Адаптируемое суммирующе-вычитающее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61.) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 060581 (21) 3287628/18-24 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 15.0383, Бюллетень № 10

Дата опублйкования описания 150383 (ф1) М Кд 3

G F 7/50

G 06 F 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

153) УДК 681. з (088.8) (72) Авторы изобретения

С.М. Терешко, В.Д. Козюминский, В.С. Панчи

М.М. Парфенов и A.A. Татур

I. (71) Заявитель, (54) АДАПТИРУЕМОЕ СУММИРЯОЩЕ-ВЫЧИТИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Иэобретенйе относится к вычислительной технике и автоматике и может быть примеиейо для построения надежнйх арифметических узлов цифровой обработки информации, известны комбинационные суммирующе-вычитающие устройства, предназначенные для суммирования:=и вычитания двоичных чисел, представленных s прямых кодах., и состоящие из элементов равнозначности (неравнозначности )и скем И . (1) и (2).

Недостатками таких устройств являются их- низкие функциональность н. надежность.

Известйы устройства, обладающие способностью к адаптации,при неисп ; равностях ) 3).

Однако эти способности либо огра ничены, либо предполагают наличие резервного устройства, т . е. имеют большую сложность и,:как следствие,,низкую надежность.

Наиболее близким к предлагаемому является суямирующе вычитающее устт. ройство, которое состоит жз четырех элементов равнозначности и элемента

И и позволяет реализовать сложение и вычитание пряьых.и инверсных кодов двоичных чисел (4 $.

Недостатком данного устройства является его низкая надежность (при наличии любой неисправности устройство становится неработоспособным)

5 и отсутствие полного разрешения йеиснравностей элементов схемы, что затрудняет поиск и устраненйе возникших неисправностей.

Цель изобретения-.- повышейие на.- .

10 дежностк суммирующе-вычитающего устройства путем введения избыточности в его схему для обеспечения возмож-. ности правильного функционирования устройства при налички любой логической -неисправности любого элемента схемы.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптируемое суммирующе-вычитающее устройство, содержащее первый, второй, третий,.-четвертый элементы равнозначности, причем вход первого рперанда, второго операнда,и пвренера, первый, второй и .третий управля, ощип входы устройства соединены соответственно с первым и,вторьве входами первого элемента равнозначности, с первым к вторым входами второго эле мента равнозначности, с первым входом третьего элемента равнозначности н с первым входом четвертого элемента

® равнозначности, выход первого элемен1005036 элемента равнозначности 9, третий вход соединен с выходом 19 элемента равнозначности 10, выход которого соединен с первым входом элемента равнозначности 16, второй вход которого соединен с управляющим входом 8 устройства, а выход 24 является третьим выходом устройства.

Устройство работает следующим os i разрм.

На входы 1, 2 и 3 подаются соотчзт ветственно сигналы А1 В1 Р1 4 ° а на управляющие входы 4-8 — сйгналы управления. В исправном состоянии на первом выходе 22 устройства реализу-.т ется логическая функция (в терминах номеров входов 22"-(1 2Ч + 2)5Ч (+2Ч 1 2) 5;

На втором выходе 23 реализуется логическая функция

Ь 2чФ2)(мчз4) Оч(12 ч42)(з4чз4) 6) 7ч ((1лЧ12) (Мч34)6ч(12ч12)(Мчм)6)1

На третьем выходе 24 реализуется ло.лческая функция (gg vSg)(34yQ)(s1ч% ч(12чТ2)(ЗФчЗ+)(51ч51))8ч., F 4 ((12 Ч12)(ИчМ)(Я чй)ч(12ч42)(зФЧЗ+)(51 чй))8

Функциональные возможности адапти руемого суммирующе-вычитающего устройства приведены в табл.1 и определяются двоичными сигналами управле-. : ния И„, И2, И,поступающими соответ.ственйо на входы 5,4 и 7.При этом на выходе 22 реализуется функция суве ы или разности, определяемая логическим. выражением:

s (к; В;Ма,.в,и, ч(к; в,v д„в„)и„ при значениях сигналов на входах 1, 2, 3 и б, равных соответственно А1, В-, Р, "1" (значение сигнала на входе 8 безразлично). При этих же значениях сигналов на выходе 23 реализуется функция переноса или заема, опре- : деляемая логическим выражением (A1B А B4 ) (Р1-1H2v« 1-4иа)йъч (Ai S;v$,. В .) (Р Й ч Р;». И2) Й

При значениях сигналов на входах

1, 2, 3, 4, б и 7, равных соответственно A) A1, A), A4, В„, 1, И (значение сигналов на входах 5 и 8 без" различно ), на выходе 23 реализуется функция суммы или разности S>.

