Устройство для вычисления разности число-импульсных кодов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫХ КОДОВ, содержащее счетчик, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, первые входы которых соеда нены соответственно с инверсным и прямым выходами знакового разряда счетчика, вторые входы первого и второго элементов И объединены и соединены с входом окончания подачи кодов устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем возможности асинхронной подачи число-импульсных кодов на информаци%нные входы устройства, счетчик выполнен инверсным, а в устройство введены третий и четвертый элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый, второй и третий элементы задержки; первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и 1К-триггер , инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с пер вым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элв1Г -- ЮЗЙ-Я к i ШТЬг-5 . ---чАЧ SKSjiMOreifA ментов задержки соединены соответственно с вторыьш входами третьего и четвертого элементов И, выход первоI го элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль JK-триггера, входы первого и второго формирователей импульсов являются информационными: входами устройства, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки и с первым и вторым входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с вхо-. дом установки в единицу ОК-триггера, i выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного (Л счетчика, вькод четв.ертого элемента И соединен с первым входом второго элес мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом третьего элемента задержки , выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом реверсивноас го счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И первой со группы, вторые входы которых объедиСР нены и соединены с выходами первого ел элемента И, выходы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами третьего элемента задержки, выходы элементов И второй группы являются выходами отрицательной разности чисел устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PEGIlYBËÈÍ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2I) 3550718/18-24 (22) 11.02.83 (46) 23.04.84. Бюл. II - 15 (72) В.И. Абакумов, E.Н. Бантюков, 3.5. Бантюкова, О.А. Малиновский, Т.Ф, Манешина и В.К. Шутов (71) Украинский заочный политехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1 .Авторское свидетельство СССР

9 541165,. кл. С 06 F 7/04, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

It- 750486, кл.G 06 F 7/50, 1978(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

РАЗНОСТИ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСННХ КОДОВ, со- " держащее счетчик, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элемен.ты И, первые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами знакового разряда счетчика, вторые входы первого и вторОго элементов И объединены и соединены с входом окончания подачи кодов устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем возможности асинхронной подачи число-импульсных кодов на информаци онные входы устройства, счетчик выполнен инверсным, а в устройство вве дены третий и четвертый элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый, второй и третий элементы за- держки; первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и 1К-триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и чет вертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго эле

„ЛО,;„1 87995 А ментов задержки соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль ЭК-триггера, входы первого и второго формирователей импульсов являются информационными, входами устройства, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки и с первым и вторым входами элемента

-HE, выход которого соединен с вхо-. дом установки в единицу 3К-триггера, выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом третьего элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами элеменТов И первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И, выходы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены,соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами третьего элемента задержки, выходы элементов И второй группы являются выходами отрицательной разности,чисел устройства.

1 !087

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании специализированных вычислителей.

Известно устройство для определения. разности, содержащее реверсивный счетчик, узел распределения входных сигналов, дешифратор, элементы И и ИЛИ (1 7.

Недостатком данного устройства 10 являе тся не во зможн ость р або тать с Ko дами, представленными импульсами раз- личной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения разности, содержащее счетчик, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем прямой и инверсный выходы знакового разряда счетчика подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, а вход счетчика поключен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к ши- 25 нам первого и второго чисел, входы второго элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И и первой управляющей шине, а выход второго элемента ИЛИ вЂ” к счетным входам всех разрядов счетчика, вторые входы первого и второго элементов И подключены к второй управляющей шине, выход второго элемента И подключен к счетному входу младшего разряда счетчи-: ка $23.

Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие, так как числа на входы должны подаваться раздельно во времени.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства путем возможности асинхронной подачи число-импульсных кодов на его информационные входы.

