Накапливающий сумматор

 

1. НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР, содержащий в каждом разряде кольцевой с етчик, блок управления кольцевым счетчиком и блок формирования сигнала переноса, содержащий первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, первый вход первого элемента И блока формирования сигнала переноса подключен к входу переноса из предьздущего разряда сумматора, блок управления кольцевым счетч(ссом содержит первый элемент ИЛИ и первый элемент И, выход первого элемента И блока управления кольцевым счетчиком подключен к первому входу первого элемента ИЛИ того же блока, вькод1я кольцевого счетчика подключены к выходам результата данного разряда сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в блок управления кольцевым счетчиком введены первьй элемент НЕ, второй, третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, в блок формирования сигнала переноса введены третий, четвертый , пятьш и шестой элементы И, причем в блоке управления кольцевым счетчиком выход второго элемента И соединен.с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, первые входы первого и третьего элементов И соединены с входом переноса из предыдущего разряда сумматора и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к первым входам второго к четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с первым § входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы второ (Л го и третьего элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход четвертого элемента И соединен с {третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, выходы первого и второго элементов ИЛИ подк.гтючены соответственно к первому и второму управляющим входам кольцевого счетчика , первый, второй и третий установоч ел ные входы которого подключены к соответствующим входам данного разряда о второго операнда сумматора, счетный О5 вход кольцевого счетчика соединен с тактовой шиной сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, второй и третий входы первого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и второму задержанному выходу кольцевого счетчика, первые входы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зсы> G 06 F 749

1 ж

< Ф и

gled)NR >

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3462471/3480259/18-24 (22) 02.07:82 (46) 23.07.84. Бюл. М 27 (72) В.F,.Ïåøåâ (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 890393, кл. С 06 F 7/72, 1980.

2. Карцев M.À. Арифметика цифровых машин. М., "Наука", 1969, с. 252-254, рис. 2-46 (прототип). (54) (57) 1. НАКАПЛИВАКМЦИИ СУММАТОР, содержащий в каждом разряде кольцевой счетчик, блок управления кольцевым счетчиком и блок формирования сигнала переноса, содержащий первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, первый вход первого элемента И блока формирования сигнала переноса подключен к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, блок управления кольцевым счетчиком содержит первый элемент ИЛИ и первый элемент И, выход первого элемента И блока управления кольцевым счетчиком подключен к первому входу первого элемента ИЛИ того же блока, выходы кольцевого счетчика подключены к выходам результата данного разряда сумматора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в блок управления кольцевым счетчиком введены первый элемент НЕ, второй, третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, в блок формирования

„„Я0„„ 104506 А сигнала переноса введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем в блоке управления кольцевым счетчиком выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ; первые входы первого и третьего элементов И соединены с входом переноса из предыдущего разряда сумматора и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к первым входам второго и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с первым входом данного разряда первого опеР ранда сумматора, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход четвертого элемента И соединен с

1 третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму управляющим входам кольцевого счетчика, первый, второй и третий установочные входы которого подключены к соответствующим входам данного разряда второго операнда сумматора, счетный вход кольцевого счетчика соединен с тактовой шиной сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, второй и третий входы первого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и второму задержанному выходу кольцевого счетчика, первые входы

1104506 второго и третьего элементов И подключены к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, а вторые входы соединены с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора и .с третьим задержанным выходом кольцевого счетчика, первый вход четвертого элемента И соединен с вторым входом данного разряда первого опе ранда сумматора, первые входы пятого и шестого элементов И соединены с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы четвертого и пятого элементов И соединены с третьим задержанным выходом кольцевого счетчика, второй вход шестого элемента И соединен с вторым задержанным выходом кольцевого счетчика, четвертый вход первого элемента И и третьи входы элементов И с второго по шестой подключены к входу управления переносом сумматора.

