Вычислительное устройство

 

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовых импульсов , первый и второйсчетчики, реверсивный счетчик, .дешифратор нуля,схему сравнения, управляемый делитель частоты, одновибратор, триггер, пять элементрв И, элемент И-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И - с первым входом элемента И-НЕ, с входом одновибратора и с первым информационным входом устройства, выход первого элемента И - с тактовым входом первого счетчика, второй вход второго ; элемента И - с входом установки в единицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третий вход второго элемента И - с выходом элемента И-НЕ, выход второго элемента И - с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элемента И-НЕ - с входом управления делением и вычитанием устройства, выход триггера - с вторым входом третьего .элемента И, третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выход третьего элемента И - с первым входом второго элемента ИЛИ и с тактовым входом управляемого делителя ч стоты , установочные входы которого соединены соответственно с. разрядными ;выходами первого счетчика, с входами ,первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами реверсивного счетчика и с входами дешифратора нуля, выхЪд схемы сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с, выходом одновибратора , а выход - с первым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход депшфратора нуля - с входом установки в . нуль триггера, выход пятого элемен- ( та И - с вторым входом второго элр (Л мента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с пелью расширения функциональных возможностей за счет возможности выа полнения операций сложения и вычитания помимо операций умножения и деления временных интервалов, в него введены шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий элемент ИЛИ, причем выход третьего элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента Ц, выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым йходами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, вторые входы четвертого и пятого элементов И объединены и соединены с входом управления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И, выход второго элемента И - с первым входом девятого элемента И, выход1}1 восьмс-:о и девятого элементов И соединены со ответственно с третьим и четвертым

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) .

МЯ) С 06 F 7 62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHPI (21) 3494501/18-24 (22) 06.07.82 (46) 07.02.84. Вюл.)) 5 (72) В.Б.Ибрагимов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

AH АЗССР (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 962936, кл.G 06 F 7/62, 1980, 2. Авторское свидетелЬство СССР по заявке Р 3265359/18-24, кл.G 06 F 7/62, 1981 (прототип). (54)(57) BbHHCJIHTEJIbHOE VCTPOACTBO, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, .дешифратор нуля,схему сравнения, управляемый делитель частоты, одновибратор, триггер, пять элементов И, элемент Й-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входамй первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И. — с первым входом элемента И-НЕ, с входом одновибратора и с первым информационным входом устройства, выход первого элемента И вЂ” с тактовым входом первого счетчика, второй вход второго " элемента И вЂ” с входом установки в единицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третий вход второго элемента И вЂ” с выходом элемента И-НЕ, выход второго элемента И вЂ” с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элемента

И-НŠ— с входом управления делением и вычитанием устройства, выход триггера — с вторым входом третьего ,элемента И, третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выход третьего элемента И вЂ” с первым входом второго элемента ИЛИ и с тактовым входом управляемого делителя частоты, установочные входы которого соединены соответственно с. разрядными

:выходами первого счетчика, с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно.с разрядными выходами реверсивного счетчика и с входами дешифратора нуля, выхЬд схемы сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен.с. выходом одновибратора, а выход — с первым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход дешифратора нуля — с входом установки в

; нуль триггера, выход пятого элемен- Я та И - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с ф/ тактовым входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет возможности вы- д полнения операций сложения и вычита-, ния помимо операций умножения и деления временных интервалов, в него введены шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий элемент

ИЛИ, причем выход третьего элемента

И соединен с первым входом шестого элемента И, выход .управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента )), выходы шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, вторые входы четвертого и пятого элемейтов И объ-,ДЙ единены и соединены с входом управ-ления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И, выходвторого элемента И вЂ” с первым входом девятого элемента И, выходы восьмс".о и девятого элементов И соединены соответственно с третьим и четвертым

1072044 входами второго элемента ИЛИ, вторые входы шестого и восьмого элементов И объединены и соединены с входом управления сложением устройства, второй вход седьмого элемента И соедиE

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть. использовано в информационноизмерительных системах для выполнения арифметических операций над 5 времяимпульсными сигналами.

