Устройство для определения количества единиц в двоичном числе

 

УСТРОЙСТВО дацЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ЕДИНИЦ В ДБОИЧНОМ ЧИСЛЕ, содержшцее счетчик, два элеиданта И, элемент И-НЕ, М разрядных триггеров , h разрядных элементов И, vi разг .рядных элет ентов.ЙЯЙ, причем первый вход первого элемента И является входом тактовых импульсов устройства , второй вход первого элемента И соединен с первыми входами элемента И-НЕ, второго элё;«гнта И, разрядного зЛ&м&та И nepBOtx) разряда и является уп авлякя1щм входом устройства , второй вход второго И соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с третьим входе первого элемента И/ выход которого соединён с синхронизирующими входами разрядных триггеров и входом счетчика, выходы которого явлйются информационньини выходами устройства, выход второго злемента И является выходом конца счета устройства, единичные выходы разрядных триггеров соединены с первьпли I ;входами соответствующих разрядных элементов ИЛИ, выход разрядного элемента ИЛИ i -го разряда ( f n-1) соединен с первым входом разрядного элемента и (± + 1)-го разряда , вторые входа разрядных элементов И являются группой прямых входов устройства, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что, с целью побыиения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства путем контроля на четность двоичного числа и обеспечения возможности подсчета единиц в прризвольном количестве разрядов двоичного числа , в него введены контрольный триг- g .гер и третий элемент И, причем выход первого элемента И соединен со СЛ счетным ВХОДСЯ4 контрольного триггет ра, выход которого является контроль тал выходом устройства, вторые и § третьи входы разрядных элементов ИЛИ образуют соответственно группу инверсных входов устройства и группу входов маски устройства, г:1ходы разрядных элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами третьего 9Л@4ента И, выход которого соединен Ь9 с вторш входом второго элемента И, СО яахрд разрядного элемента ИЛИ 4-го .разряда соединен с соответствуняцими оэ входами всех последующих разрядных со ел элементов и, начиная с (i +2)-го 5 аряда.

SUÄÄ 1023335 А

СОЮЗ ООВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

3 50 G 06 F 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ И3ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКО СВИДЕГП2Л ВУ (21) 3385168/18-24 ных триггеров соединены с первыми (22) 20.01.82 :входами соответствующих разрядных (46) 15.06.83. Бюл. 9 22 элементов ИЛИ, выход разрядного (72) В.В. Зуб, В.Н.Свирин н В.H,Ñòàí . элемента ИЛИ i -ro разряда (1=1 = (53) 681 . 3 (088 е 8) и -1) соединен с первым входом раз(56) 1. Авторское свидетельство CCCP рядного элемента И (1.+ 1)-го разР 781811, кл. G Об F 5/02, ряда, вторые входы разрядных эле6 Об F 7/50, 1979. ментов И.являются группой прямых

2. Авторское свидетельство пСССР входов устройства, о т л и ч а юР 716041, кл. G 06 F .11/10, 1977 щ е е с я тем, что, с целью повыае(прототип). ния быстродействия и расширения (5 4 ) (5 7) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . функциональных возможностей устройКОЛИЧЕСТВА ЕДИНИЦ B QB08%tON %4CJIE, ства путем контроля на четность содержащее счетчик, два элемента И, двоичного числа и обеспечения возможэлемент И-НЕ., II . разрядных тригге- ности подсчета единиц в произвольном раа, и разрядных элементов И, ю раз.- количестве разрядов двончнего чис.рядных элементов ИЛИ, причем первый ла, в него введены контрольный триг- ф вход первого элемента И является rep и третий элемент И, причем выход входом тактовых импульсов устройст- первого элемента И соединен со ва,:второй вход первого элемента - . счетным входом контрольного триггеИ соежнеи с первыми входами влемен- :ра, выход которого квлкетск контроль С та И-НЕ, второго элемента И, разряд- . ным выходом устройства, вторые и ного элемента И первого разряда и третьи входы разрядных. элементов й: является управляющим входом устрой- ИЛИ образуют соответственно группу ства, второй вход второго элемента . инверсных входов устройства и групИ соединен с вторым входом. элемента .. пу входов маски устройства, выходы, И-НЕ, выход которого соединен с .-разрядных элементов ИЛИ соединенЫ третьим входом первого элемента И,: с соответствукщиМи входами третьего { выход которого соединен с синхрони- . элемента И, выход которого соединен зирующими входами разрядных тригге- с вторым входом второго элемента И, pos и входом счетчика, выходы кото- выход разрядного элемента IUIK 4-го {, ф рого являются информационными выхо- .,разряда соединен с соответствующими дами устройства, выход второго эле- . :Эходами всех последующих разрядных мента И является выхбдом конца счета элементов И, начиная с (1 + 2)-ro устройства, единичные выходы разряд-. разряда. С73

1023335

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в аппаратуре контроля дискретных устройств.