2. Сумматор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации операции вычитания, в каждом разряде сумматора в блок управления кольцевым счетчиком введены второй элемент НЕ и четыре элемента И, а в блок формирования сигнала переноса введены пять элементов И и второй элемент ИЛИ, причем в блоке управления кольцевым счетчиком третьи входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входом управления . сложением сумматора, выходы пятого и шестого элементов И соединены с третьим и четвертым входами первого элемента ИЛИ соответственно, выходы седьмого и восьмого элементов И соединены с третьим и четвертым входами второго элемента ИЛИ соответственно, первые входы пятого и восьмого элементов И подключены к входу заема из предыдущего разряда сумматора и входу второго элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, вторые входы пятого и седьмого элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход шестого элемента И соединен с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу данного разряда первого операнда сумматора, третьи входы элементов И с пятого по восьмой соединены с входом управления вычитанием сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы элементов И с шестого по одиннадцатый соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом заема из данного разряда сумма— тора, первый и второй входы седьмого элемента И подключены к третьему входу данного разряда первого операнда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый и второй входы восьмого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый и второй входы девятого элемента И подключены к входу заема из предыдущего разряда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый, второй и третий входы десятого элемента И подключены к второму задержанному выходу кольцевого счетчика, к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и входу заема из предыдущего разряда сумматора соответственно, первый, второй и третий входы одиннадцатого элемента И подключены к третьму входу данного разряда первого операнда сумматора, третьему задержанному выходу кольцевого счетчика и входу заема из предыдущего разряда сумматора, третьи входы элементов И с седьмого по девятый и четвертые входы десятого и одиннадцатого элементов И подключены к входу управления переносом сумматора.

1 1104

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных устройствах, выполняющих математические и логические операции в троичной системе счисления.

Известен сумматор по модулю три, содержащий регистр суммы, выполненный на двух триггерах со счетным входом, девяти элементах И и двух элементах ИЛИ. В этом сумматоре на 1О входы слагаемого подают двоичные рые он преобразует в числа "00", "01", " 10" с учетом содержимого тригrepoB в соответствии с функцией сум- 15 мирования по модулю три. При этом новый результат суммы остается в триггерах (1) .

Э

Однако этот сумматор не предназначен для сложения по модулю три многоразрядных чисел.

Наиболее близким к изобретению является накапливающий сумматор, содержащий в каждом разряде кольцевой

25 счетчик, блок управления кольцевым счетчиком, содержащий элементы И, ИЛИ и задержки, и блок формирования сигнала переноса, содержащий элементы И, ИЛИ и триггер, причем выходы первого и второго элементов И блока

30 формирования сигнала переноса соединены с входами элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, выход элемента И блока управления кольцевым счетчиком соединен с первым входом элемента ИЛИ блока управления кольцевым счетчиком, второй вход которого соединен с первым входом первого 40 элемента И блока формирования сигнала переноса и с входом переноса из предыдущего разряда сумматора, выходы кольцевого счетчика являются выходами результата данного разряда сум- 45 матора, выход элемента ИЛИ блока управления кольцевым счетчиком через элемент задержки того же блока подключен к счетному входу кольцевого счетчика, последний выход кольцевого 0 счетчика соединен с вторым входом первого и первым входом третьего элементов И блока формирования сигнала переноса, второй вход третьего элемента И блока формирования сигна- 55 ла переноса подключен к выходу элемента И блока управления кольцевым счетчиком, а выход — к входу тригге506 2 ра блока формирования сигнала переноса, выход которого соединен с первым входом второго элемента П блока формирования сигнала переноса, второй вход которого соединен с управляющим входом сумматора, первый вход элемента И блока управления кольцевым счетчиком соединен с входом операнда данного разряда сумматора, а второй вход — с входом синхронизации сумматора И .

Иодуль, по которому ведется счет сумматором, определяется выбором модуля кольцевых счетчиков, используемых в каждом разряде сумматора. Один из суммируемых операндов хранится в кольцевых счетчиках в виде кода, а другой необходимо представить в виде количества импульсов, что в достаточной мере неудобно и требует дополнительного времени для подготовки операндов. Прямой пересчет количест-, ва импульсов кольцевыми счетчиками также требует значительных временных затрат. Кроме того, сумматор не может осуществлять операцию вычитания.

Цель изобретения — повышение быстродействия сумматора и расширение функциональных возможностей путем реализации операции вычитания.