Известно вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, схему сравнения, одновибратор и элементы И, ИЛИ, НЕ 111

Однако устройство позволяет выполнять только операции деления времяимпульсных сигналов, что ограничивает его функциональные возможности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислительное устройство, содержащее. счетчики, первый из которых подключен счетным входом к выходу первого элемента И, а выходами - к первой 29 группе входов блока сравнения кодов, соединенного второй группой входов с выходами второго счетчика, а выходом с первым входом первого элемента ИЛИ второй вход которого через одновиб- 5. ратор подключен к шине ввода первого времяимпульсного сигнала и к первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов и с первым вхо- 30 дом второго элемента И, подключен. ного вторым входом к шине ввода второго времяимпульсного сигнала, а вы- ходом - к суммирующему входу второго счетчика, триггер, дешифратор нуля, элемент И-НЕ, второй элемент ИЛИ,З5 третий, четвертый и пятый элементы

И и управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с выходом третьего элемента И и с первым входом второго элемента ИЛИ, управляю- 40 шими входами - с выходами первого счетчика, а выходом - с вычитающим входом второго счетчика, подключенного выходами к входам .дешифратора, нуля,.а входом обнуления - k sm(osky 45 четвертого элемента И. соединенного первым входом с шиной установки ре" жима "деление", первым входом эле,мента И-НЕ с первым входом пятого элемента И, а вторым входом - с первым входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу пятого элемента И, выход котонен с входом управления умножением устройства, второй вход девятого элемента И - с входом .управления вычитанием устройст-i ва. рого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу третьего счетчика, причем. выход дешифратора нуля соединен с первым входом триггера, подключенного вторым входом к шине ввода второго времяимпульсного сигнала, а выходом . — к первому входу третьего элемента И, соединенного вторйм и третьим входами соответственно с выходом генератора. импульсов и с шиной установки режима "умножение", а элемент И-НЕ подключен вторым входом к шине ввода первого времяимпульсного сигнала, а выходом— к третьему входу второго элемента

И (2). . Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет выполнять только операции деления и .перемножения времяимпульсных сигналов, что ограни.:ивает.его функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства за счет воэможности выполнения операций сложения и вычитания помимо .операций умножения и деления временных интервалов..

Поставленная цель достигается тем, что s устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и вто рой счетчики, реверсивный счетчик, дешифратор нуля, схему сравнения, управляемый делитель частоты, одновибратор, триггер, пять элементов И, элемент И-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И - с первым входом элемента

И-НЕ,.с входом одновибратора и с первые информационным входом устройства, выход первого элемента И с тактовым. входом первого счетчика, второй вход второго элемента И соединен с входом установки в единицу триггера и с вторым информационным входом устройства, третий вход второго элемента И вЂ” c выходом элемента

И-НЕ, выход,второго элемента Н вЂ” с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход элемента И-НЕ—

1072044 с входом управления делением и вычитанием устройства, выход триггера— с вторым входом третьего элемента И, третий вход которого соединен с входом управления умножением и сложением устройства, а выход третьего элемента И вЂ” с первым входом второго . элемента ИЛИ и с тактовым входом управляемого делителя частоты, уста,новочные входы которого соединены соответственно с разрядными выходами ервого счетчика, с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с разрядными выходами реверсивного счетчика и с входами дешиф- 15 ратора нуля, выход схемы сравнения", соединен с первым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибра- 20 тора, а выход — с первым, входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И.соединен с входом сброса реверсивного счетчика, выход дешифратора нуля - с входом установки в 25 нуль триггера, выход пятого элемента И вЂ” с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, введены шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И и третий элемент ИЛИ, причем выход третьего элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход управляемого делителя частоты соединен с первым входом седьмого элемента И, выходы шестого и седьмого элементов

И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчи- .40 ка, вторые входы четвертого и пятого. элементов .И объединены и соединены с входом управления делением устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом восьмого эле- 45 мента И, выход второго элемента Ис первым входом девятого элемента

И, выходЫ восьмого и девятого элементов И соединены соответственно с, .третьим и четвертым входами второ-. го элемента ИЛИ, вторые входы шес.того и восьмого элементов И объединены и соединены с входом управления сложением устройства, второй вход седьмого элемента И соединен с входом управления умножением устрой- зз ства, второй вход девятого элемента

И вЂ” c входом управления вычитанием устройства.

На чертеже показана функциональная схема устройства. 60

Вычислительное устройство содер-. жит генератор 1 тактовых импульсов,: выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов

И 2 и 3, элемент И-HE 4, один из 65 входов которого подключен к первому информационному входу 5 устрой.ства и к второму входу первого элемента И 2, другой вход — к входу 6 управления делением и вычитанием устройства, а выход, — к второму входу второго элемента И 3, третий вход которого подключен к второму информационному входу 7 устройства, а выход — к суммирующему входу реверсивного счетчика 8, выходы которого соединены с входами первой группы . схемы 9 сравнения, входы второй группы которой соединены с выходами первого счетчика 10,. счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И 2, одновибратор 11, вход которого подключен к первому информационному входу 5 устройства, а выход — к одному из входов первого элемента ИЛИ 12, другой вход которого соединен с выходом схемы 9 сравнения, дешифратор 13 нуля, входы которого соединены с .выходами реверсивного счетчика 8, а выход вЂ, с однйм из входов триггера 14 другой вход которого подключен к второму информационному входу 7 устройст" ва, а выход — к первому входу третьего элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом генератора