Известно устройство для параЛлельного счета количества единиц (нулей)в двоичном числе, содержащее входной и выходной регистры, а также 1ор; и групп сумматоров по й/2К сумматоров в каждой группе (и — число разрядов кода 1 k. ÐîÖó), 10 а также три элемента И, два элемента

ИЛИ, элемент НЕ и триггер режима Ц, Йедостатками данного устройства являются его невысокое быстродействие, обусловленное тем, что время 15 задержки в устройстве складывается из времени пробега сигнала суммы вдоль сумматоров первой группы и времени пробега сигнала переноса вдоль последних сумматоров групп, а также невозможность подсчета числа единиц в произвольном количестве разрядов. Наиболее близким к изобретению является устройство для определения количества единиц в двоичном числе, содержащее счетчик, два элемента И, элемент И-НЕ, а в каждом из разрядов, два элемента И, элемент ИЛИ и триггер (2) .

К недостаткам известного устройства относятся: невысокое быстродей- ствие, связанное с тем, что период тактовых импульсов зависит от задерж-. ки сигнала управления в разрядных элементах И и ИЛИ, которая составляет величину р (С + Ти и)., (где и-количество разрядов чйсла ии Ц и время задержки сигнала yripавления в элементе И и элементе ИЛИ); отсутствие контроля на четность двоично- 40 го числа, а также отсутствие возможности подсчета числа единиц в произвольном количестве разрядов: двоичное число может состоять из операционной (операнд) и вспомогательной (признаки, контрольные разряды, метки и т.д.) частей.. Часто возникает необходимость подсчета числа единиц только в операционной части двоичного числа, т.е. Устройство должно обеспечивать два режима работы: 1 - подсчет числа единиц во всех разрядах двоичного числа и 2—

I подсчет числа единиц в определенных разрядах двоичного числа, причем эти разряды могут быть размещены в чис- . ле самьм произвольным образом.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширеиие Функциональных возможностей устройства путем контроля на четность двоичного числа и обеспечения возможности под счета единиц в произвольном количест ве разрядов двоичного числа.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определе- g5 ния количества единиц в двоичном числе, содержащее счетчик, два элемента

И, элемент И-НЕ, п разряднйх триггеров, и разрядных элементов И., И разрядных элементов ИЛИ, причем первый вход первого элемента И является входом тактовых импульсов устройства, второй вход первого элемента

И Соединен с первыми входами элемента И-НЕ, второго элемента И, раз-. рядного элемента И первого разряда и является управляющим входом устройства, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом элемента И-.НЕ, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующими входами разрядных триггеров и входом счетчика, выходы которого являются ин4ормациойными выходами устройства, выход второго элемента И .является выходом конца счета устройства, единичные выходы разрядных триггеров соединены с первыми входами соответствующих раз рядных эдементов ИЛИ, выход разрядного элемента ИЛИ i, -ro разряда (4 = 1 - . п — 1) соединен с первым входом р аз рядно го элемента И (t +1 ) — ro разряда, вторые входы разрядных элементов И являются группой прямых входов устройства, введены контрольный триггер и третий элемент И, причем выход первого элемента И соеди-. нен со счетным входом контрольного триггера, выход которого является контрольным выходом устройства, вторые и третьи входы разрядных элементов ИЛИ образуют соответственно группу инверсных входов устройства и группу входов маски устройства, выходы разрядных элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход разрядного элемента ИЛИ i-ro разряда соединен с соответствующими входами всех последующих разрядных элементов И, начиная с (+ 2}»ro разряда.

Введение триггера со счетным входом позволяет проводить контроль на четкость параллельно с подсчетом числа единиц за время, равное количеству тактов по числу единиц в двоичном числе или в его части. Введение.связей между .выходами предщ1ущих разряднЫх элементов ИЛИ с входами всех последующих разрядных элементов И, а также введение дополнительного элемента И, присоединенного к входам с выходами всех разрядных элементов ИЛИ, а выходомс вторыми входами элементов И-НЕ и второго элемента И позволило организовать цепь параллельного запрета от предыдущих единичных разрядов на последующие, что сократило время

1623335 разрядный триггер 4 ближайшего раз-. ряда к предыдущему из тех разрядов, на приемные входы б которых действует логическая единица.

