Вычислительное устройство

 

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовой частоты , первьй, второй и третий счетчики, одновибратор, схему сравнения, триггер , элемент И-НЕ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и втЪрой элементы ИЛИ и управляемый делитель частоты, причем выход генератора тактовой частоты соединен с первыми входами первого , второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соеДи-. иен с входом первого числа устройства и с первым входсм элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первьми входами четвертого и пятого элементов И и с входом задания режима Деление устройства, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом пер ,вого элемента И, третий вход которого соединен с входом второго числа устройства, а выход - со счетным входом первого счетчика, разрядные . выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов схемы сравнения , выход которой соединен с вторым входом четвертого элемента Икс первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход - с вторым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом установки первого счетчика, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты и с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен ё с прямым выходом триггера, а третий вход соединен с входом задания режима (Л Умножение устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, вход одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, разрядные выходы второго счетчика соединены соответ .ственно с установочными входами управляемого делителя частоты, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства, в него введены шестой элемент И, третий элемент ИЛИ и элемент задержки, причем первый вход шестого элемента И соединен с третьим Входом третьего элемента И, второй вход шестого элемента И соединен с выходом одновибратора , а выход шестого элемента И соединен с входом элемента задержки и входом разрешения записи коэффициента деления управляемого Делителя частоты, выход элемента задержки соединен с установочным входом второго счетчика, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом бло

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) g 1) С 06 F 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOlVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3599803/24-24 (22) 01 . 06. 83 (46) 23.10.84, Бюл. 9 39 (72) В.Б.Ибрагимов, А.О.Бабаханов, Р.А.Топельберг и А.А.Кравцов (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологииАН Азербайджанской CCP (53) 681.325(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР В 698006, кл. С 06 С 7/16, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 985795, кл. С 06 G 7/12, 1981 (прототип). (54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовой частоты, первый, второй и третий счетчики, одновибратор, схему сравнения, триггер, элемент И-НЕ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и управляемый делитель частоты, причем выход генератора тактовой частоты соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соеди-. нен с входом первого числа устройства и с первьм входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого эле" ментов И и с входом задания режима

"Деление" устройства, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом пер,вого элемента И, третий вход которого соединен с входом второго числа устройства, а выход — со счетным входом первого счетчика, разрядные— . выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход — с вторым входом пятого элемента И, выход чет1 вертого элемента И соединен с входом установки в"0" первого счетчика, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты и с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а третий вход соединен с входом задания режима

"Умножение устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, вход одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, разрядные выходы второго счетчика соединены соответ.ственно с установочными входами управляемого делителя частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью-увеличения быстродействия устройства, в него введены шестой элемент И, третий элемент ИЛИ и элемент задержки, причем первый вход шестого элемента И соединен с третьим входом третьего элемента И, второй вход шестого элемента И соединен с выходом одновибратора, а выход шестого элемента И соединен с входом элемента задержки и входом разрешения записи коэффициента деления управляемого делителя частоты, выход элемента за" держки соединен с установочным вхо дом второго счетчика, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом бло1120324 кировки управляемого делителя час11 tl тоты и входом установки в 1 тригreра, вход установки в "0 которого соединен с выходом схемы сравнения, выход второго элемента И соединен с

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выполнения мно жительных и делительных операций над времяимпульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме.

Известно вычислительное устройство„ содержащее генератор импульсов, счетчики, схему сравнения, одновибра- 10 тор и элементы И, ИЛИ, НЕ (1g.

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно позволяет выполнять только операцию деления времяимпульсных сигналов.