1 тактовых импульсов, третий входс входом 16 управления умножением и сложением устройства, а выход — с первым входом второго элемента ИЛИ

17 и со счетным входом управляемого делителя 18 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого счетчика 10, четвертый элемент

И 19, входы которого соединены с выходом схемы 9 сравнения и с входом 20 управления делением .Устройства, а выход - с входом сброса счетчика 8, пятый элемент И 21, входы которого соединены с входом 20 управления делением устройства и с выходом первого элемента ИЛИ 12, а выход — с вторым входом второго элемента ИЛИ

17, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 22, шестой и седьмой элементы И 23 и 24, перпервые входы которых соединены с входом 25 управления сложением и входом 26 управления умножением устройства соответственно, вторые входы - с -выходами. третьего элемента

И 15 и управляемого делителя 18 частоты, а выходы через третий элемент

ИЛИ 27 - с вычитающим входом счетчика 8, восьмой элемент И 28, входы которого соединены с входом 29 управления вычитанием устройства и с выходом второго элемента И 3, а выход — с третьим входом второго элемента ИЛИ 17, и девятый элемент И 30, входы которого соединены с входом

25 управления сложением устройства и с выходом первого элемента И 2, а

1072044 выход — c четвертьм входом второго элемента ИЛИ 17.

Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интервалов. Тот или иной режим задается путем подачи разрешающего потенциала высокого уровня на соответствующие управляющие входы устройства.

Режим деления временных интервалов .

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической "1" (в дальнейшем разрешающего потенциала) на входы 6 и 20 устройства. При этом подготавливаются элементы И 19 и 21 и элемент

И-HE 4. Импульсы тактовой частоты с. выхода генератора 1 тактовой частоты проходят через элемент И 2 в течение временного .интервала Т1, поданного на первый информационный вход 5 устройства, и поступают на счетчик 10, содержимое которого ли нейно увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится равным Nq,=T f где 1, — частота импульсов генератора 1 тактовых импульсов. Это значение кода в дальнейшем сохраняется неизменным в счетчике 10 в течение всего цикла измерений.

Первый временной интервал, кроме того, инвертируется элементом И-HE

4 и подается на элемент И 3, закрывая последний, в результате импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов в течение временного интервала Т не проходят на суммирую" щий вход реверсивного счетчика 8.

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала

Т,, одновибратор 11 формирует короткий импульс, который через элементы ИЛИ 12, Й 21 и ИЛИ 17 заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Т4, (T v Т ) "уложился" ровно один временной интервал Т . Одновременно элемент И 3 открывается, так как на выходе элемента И-НЕ 4 теперь высокий потенциал, и импульсы с выхода генератора 1 .тактовой частоты начинают заполнять реверсивный счетчик

8, содержимое которого увеличивается до тех пор, пока не станет равным

N>, . Момент равенства фиксируется схемой 9 сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элемент И 19, сбрасывает в нуль реверснвный счетчик 8 и, пройдя через элементы ИЛИ

12, И 21 и ИЛИ 17 заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Т "уложился" второй временной интервал Т .

Содержимое реверсивного с -ерника

8 опять начинает увеличиваться, так как элемент И 3 открыт и импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов продолжают поступать на указан5 ный счетчик и увеличивается до тех пор, пока не станет равным N <- .Дальнейшая последовательность операций аналогична рассмотренной: срабатывает схема 9 сравнения, импульс с выхода

1О которой, пройдя через элемент И 19, сбрасывает реверсивный счетчик 8 в нуль, кроме того, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17, он заносится в счетчик 22 и т.д.

Процесс вычисления заканчивается в момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т, при этом в счетчике 22 образуется код, отображающий целую часть отно шения Т2/Т, каФ результат деления интервалов времени.

Режим перемножения временных интервалов.