При значениях сигналов на входах

1, 2, 3, 4, 5 и 8, равных соответст венно А1, Р °, Ay, В, ; И1 (значение сигналов на входах 6 и 7 безразлично ), на выходе 24 реализуется функция сумная или разности Б,, а при значениях сигналов на тех же входах, равта равнозначности соединен с вторым входом третьего элемента равнозначности, выход которого является первым выходом устройства, выход четвертого элемента равнозначности является вторым выходом устройства, введены пятый 5 шестой, седьмой и восьмой элементы равнозначности, причем вход первого операнда, второй, четвертый и пятый управляющие входы устройства соединены соответственно с первым и вторым 1р входащ пятого элемента равнозначности, с первым входом шестого элемента равнозначности и с первым входом седьмого элемента равнозначности, выход которого является третьим 15 выходом устройства, выход первого элемента равнозначности соединен с вторым входом шестого и первым входом восьмого элементов равнозначности, выходы которых соединены соответ- р ственно с вторыми входами четвертого и седьмого элементов равнозначности, выход второго элемента равнозначности соединен с третьим и вторым вхо» дами шестого и восьмого элементов равнозначности, выход пятого элемен-.. 5 та равнозначности соединен с третьим входом восьмого элемент» а равнозначности.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство. ЗР

Устройство содержит информационные входы 1 и 2, на которые поступают .одноименные разряды операндов A u

В, информационный вход 3, на кото1 рйй поступает значение переноса (зае-35 ма ) P- ., Управляющие входы 4-8, эле-. менты равнозначности 9-16, выходы

17-24 элементов равнозначности.

Входы 1 и 2 элемента равнозначности 9 являются информационными входа- 4р ми устройства, а его выход 17 соединен с первым входом элемента равноз». начности 14, с вторым входом которого соединен управляющий вход 5 устройства. Выход 22 элемента равнозначности .

14.является первым аыходом устройства.5

Вход 3 элемента равнозначности 10 является информационным входом, а вход

4 -управляющим входом устройства, его выход 18 соединен с первым входом элемента равнозначности 12, второй вход которого соединен с выходом 17 элемента. равнозначности 9, третий

"вход которого соединен с управляющим входом 6.Выход элемента равнозначности 12 соединен с первым входом.55 элемента равнозначности 15,второй . вход которого соединен с управляющим входом 7,а выход 23 является вторым выходом устройства.

Первый вход элемента равнозначнос-бр ти 11 соединен с управляющим входом

5, второй вход - с информационным входом 1, а выход — с первым входом элемента. равнозначности 13, второй вход которого соединен с выходом 17

1005036

Т а б л и ц а 1

Арифметическая операция

И5

Ид и

А °

A + В

А. + В

А °

А °

А1 в

Bi-1

P °

1-1

А1 + В1

А °

Pi-1

В1

А1 в;

P- .

А, - В

А. — В

P.

i-1

В1

Pi».

В.

А;

Pi 1 ных соответственно И2, И2, A ., В

Р, ИЗ, ца этом же выходе реалйзуется функция переноса или заема

Таким образом, на выходе 22 можно 5 реализовать функцию. S, а на выходах

23 и 24 - как функцию Si, так и функцию Р. °

При наличии логической неисправности элементов схемы устрОйства консЯ танта "0" или константа "1" отказавший элемент продолжает участвовать в формировании выходных сигналов, поэтому для определения управлений устройства, имеющего в своем составе отказавший элемент, необходимо точно локализовать неисправность до типа неисправности любого элемента. Схема устройства-прототипа не позволяла добиться такой степени разрешения неисправностей. Именно с этим и связана замена элемента И управляемой