Поставленная цель достигается тем„ 45 что в устройстве для вычисления разности число-импульсных кодов, содержащем счетчик, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены соответствен50 но с инверсным и прямым выходами знакового разряда счетчика, вторые входы первого и второго элементов объединены и соединены с входом окончания подачи кодов устройства, счетчик выполнен реверсивным, а в устройство введены третий и четвертый элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый, второй и третий элементы за995 1 держки, первый и второй формирователи импульсов, элемент И-НЕ и 3К-триггер, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы ко» торых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов задержки соединены соответст-. венно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И,выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль 3К-триггера, входы первого и второго формирователей импульсов являются информационными входами устройства, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с входами первого и второго элементов задержки и с первым и вторым входами элементов И-НЕ, выход которого соединен с входом установки в единицу 3К-триггера, выход третьего элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом третьего элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И, входы элементов И первой группы являются выходами положительной разности чисел устройства, инверсные разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами третьего элемента задержки, выходы элементов И второй группы являются выходами отрицательной разности чисел устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для вычисления разности число-импульсных кодов.

Устройство содержит первый и второй формирователи 1 и 2 импульсов, первый и второй элементы 3 и 4 задер» жки, элемент И-НЕ 5, первый элемент

ИЛИ 6, DK-триггер 7, первый и второй элементы И 8 и 9, второй элемент ИЛИ

10, реверсивный счетчик 11, третий и четвертый элементы И 12 и 13, третий элемент 14 задержки, первую группу

1087995 элементов И 1 5, вторую группу элементов И 16, первую и вторую информационные шины 17 и 18, шину 19 окончания подачи кодов, шины 20 положительной разности чисел, шины 21 отрицательной разности чисел, причем первая .и вторая информационные шины 17 и 18 соединены соответственно с входами

I первого и второго формирователей 1

1:.и 2 импульсов, выходы которых соеди;иены соответственно с входами первого и второго элементов 3 и 4 задержки и с первым и вторым входами элемента И-HE 5, выход которого соединен 5 с входами установки в единицу ЭХтриггера. 7, выходы первого и второго элементов 3 и 4 задержки соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И 12 и

13 и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ 6, выход первого эле мента ИЛИ 6 соединен с входом установки в ноль 3К-триггера 7, инверсный выход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И 12 и 13, выход третьего элемента И 12 соединен с входом сложения реверсивного счетчика 11, выход четвертого элемента И 13 соединен с пер вым входом второго элемента ИЛИ 10, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 9, а выход второго элемента ИЛИ 10 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика

11, инверсный и прямой знаковые раз- " рядные выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И 8 и 9, вторые входы которых объединены и соединены с шиной 19 окончания подачи кодов, 40 выход второго элемента И 9 соединен с входом третьего элемента 14 задерж- ки, прямые разрядные выходы реверсивного счетчика 11 соединены соответст45 венно с первыми входами элементов И

15 первой группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходами первого элемента И 8, а выходы соединены соответственно с шинами 20 поло- жительнои разности чисел, инверсные

50 разрядные выходы реверсивного счетчи- ка 11 соединены соответственно с первыми входами элементов И 16 второй группы, вторые входы которых объединены и соединены с выходом третьего 5 элемента 14 задержки, а выходы соединены соответственно с шинами 21 отрицательной разности чисел.

Длительность импульсов Й на выходах формирователей 1 и 2 импульсов устанавливается не менее времени переходных процессов реверсивного счетчика

11, возникающих при поступлении импульса на один из его входов.

Элементы 3 и 4 задержки задерживают импульсы на время без изменения их длительности. Величина t выбирается большей t на время срабатывания элемента И-НЕ 5 — t g и триггера

7 - t.Ð7 ° т.е. Т 7. t+tS+t1 для того. чтобы к. моменту появления ймпульса на входе элемента И 12 (или И 13) была исключена воэможность срабатывания триггера 7 °

Величина задержки элемента 14 выбирается больше времени переходных процессов в реверсивном счетчике II„ возникающих при поступлении на его вход импульса. Реверсивный счетчик I1 имеет .n + 1 разряд,из которых п разрядов являются числовыми, а n + 1- и разряд — знаковым.

На первые выходные шины 20 выдается разность чисел А-Б, имеющая положительный знак, т.е, при A > Б на вторые выходные шины 21 выдается разность чисел А-Б, имеющая отрицательный знак, т.е, при А (Б.

Устройство для вычисления разности работает следующим образом.

В исходном состоянии реверсивный счетчик ll и триггер 7 находятся в нулевом состоянии (цепи установки s исходное состояние не показаны), на входных и выходных шинах отсутствуют сигналы, на выходе элемента И-HE 5 присутствует единичный сигнал.