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на входы 16 и 26 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15 и 24 °

В течение времени, равного длительности временных интервалов Т и Т2 счетчики 10 и 8 считают импульсы, 30 формируемые генератором 1 тактовых импульсов. В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т1, код в счетчике 10, устанавливающий требуемый коэффициент деления управляемого делителя 18 частоты, равен N, . В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала То и переключению триггера 14 в положение "1", код в реверсивном счет40 чике-8 равен Мтг= Т2 fî

Потенциал высокого, уровня с выхо. да триггера 14 подается на один из управляющих входов элемента И 15 (на другой управляющий вход этого

45 элемента в данном режиме подан разрешающий потенциал с входа 16 устройства), открывая. его, в результате импульсы с выхода генератора 1 тактовых .импульсов, проходят через элеО менты И 15 и ИЛЙ 17 на счетный вход счетчика 22 и проходят через элемент

И 15, делитель 18 частоты и элементы

И 24 и ИЛИ 27 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. На выходе делителя 18 частоты с коэффициентом деления, равным нъ, частота импуль. сов равна fo/N>, . Эти импульсы, -поступая на вычйтающий вход реверсивного счетчика 8, "списывают" содержащийся в нем код И до тех пор, 60 пока содержимое счетчика не станет равным нулю. В этот момент времени дешифратор 13 нуля, подключенный к выходам реверсивного счетчика 8, формирует импульс, который возвращает

65 триггер 14 в исходное положение "0", 1072044 при этом прекращается поступление импульсов генератора 1 тактовых импульсов на счетчик 22 (через элементы И 15 и ИЛИ 17) и .делитель 18 частоты (4ерез элемент И 15).

Можно показать, что триггер 14 находится в положении "1" в течение времени6,, равного

it - " — " - - (1)

fo )О

3а время ЬС в счетчике 22 образован код, равный (с учетом формулы (1)

N=ЬС f =Ит N

Этот код, как следует из равенства (2), отображает результат перемножения временных интервалов.

Режим сложения временных интервалов. 20

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на входы 16 и 25 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15, 23 и 30.

Как и в предыдущем режиме, в те- 25 чение времени, равного длительности временных интервалов Т и Т, счетчики 10 и 8 считают импульсы генератора 1, которые поступают на их счетные входы через элементы И 2 и 3 со-30 ответственно. Одновременно импульсы с выхода элемента И 2 через элементы И 30 и ИЛИ 17 поступают на счетный вход счетчика 22, в котором за интервал времени Т и (в течение кото- 35 рого открыт элемент И 2) формируется (и хранится до окончания временного интервала Т ) код Ny . В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т и переключению триггера 14 в положение "1",код в ре- 40 версивном счетчике 8 равен N

Потенциал высокого уровня с прямого выхода триггера 14 подается на управляющий вход элемента И 15, открывая его, в результате импульсы с 45 генератора 1 тактовых импульсов проходят через этот элемент и поступают на счетный вход счетчика 22 (через элемент ИЛИ 17) и на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 (через элемейты И 23 и ИЛИ 27), "списывая" содержащийся в нем код N до тех

12 пор, пока содержимое реверсивного счетчика 8 не станет равным нулю. s этот момент времени дешифратор 13 нуля формирует импульс, которым триггер 14 возвращается в исходное положение "0". При этом прекращается поступление импульсов. генератора 1 на счетчики 22 и 8, так как разрешающий потенциал с соответствующего. управляющего входа элемента И 15 снимается.

3а время с от установки триггера

14 в положение "1" до обнуления реверсивного счетчика. 8 в счетчик 22 попоступает число импульсов, равное

И 2, а так как в счетчик 22 предварительно записан код Ng» (путем подсчета импульсов с выхода элемента

И 2 через элементы И 30 и ИЛИ 17 за время Т» ), то результирующий код в нем окажется равным N = Ny„ + И что соответствует результату сложения временных интервалов.

Режим вычитания временных интер - валов..

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на входы б и 29 устройства. При этом подготавливаются элементы И 28 и И-НЕ 4.

При наличии на входе б разрешающего потенциала первый временной интервал инвертируется элементом И-НЕ

4 и, поступая на элемент И 3, закрывает его на время, равное Т . Это значит, что в течение временного интервала Т, начало которого совпадает с началом интервала Т2 ° импульсы генератора 1 не могут пройти через элемент И 3, т.е. из Т как бы

"вырезают" Т .

В момент времени, соответствующий окончанию интервала Т, элемент И 3 открывается и на его выходе появляются счетные импульсы генератора 1, которые через элементы И 28 и HJ:H 17 (в течение времени, равного -Ty) поступают на счетчик 22, формйруя в нем код, пропорциональный Nq -И, и отображающий результат искомой операции.

Таким образом, изобретение позволяет выполнять операции деления, умножения, сложения и вычитания временных интервалов, что расширяет его функциональные Возможности и область применения.

1072044

Составитель В. Гусев

Редактор Н. Бобкова. Техред Л.Микеш Корректор N. лароши

Заказ 127/41 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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