"равнозначностью". Схема предлагаемого устройства позволяет диагностировать неисправности до типа неисправности любого элемента схемы. Один из вариантов построения диагностического теста представлен."в табл. 2. Точное диагностирование неисправностей позволяет .определить значения сигна-. лов управления,- позврдяющих устройству сохранить работоспособность. В табл. 3 представлены значения сигна» . лов управления, позволяющих устранить влияние любых. одиночных логических неисправностей (значейия И„, И2, И > точно соответствуют сйгналам управления устройства-прототипа и приведены в табл. 1).

1005036

Il

CO 4.

М

«

1

%-4

> а о О

9 х сс

I

I

1

I 1

I!!

° Ф (Ч

Ц о х

Ф а

Ф

И

<Ч

Lj о х

Й а и и х

9 м

l

I

1

1

I, I

fd н и

Ф н м

Ф х о 34

Щ н и

Ф н

zf

Э ж о

М

C)

ll ф н и

Ф н

ы

Ф

Ж о

М

Ю

Ф Ф н н

o o

Э Э ,н н

ы

9 Э а м о о

И И

Ю

И, Ch Г !

1

1

1

1

I

Ф I

X о !.й

Ц о х и

Ю

II (Ч

hC ь !

1 ь (Ч с„° ,а

И

1 и

Ю !!

О\

%-4

Са

II

° 1

Ю

1! Ф

<Ч о ю

lI !!

CO н а а

« М и и

g g, Э Ф ж ж

I

I

I

1

1

Ф

Э х и

М о

° Ц ! О и х

Оъ 9 с! а с Э ч И а

И и

g С Ъ

Ж Ф а и

Э ж а I

1 И о

I М

I Э

И и

Ф

1 !

I

I

I

1, I

1 Э I

«а. о о

Ф н и

Э." н

Ц о х и ж

1 IO I

I I ! . 1 ! I ! f 1

1 1

1 I

I I

1 Ч)1

Г 1!

МЪ 1

1-!

I !

Ю

Ю х

Ф

Ц о х

I

1

О Ч. !

М

1 » l.l

1 1

Яч 1

I

I

1

1 °

I

1

I

1

I

1

4

I4 и

Ф ж

Ф

Ф аФ

9 а

gp

0е

Ф Ф

1

1

I (I

1

1

1

I

I 3 1

СЧ 1 (1

1

1 I

1 I

1 с Ъ I

1 Ч!

1

1 — 4

I

1, (Ч 1

<Ч

1 I

1 I

1, I

I I

1 M I ! I

1 М

1 1

I 1

1 С Ъ 1

I I

1 — -4

I I

I I

1 I ! МЧ ! 1

Ъ

I I

I 1

1 «1 I

1. I

Ф вЂ” -41

1, 1

1 !

I I

1 1

I I

1 I и

Ц м а о к

О

Ю н и

C о а и

«ъ

4Ч

М щ

1! а! ь (ч а

О т! 10 ф

Са (Ч

Ц Ф

0 х

Ф Э

g, ° н

t»

Ф

ы

Ф м о о 4 (Ч

М

O, Ca

II Ф

М

«: а ,4, C4

Й! .10, p o 0 g

9:Ю а ж

g. о ° о о

1

1

1

1

1.

1

1

1

I

I

I

1

1

I

1

I

1

Щ н и

9 н

Ц

Э ж о

Ь4

Ю !!

1

1 г! I

1

1

I

I а-! I

I .I

Хо б (lO

»») ф н(н ! о . Э 1 Э х н

Х 1

Э 1 »

1 Ц о(х

Ц(о о б х а х

1 Э

1 Х

I L

Э

3 Х

1 М

1 О ! о

1 М

1! 1

° ) 1

1 1

1 I

I I (- I ! I

1 1 б

I б

I I

I 1 I

1 ! I

1 1

1 ! I

I 1

l 1

1 1

1 1

I 1

1 1

1 I ! 1 б I

t I и о

Э н

)) о

9, 9 н н

v o

9. Ф н

ы

9 Э х х о о

)4 )4 н (1

4Ч

Щ н о

Э н

))

Ф х о

)4 ч

lI

,х

C»t

-а

° -б о ф (Ч

IC Ц о

° Х а а

8 Э

М х

Ц х ° б ° %

Р»:ь

И Р»

v o

О

Щ о х

Я н

v ц а о о х

Р» Э

Н Р, И 9 » М

° -4 (б

4Ч

4Ч " 4 »"4

g ti о

СЧ с4

Р» х о м

Ф ж а- Р»

И И

o v х х

9 Ф ж а а н о »»

I l

1 .