Устройство начинает работать при подаче одного из чисел А (по шине 17) или Б (по шине 18). Подача кодов чисел А и Б может осуществляться как раздельно во времени, т.е. сначала код одного из чисел, а потом второго, так и одновременно, т.е. коды обоих чисел подаются в один и тот же промежуток времени. После подачи кодов обоих чисел на шину.19 подается импульс окончания подачи кодов. Частота импульсов в кодах, поступающих на разные входы устройства, может быть различна.

При поступлении импульса кода на одну из входных шин 17 (или 18) и отсутствии импульса на другой IS (или

17) в течение времени t срабатывает соответствующий формирователь 1 (или

1087995

2) импульсов и по переднему франту входного импульса формирует на выходе импульс длительностью t. Импульс с выхода формирователя 1 (или 2) импульсов запускает элемент 3 (или 4) задержки и поступает на один из входов элемента И-НЕ 5, который закрыт из-эа отсутствия импульса на втором входе. Через время Т импульс с выхода элемента 3 (или 4)задержки посту- 10 пает на вход элемента И 12 (или 13), который открыт по второму входу, и далее — на суммирующий (или через элемент ИЛИ 10 на вычитающий) вход реверсивного счетчика I l и фиксируется им.,5

Одновременно импульс с выхода элемента 3 (или 4) задержки, поступая через элемент ИЛИ 6, подтвержцает нулевое положение триггера 7 по своему. задне.му фронту. 20

При поступлении импульса кода на одну из шин 17 (или 18) и поступлении импульса кода на другую шину )8 (или 17) в течение времени t анало-.. гично предыдущему срабатывают фарми- 2s рователи 1 и 2 импульсов и запускаются элементы 3 и 4 задержки. В момент совпадения по времени импульсов срабатывает элемент И-НЕ 5 и по заднему фронту (перепаду 1-0) выходного сигнала устанавливает триггер 7 в единичное положение, при этом закрываются элементы И 12 и 13. Через время, после появления импульса на выходе того формирователя 1 (или 2) им35 пульсов, который начал срабатывать первым, появляется единичный сигнал на втором К-входе триггера 7 (но триггер не срабатывадт по перепаду

0-1). Импульсы с выходов элементов

3 и 4 задержки не проходят через элементы И 12 и 13 на входы реверсивного счетчика Il. Импульсы с выходов

° элементов 3 и 4 задержки в этом случае складываются по длительности,элементом ИЛИ 6, т.е. на выходе элемента

ИЛИ 6 будет один импульс, начинающийся в момент появления импульса на од- ном из его входов, а заканчивающийся в момент окончания импульса на другом . его выходе. В момент окончания импуль50 са на выходе элемента ИЛИ 6, т.е. по

его заднему фронту (по перепаду 1-0), триггер 7 устанавливается в нулевое положение. Таким образом, в этом случае на входы реверсивного счетчика 11 импульсы не пропускаются, т.е, схема осуществляет вычитание беэ участия реверсивного счетчика 11..

Работа устройства при различных вариантах подачи кодов чисел и различных отношениях величин чисел, Коды чисел подаются раздельно во времени.

1.. A) Б, первым подается код числа А.

Импульсы кода числа А с шины 17 поступают через формирователь 1 импульсов, элемент 3 задержки и элемент И

12 на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, в котором после окончания подачи кода будет записано число

А. Далее, с шины 18 поступает код числа Б, импульсы которого через формирователь 2 импульсов, элемент 4 задержки, элемент И 13 и элемент ИЛИ )О поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика Il. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записано число А-Б, знаковый разряд реверсивного счетчика 11 находится в нулевом положении (т.е. число

А-Б фО) и элемент И 8 подготовлен к работе..Импульс окончания подачи кодов с шины 19 проходит через элемент

Й 8 на входы элементов И 15 первой группы и выдает на шины 20 прямой код числа А-Б.

2. А Б, первым подается код чис-, ла Б.