Поставленная цель достигается тем, что в накапливающем сумматоре, содержащем в каждом разряде кольцевой счетчик, блок управления кольцевым счетчиком и блок формирования сигнала переноса, содержащий первый элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, выходы которых подключены со ответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ блока формирования сигнала переноса, выход которого является выходом переноса в следующий разряд сумматора, первый вход первого элемента И блока формирования сигнала переноса подключен к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, блок управления кольцевым счетчиком содержит первый элемент ИЛИ и первый элемент И, выход первого элемента И блока управления кольцевым счетчиком подключен к первому входу первого элемента ИЛИ того же блока, выходы кольцевого счет— чика подключены к выходам результата данного разряда сумматора, в блок управления кольцевым счетчиком введены первый элемент НЕ, второй, третий и четвертый элементы И, второй

1104506 элемент ИЛИ, в блок формирования сигнала переноса введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем в блоке управления кольцевым счетчиком выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, первые входы первого и третьего элементов И соединены с входом переноса из пре10 дыдущего разряда сумматора и входом первого элемента HF,, выход которого подключен к первым входам второго и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с первым входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы второго и третьего элементов И соес третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, выходы пер25 вого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму управляющим входам кольцевого счетчика, первый, второй и третий установочные входы которого подключены к соответствующим входам данного разряда второго операнда сумма1тора, счетный вход кольцевого счет30 чика соединен с тактовой шиной сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы третьего, четвертого, З5 пятого и шестого элементов И подключены к соответствующим входам первоro элемента ИЛИ, второй и третий входы первого элемента И подключены к второму входу данного разряда первого операнда сумматора и второму задержанному выходу кольцевого счетчи40 ка, первые входы второго и третьего элементов И подключены к входу переноса из предыдущего разряда сумматора, а вторые входы соединены с третьим входом данного разряда первого

45 операнда сумматора и с третьим задержанным выходом кольцевого счетчика, первый вход четвертого элемента И

50 соединен с вторым входом данного ьазряда первого операнда сумматора, первые входы пятого и шестого элементов И соединены с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, вторые входы четвевтог0 и пятого элементов И соединены с третьим задержанным выходом кольцевого счетдинены с вторым входом данного разря- W да первого операнда сумматора, второй вход четвертогоэлемента И соединен чика, второй вход шестого элемента И соединен с вторым задержанным выходом кольцевого счетчика, четвертый вход первого элемента И и третьи входы элементов И с второго по шестой подключены к входу управления

Ф переносом сумматора.

Кроме того, в каждом разряде сумматора в блок управления кольцевым счетчиком введены второй элемент НЕ и четыре элемента И, а в блок формирования сигнала переноса введены пять элементов И и второй элемент ИЛИ, причем в блоке управления кольцевым счетчиком третьи входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входом управления сложением сумматора, выходы пятого и шестого элементов И соединены с третьим и четвертым входами первого элемента ИЛИ соответственно, выходы седьмого и восьмого элементов И соединены с третьим и четвертым входами второго элемента ИЛИ соответственно, первые входы пятого и восьмого элементов И подключены к входу заема из предыдущего разряда сумматора и входу второго элемента НЕ, выход которого соединен с первыми входами шестого и седь— мого элементов И, вторые входы пятого и седьмого элементов И соединены с вторым входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход шестого элемента И соединен с третьим входом данного разряда первого операнда сумматора, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу данного разряда первого операнда сумматора, третьи входы элементов И и с пятого по восьмой соединены с входом управления вычитанием сумматора, в блоке формирования сигнала переноса выходы элементов И с шестого по одиннадцатый соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом заема из данного разряда сумматора, первый и второй входы седьмого элемента И подключены к третьему входу данного разряда первого операнда и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый и второй входы восьмого элемента И подключены к второму входу данного разряда перного операнда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый н второй

1104506 входы девятого элемента И подключе!гы к входу заема из предыдущего разряда сумматора и к первому задержанному выходу кольцевого счетчика соответственно, первый, второй и третий входы десятого элемента И подключены к второму задержанному выходу кольцевого счетчика, к второму входу данного разряда первого .операнда сумматора и входу заема из предыдущего разряда 10 сумматора соответственно, первый, второй и третий входы одиннадцатого элемента И подключены к третьему входу данного разряда первого операнда сумматора, третьему задержанному 15 выходу кольцевого счетчика и входу заема из предыдущего разряда сумматора, третьи входы элементов И с седьмого по девятый и четвертый входы десятого и одиннадцатого элементов И ур подключены к входу управления переносом сумматора.