I 4 1

I 4Ч I

I 1

1

1 3

1 (4»Ъ i

I 4Ч 1

1 1

1--4

1 I

1 1

1 . I

I I (Ч ! <Ч

I 3

1 I

I

1

I

1 9

1 Н о

1 Ф

1 Н

1 ! Ц о

I Х о

1 М

I I

I 1

1 C0 I

1 1

1 — 1 ь! ) 1 1

1-4!

1

1 1

I М I

1 I

1 1 (» — 4) I

l I

1»Л I! I

1 9! Ц ! о ! х

Itt

I Ф

1 Х

1 03 о

1 Ц

I .. 1

1 1

1 I

1 4» I

1 . I

Ь вЂ” -3

1 1

I 1

I 1 с»б

1 I

1 1

)-4

3 1

1 Х

I )4

1 )

1 1

1 I

I I

3 Х х

1 9

I Ф

1 еЧ I

1 1

1 Х

I ) ! I

1 б»)

О (4Ч)

3 1

i 9 I I

»

9 I ааб

Фо!

ze

I 9»((I ( (жХ(!

1005036

»

»-4 I (б 1

4( б(1

Ю » I ъ-4 Р» I о ъ 9» е.б 9 3

II x I

° »б ) сч tc 1

° ° Ц ао дх

V;9

Ф Ф I. хба

Мйз 3

1!.1

I о

1 (1

».4 тЧ .11

1 (1

4 О

1

1

I

I

1

I

1

1

1

I

) !

l

1

I.!

»б(1

Н I

v ) 9 I и 1

Ф 1

Х I о !

)4 1 1 4

tI 1

СЧ 3!

Р» 1

И 1 о) Х1

Ж 1

) I

Ю I

1

I с-4 3

1

1 о !

1

I (1

1

I

I.3

I

I

) 1

3.

I

1 1

I

1!

1!.

I

1 Ц о а(х

Н) Фа

9 Ф

Н)М, I

)) I °

Ф !а.4 х 1 (б

О)СЛ

)4)w

° с

»-4 I е4 Ch

Il 1 бб

4 I COa

СЧ !»-б

1 »

° ° а

o,) p.o

И I И

О(ОФ

М l МХ ж) а к

91 Ф

I

1

1

o)o

1

1 !

I

1 с4 I ° 4.

I

1 °

1

1 ! о(о

1

I

1»-4 1

1 ! ! .! о.

I

I ! о !

1

I

1

1

1

1 ! 4

3

1

I ! 4

I

1

1 е4

1 !

I

I

I ».4

I

1

I !

I

I cO

1!

3

l0 1 4l н(н

O,1 O

Ф 1 Э

Н 1 Н, 1

Й 1

9 3 Э х 1 х

o) o

)4 1 Ж

° °

1 г4 (1 1 б(° Ф 1 ch

СЧ I г4

1 е °

CL I Р»

3й 1 Cl о! v

В I Х

Ф 1 Ф, Ф I М

1

1

1

4! Ч

1

1

1

1.

%4 3

1.

I

1 .1

1

o I

1

I

1 т4

I

1

I ! о

I

1 ! о1

3

1

I еЧ

I

1

1 ! о

I.

I

I т1

I.

I

3 т.4

1

1

1

1 т4

I

1

I

I е

4(Ъ б

I

Ю 1 н о !

9 1

Н 3

И 1

Э 1

Х I о !

)4 (1

° -4 1

t I .I

co (. н I!

Р» 1

g ) О1 х 1

Х 1

I

1 о !