Импульсы кода числа Б с шины 18 поступают через формирователь 2 импульсов, элемент 4 задержки, элемент

И 13 и элемент ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. Первый из этих импульсов устанавливает все разряды реверсивного счетчика 11 в единичное положение, т.е. в единичное положение .установлен и знаковый разряд. После окончания подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записан дополнительный код отрицательного числа Б. Далее с шины 17 поступает код числа А, импульсы которого через формирователь 1 импульсов, элемент 3 задержки и элемент И 12 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика ll. При поступлении Б-го; импульса кода числа А в реверсивном счетчике 11 установится "О" во всех разрядах, а дальше накапливается положительная разность. После окончания подачи кода числа А в реверсивном счетчике II записано число А-F, а знаковый разряд реверсивного счетчика 11 находится в нулевом состоянии и подготовлен к работе элемент И 8.

Импульс окончания подачи кодов с ши-

40

7 10879 ны 19 проходит через элемент И 8 на входы элементов И 15 .первой группы и выдает на шины 20 прямой код чис ла А-Б.

3. А (Б, первым подается код числа А.

Аналогично, вышеописанным случаям код числа А записывается в реверснвный счетчик 11, в котором после окончания подачи кода. записано число А. 10

Потом код числа Б, также аналогично вышеописанным случаям, поступает на вычнтающий вход реверсивного счетчика ll, При поступлении А-ro импульса кода числа Б разряды реверсивного 15 счетчика 11 устанавливаются в нулевое состояние, при поступлении (А+1)-ro импульса кода числа Б все разряды, включая и знаковый, устанавливаются в единичное положение. После оконча- 20 ния подачи кода числа Б в реверсивном счетчике 11 записан дополнительный код числа А-Б, а так как знаковый разряд реверсивного счетчика ll находится в единичном состоянии, то 25 к работе подготовлен элемент И 9.на вход элемента !4 задержки и, кроме того, через элемент ИЛИ 10 - на вычи-. тающий вход реверсивного счетчика ll в котором образуется обратный код gp числа А-Б. После окончания переходных процессов в реверсивном счетчике.

II на выходе элемента !4 задержки формируется импульс, который через элементы И 16 выдает на шины 21 пря. 35 мой код числа А-Б (отрицательный знак учитывается тем, что число выдается на шины 214

4. А (Б, первым подается код числа Б.

Аналогично вышеописанному случаю в п.2 код числа Б записывается в реверсивиый счетчик 11, в котором после окончания кода записан дополнительный код числа Б (знаковый разряд ревер45 сивного счетчика ll находится в единичном положении). Далее, также аналогично вышеописанному,, в реверсивиый счетчик 11 поступает код числа А, после чего в реверсивном счетчике 11 формируется дополнительный код числа

А-Б, а так как знаковый разряд ревер-.. сивного счетчика ll, находится в единичном состоянии, то к работе подготовлен элемент И 9. Импульс окончания подачи кодов с шины 19 проходит через элемент ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика II, в котором образуется обратный код числа А-Б. Импульс с выхода элемента 14 задержки через элементы И 16 формирует на шинах 21 прямой код числа А-Б (отрица-. тельный знак также учитывается тем, что число выдается на шины 21).

Коды чисел подаются одновременно.

В этом случае импульсы кодов с периодом T> >t проходят каждый по своему каналу на суммирующий или вычита« ющий вход реверсивного счетчика 11, а импульсы с периодом Т > c g на входы реверсивного счетчика ll не поступают.

После подачи кодов в реверсивном счетчике 11 записано число А-Б и знаковый разряд находится в нулевом состоянии, если А"3 Б или в реверсивном счетчике l I записан дополнительный код числа А-Б и знаковый разряд находится в единичном состоянии, если

А (Б. При поступлении импульса с шины

19 об окончании подачи кодов, аналогично вышеописанному, производится формирование прямого кода числа А-Б . на шинах 20 (при А Б) или на шинах

2l (при A C Б) .

Введение в устройство двух элементов И, двух групп элементов И, двух формирователей импульсов, элемента

И-НЕ, трех элементов задержки и триггера с соответствующими связями выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, поскольку время вычисления разности число-импульсных кодов можно сократить до длительности подачи большего числа, подавая оба числа одновременно.

1 я Ч

ВНИКПИ Заваэ 2674/46 Тираж 699 .Подпхсхое

Фнлхал ППП "Пвтеат", r.Уигород, уа.Проектхал, 4