На фиг. 1 представлена схема одного разряда накапливающего сумматора, осуществляющего суммирование по моду-25 лю три, на фиг. 2 — функциональная схема блока управления кольцевым счетчиком, на фиг. 3 — функциональная схема блока формирования сигнала переноса; на фиг. 4 — функциональная Зп схема кольцевого счетчика; на фиг. 5схема одного разряда накапливающего сумматора, усовершенствованного таким образом, что он может производить операцию вычитания по модулю три

35 на фиг. 6 и 7 — функциональные схемы усовершенствованных блока управления кольцевым счетчиком и блока формирования сигнала переноса. умматор (фиг 1) содержит В каж 40 дом разряде кольцевой счетчик 1, блок 2 управления кольцевым счетчиком, входы 3 операнда Х, вход 4 переноса, блок 5 формирования сигнала переноса, входы которого соединены с входом 4

45 переноса, входами 3 операнда Х, задержанными выходами 6 кольцевого счетчи— ка 1 и входом 7 управления переносом, а выход соединен с вьгходом 8 переноса в следующий разряд сумматора. Сумматор содержит также тактовую шину 9, ньгходы 10 результата, входы 11 операнда У.

Блок 2 (фиг. 2) содержит элементы ИЛИ 12 и 13, элементы И 14-17, элемент НЕ 18 и подключен своими выходами 19 и 20 к управляющим входам счетчика 1. Блок 5 (фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 21, элементы И 22-27.

Кольцевой счетчик 1 (фиг. 4) построен на элементах И-НЕ 28.

В случае необходимости выполнения операции вычитания н сумматор (фиг.5) добавляются вход 29 управления сложением, вход 30 управления вычитанием, каждый разряд сумматора содержит вход 3 заема из предыдущего разряда и выход 32 заема из данного разряда, н блок 2 (фиг. 6) дополнительно введены элементы И 33-Зб и НЕ 37, а н блок 5 (фиг. 7) — элементы ИЛИ 38 и И 39-43.

Накапливающий сумматор (фиг. 1) работает по модулю три. При суммировании на входы 3 и 11 подаются прямые значения троичного разряда операндов (слагаемьгх) в виде наборов

fXo;g „ xq 4 и (Ц ; 1,; gr,), комбинации (100) которых соответствуют нулю, (010) —. единице, à j001j — двум.

Затем тактовым импульсом по шине 9 производят суммирование в счетчике 1.

При этом блок 2 управляет направлением счета в зависимости от сигнала переноса Р; на входе 4 и входной комбинации на входе 3, формируя на выходах 19 и 20 сигналы .=Р; „l„ v Р,, хо; )

В случае 1!, = 1 и f1, = О происходит счет и прямом направлении, что соответствует увеличению содержимого счетчика 1 на единицу. При 1 ° = О

<< и 11, = 1 счет происходит в обратном направлении, соответствующем увеличению содержимого счетчика 1 на две единицы. формирование переноса на выходе 8 в блоке 5 происходит в соответствии с выражением

P = (х„l)rfiv xi<9 < v х1< g1 v P«x1< ч гP <11, <гР;, х„< < „<, где (у — сигнал на входе 7 .. и j oi < ) 1» значения кода У, записанного в счетчик 1.

В случае, когда возможно как выполнение сложения, так и вычитания, сказанное справедливо при задании на входах 29 и 30 сигналов (= .1

5 — О. В режиме вычитания на нходы 29 и 30 подают сигналы су = О, %г= l.

1104506 2, Д . Х, Ч 7.;, Х1,.

Х11ЧЕ (Хо< ) 3

Фиг.7

Уменьшаемое записывают по входам 11 в счетчик 1, вычитаемое подают на входы 3. Воздействием тактово" го импульса по шине 9 производят вычитание. При этом блок 2 формирует сигнапы согласно выражениям где 2,; — сигнал заема из предыдущего разряда на входе 31. В случае 1 = 1, = 0 происходит счет в прямом на 21 правлении, соответствующем вычитанию из содержимого счетчика 1 двух единиц. При f. 1, = О, f 2, = 1 счет происходит в обратном направлении, что равносильно уменьшению содержимого счетчика 1 на единицу.

Формирование заема на выходе 32 в режиме вычитания происходит в соответствии с выражением

7. = ((Х„Цо; Х,Чq, Ч Х, Ц . ЧZ Ц

10 Положительный эффект заключается в повышении быстродействия, связанном с тем, что результат операции формируется эа один такт, и быстродействие ограничено только распространением переноса (пересчет импульсов не требуется), Дополнительный эффект связан с возможностью реализации операции вычитания.

1104506

32 5> о

1104506

1104506

Составитель В, орохов

Техреду А.Бабинец Корректор А.Ференц

Редактор Н.Бобкова

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

Заказ 5261/35 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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