I

I.

° .4 I

1!

1 чЧ I

) I

3

1 1

I

1

I

3!

I.I

1

1

1 (I

1

1

1! б

1005036

Таблица 3

Состояние Значение сигналов на входах

1 2 3 4 5 6 7 8

1- I

Исправное Aj В Р 1 И 2 И1 1 И Я1 й, И2 — Ai Bi

17=0

17= 1

18= 0

18=1

19=0

О И, И

1 И1 Hg

Я.

И И

ИЭ

И1

И4 И

1 И

1 И

1 1-1 Х 1

А Bi Pi И2 И1

Я1

19=1

Я.

И4 И5 1 1

1 1

20=0

20=1

21= 0

И

И1 и 1 и

А3 3В1 Р„1 И2

21=1

Ai B) Pi 1 И2 И„1 И

1 1 И1 1

И4 И5 1 1 И 1 И И

22=0

22=1

1 1

И4 И 1 1 И1

23-«0

23=1

24= 0

И

3 иэ

И

S11

В Р 1 И2

Вi Р1 1 И2

И1

А1

24=1

Я1

Ai волит своевременно корректировать при необходимости технологический про-. цесс, значительно увеличить процент выхода годных к эксплуатации схем и существенно сократить материальные затраты на их производство.

Формула изобретения

Адаптируемое суммирующе-вычитающее устройство, содержащее первый, второй, третий и четвертый элементы равнозначности, причем вход первого операнда, второго операнда и переноса, первый, вжорой и третий управляющие вхо»,ды устройства соединены соответствен но с первым, вторым входами первого элемента равнозначности, с первым вторым входами второго элемента равнозначности, с первым входомтретьего элемента равнозначности и с первым входом четвертого э емента равнозначности, выход первого элемента равнозначности соединен с вторым входом третьего элемента рав" нозначности, выход которого является

Таким образом, предлагаемое уст- 4О ройство обладает высокой надежностью, обусловленной способностью сохранять работоспособность при наличии любой одиночной логической неисправности. устройство-прототип, в свою очередь, теряет работоспособность при наличии любой логической неисправности элементов схемы и, таким образом, имеет значительно худшие характеристики по надежности. Кроме того, иэ 112 возможных двукратных логических неисправностей предлагаемое устройство со храняет работоспособность при 68 из них. Структура устройства состоит только из элементов равнозначности, т е. является однородной, что сущест- 5 венно упрощает вопрос реализации устройства интегральной технологией.

Промышленное внедрение предлагаемого устройства позволит сократить выпуск таких устройств, так как оно облада- бО ет существенно большей надежностью, чем аналогичные устройства, и, тем самым, сэкономить значительные материальные средства. Кроме того, полная диагностируемость устройства поз-б5

Функции реализ емые выхо ами

1ОО5О36

5

Составитель И. Сигалов

Редактор Л. Алексеенко Техред С.Мигунова Корректор А- Ференц

Заказ 1899/63 Тираж 704 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4/5 первым выходом устройства, выход четвертого элемента равнозначности является вторым выходом устройства, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него .введены пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы равнозначности, причем вход первого операнда, второй, четвертый н пятый управляющие входы устройства соединены соответственно с первым и вторым входами пятого элемента равно- о значности, с первым входом шестого элемента равнозначности и с первым входом седьмого элемента равнозначности, выход которого является третьим выходом устройства, выход перво-15

ro элемента равнозначности соединен с вторым входом шестого и первым входом восьмого элементов равнозначности, выходы которых соединены соответственно с .вторыми входами четвертого и седьмого элементов равнозначности, выход второго элемента равнозначности соединен с третьим и вторим входами шестого н восьмого элементов равнозначности, выход пятого элемента равнозначности соединен с третьим входом восьмого элемента равнозначности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 174438, кл. G 06 F 7/50, 1965.

2. Заявка Японии В 50-13068, кл. С 06 F 7/50, 1975.

3. Патент США 9- 3665174, кл. G 06 F 11/04, опублик. 1973.

4. Авторское свидетельство СССР.

9 667967, кл. †. G 06 F 7/50, 1977 (прототип)..