 о
1$
Формула изобретения
2$
35 ао
7 9 числе. Иаксимальное время подсчета единиц в двоичном числе уменьшается в два раза и равняется времени подсчета единиц в половине разрядов дво ичного числа.
Устройство для определения количества единиц в двоичном числе, содержащее первый счетчик импульсов, первый элемент И, элемент И-НЕ, второй элемент И и канал фиксации единиц в прямом коде, состоящий из и триггеров, где n - количество разрядов двоичного числа, 2 и элементов И и и элементов ИЛИ, единичный выход триггера i-ro разряда, где
1 < i < и, соединен с первым входом соответствующего i-го элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами (21+1)-го и (21+2)-го элементов И, вторые входы (2i+1)-го и (2i+2)-ro элементов И, где О «< 1 <
<(n-1), соединены соответственно с единичным и нулевым входами i-ro paa ряда двоичного, числа, выходы (2i+
+1)-го и (2i+2)-;ro элементов И соединены соответственно с D входами триггера 1-го разряда и вторым вхо.дом i-ro элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И канала фиксации единиц а прямом коде, соединенные с управляющим входом устройства, с первыми входами первого и второго элементов И и с .первым входом элемента И-НЕ, выход которо-. го соедйнен со вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика и с входом синхронизации всех триггеров канала фиксации единиц в прямом коде, тактовый вход у стройства соединен с третьим входом первого элемента И, выход второго элемента И является управляющим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличенияя e r o быстродействия, введен второй счетчик, элемент ИЛИ, первая и вторая группы элементов И, группа элементов ИЛИ и канал Фиксации единиц в обратном коде, выполненный аналогично каналу фиксации единиц в прямом коде, причем первые входы (2i+1)-го и (2i+2)-ãî элементов И канала фиксации единиц в обратном коде соединены соответственно с нулевым и единичным входами i-ro разряда двоичного числа, где 0 < i < и, управлякщий вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов И канала фиксации единиц в обратном коде, выход n-ro элемента ИЛИ этого канала соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами второго элемента И и-элемента И-НЕ, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации триггеров канала фиксации единиц в обратном коде и с счетным входом второго счетчика, информационные выходы первого и второго счетчикор соединены соответственно с первЫми входами соответствующих элементов И первой и егорой групп, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы элементов ИЛИ группы являются информационными выходами устройства, выход n-ro элемента ИЛИ канала фиксации единиц в прямом коде соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первые и вторые входы элемента ИЛИ соединены со вторыми входали элементов
И соответственно второй и первой групп.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. "Электроника", том 52, Ф 26, с. 57-58, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР
И 716041, кл, 6 06 F 11/10, 15.02,80 (прототип).
964627
Составитель И.Сигналов
Редактор C,Ïàòðóøåâà Техред И.Гайду Корректор С.Шекмар
Заказ 7 30/2 Тираж 731 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изооретений и открытий
113035, Москва, Х-3, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 1