Этот процесс ггродолжается до тех пор, пока на всех входах, а значит .и на выходе третьего элемента И 5, не появится сигнал, который через второй элемент И 9 поступает на выход конца счета устройства, что.означает воэможность чтения состояния счетчика 1. Содержимое счетчика 1 равно числу тактовых импульсов, потРебовавшихся для продвижения управляющего сигнала от первого до последнего разряда, и точно соответствует числу единиц двоичного числа на входе устройства. Одновременно импульсы с выхода первого элемента

И 11 поступают на счетный вход контрольного триггера 13, который осуществляет операцию суммирования цо .модулю два входных импульсов. В мо,ца. Этот сигнал через соответствую щие разрядные элементы ИЛИ 3 поступает на входы последующих разрядных„ элементов И 2. Таким образом, управляющий сигнал проходит через замаскированные разряды, не останавливаясь в тех разрядах,по прямому входу б которых действует-логическая единица.

Предлагаемое устройство позволя60 задержки до величины, н + ги,ц,, разрядов, у которых по прямому входу т.е. позволило уменьшить время рас- б действуей логическая единица.: Все, .пространения управляющего сигнала единицы будут на входе того разрядв (tt-1) раз, а значит увеличить ного элемента И 2,.который является быстродействие устройства. ближайшим к управляющему входу 8

Введение связей между третьими из всех разрядов, по прямому входу входами разрядных элементов HSIH с,б которых действует логическая едисоответствующими входами маскирова- ница. В таком разряде триггеР 4 счиния разрядов устройства позволило !тается подготовленным к переключе- . ввести блокировку тех разрядов,.кото- .-нйям. При поступлении тактового имрые несут. вспомогательную информацию >0 пульса. первый элемент И 11 выдает и подсчет единиц в которых произво- сигнал, и триггер, подготовленный дить не нужно. к переключению, переходит в единич-1

На чертеже приведена структурная ное состояние, что вызывает распросхема устройства. странение с задержкой Тимм управляю" .Устройство содержит счетчик 1,, 15 щего сигнала на все последующие разразрядные элементы И 2, разрядные рядные элементы И 2. При этом подгоэлементы ИЛИ:3,. Разрядные триггеры товленным к переключению становится

4, третий элемент H 5,. группу прямых входов 6 устройства, группу инверсных входов 7 устройства, управляю-, 20 щий вход 8 устройства, второй элемент И 9, элемент И-HE 10, первый элемент Й 11, вход 12 тактовых им.пульсов устройства, контрольный триг- -: гер 13, .группу входов 14 маски устройства, контрольный выход устройства, информационные выходы устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все разрядные триггеры 4, контрольный триггер

13 и счетчик 1 находятся в нулевом состоянии. На входы б и 7 подают прямой и инверсный сигналы от соответствующих-разрядов числа. Допус-. тим, необходимо произвести подсчет числа единиц; находящихся во всех разрядах числа, что соответствуетрежиму 1. Для этого на все входы 14 маски устройства подается уровень 40 мент появления сигнала на выходе конлогического нуля. ца счета уатройстэа (на выходе втоПри поступлении на управляющий рого элемента И 9) на выходе контвход 8 управляющего сигнала проис- рольного триггера 13 находится призходит лнбо подготовка разрядного . . нак четности двоичного числа. триггера 4 первого разряда к перехо- 4 . В случае, когда необходим Режим ду: в единичное состояние (через раз- 2 подсчета числа единиц не во всех . рядный элемент И 2, если на прямом разрядах двоичного числа, на входы входе б е иничный дача авля де б единичный сигнал), либо пере-:14 маски тех Разрядов которые масд а управляющего сигнала на разряд- . кируются, подается логическая единиФ ные элементы И 2 всех последующих,@ разрядов (через разрядный элемент

ИЛИ 3, если единичный сигнал на ин-. версном входе 7).

Распространение управляющих сигналов от выходов предыдущих разрядных элементов ИЛИ 3, на вторые входы которых от соответствукщих инверсных входов 7 устройства поступают логические единицы, до входов последукщих разрядных элементов И 2 происходит с задержкой, равной б, д, ет примерно в 2 О !Раз сокра(времени задержки в разрядном эле3, менте ИЛИ 3) . тить периоц тактовых сигналов по

Таким образом, на входах каждого сравнению с периодом тактовых сигна. разрядного элемента И 2 устанавли-: лов;устройства-прбтотипа, что уве- . ваются единицы от тех предЫдущих личивает быстродействие устройства.

1023335

Составитель В. Гречнев

Техред N. Тепер Корректор Г. Orap

Редактор М. Бандура

Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4214/34

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Кроме того, предлагаемое устрой-. ство обладает более. широкими Функциональными воэможностями, позволяет проводить. контроль на четность входной информации и обладает воэможностью суьиирования содержимого произвольного числа разрядов входного числа.