Наиболее близким к изобретению по техниЧеской сущности является вычислительное устройство, содержащее 2О счетчики, первый из которых подключен счетным входом к выходу первогG элемента И, а выходами — к первой группе входов блока сравнения кодов, соединенного второй группой входов 2д с выходами второго счетчика, а выходом — с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого через одновибратор подключен к шине ввода первого времяимпульсного сигнала и к первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом .генератора импульсов и с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к шине ввода второго

35 времяимпульсного сигнала, а выходом — к суммирующему входу второго счетчи— ка, триггер, дешифратор нуля, элемент И-НЕ, второй элемент ИЛИ, третий, четвертый и пятый элементы И и управгф ляемый делитель частоты, соединенный

<-четным входом с выходом третьего элемента И и с первым входом второго элемента ИЛИ, управляющими входами— г выходами первого счетчика, а выхо(15 дом — с вычитающим входом второго первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вы,ходом управляемого делителя частоты, а выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетно входом второго счетчика. счетчика, подключенного выходами к входам дешифратора нуля, а входом обнуления — к выходу четвертого элемента И, соединенного первым входом с шиной установки режима Деление с первым входом элемента И-НЕ и с первым входом пятого элемента И, а вторым входом — с первым входом первого элемента И3И, подключенного выходом к второму входу пятого элемента И, выход которого 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 вторым 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 1.

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие

Цель изобретения — увеличение быстродействия вычислительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство, содержащее генератор тактовой частоты, первый, второй и третий счетчики, одновибратор, схему сравнения, триггер, элемент И-НЕ, первый., второй, третий, четвертый и пятый элементы И первый и второй элементы ИЛИ и управляемый делитель частоты, причем выход генератора тактовой частоты соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с входом первого числа устройства и с первым входом элемента И-НЕ, второй вход

1120324 которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И и с входом задания режима Деление устройства, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с входом второго числа устройства, а выход — со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первой и второй группа1 ми входов схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом четвер.того элемента И и с первым входом пер15 вого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход — с вторым входом пятого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом установки в 0" пер20 вого счетчика, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго. элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты и с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а третий вход соединен с входом задания режима "Умножение устройства, выход второго элемента ИЛИ

ЗО соединен со "÷åòíûì входом третьего счетчика, вход одновибратора соединен с вторым входом второго элемента И, разрядные выходы второго счетчика соединены соответственно с установочными входами управляемого делителя частоты, введены шестой элемент И, третий элемент ИЛИ и элемент . задержки, причем первый вход шестого элемента И соединен с третьим входом третьего элемента И, второй вход шес- того элемента И соединен с выходом одновибратора, а выход шестого элемента И соединен с входом элемента задержки и входом разрешения записи коэффициента деления управляемого 45 делителя частоты, выход элемента задержки соединен с установочным входом второго счетчика, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом блокировки управляемого делителя частоты и входом установки в "1" триггера, вход установки в "0" которого соединен с выходом схемы сравнения, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, 5$ второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетньи входом второго счетчика.

На чертеже представлена функциональная схема вычислительного устройства.

Устройство содержит первый счетчик 1, управляемый делитель 2 частоты, схему 3 сравнения, второй счетчик 4, первый элемент ИЛИ 5, одновибратор 6, вход 7 первого числа, первый элемент И 8, элемент И-НЕ 9, вход 10 задания режима "Деление", второй элемент И 11, вход 12 второго, числа, генератор 13 тактовой частоты, триггер 14, третий элемент И 15, вход 16 задания режима "Умножение", второй элемент ИЛИ 17, четвертый 18 и пятый .19 элементы И третий счет) чик 20, третий элемент ЩИ 21, шестой элемент И 22 и элемент 23 задержки, причем выход генератора 13 тактовых импульсов соединен с первыми входами элементов И 8, 1 l и 15, вход 7 первого числа устройства соединен с первым входом элемента И-HE 9, вторым входом элемента И 11, входом блокировки управляемого делителя 2 частоты, входом одновибратора 6 и входом ус".àíîâêè в "1" триггера 14, вход 12 второго числа устройства соединен с вторым входом элемента И 8, третий вход которого соединен с выходом элемента И-HE 9, а выход — со счетным входом счетчика 1, выходы счетчиков 1 и 4 соединены соответственно с первой и второй группами входов схемь| 3 сравнения, выход которой соединен с первыми входами элементов ИЛИ 5 и И 18 и с входом установки в "0" триггера 14, выход которого соединен с вторым входом элемента И 15, третий вход которого соединен с входом 16 задания режима "Умножение" и первым входом элемента И 22, второй вход которого соединен с выходом одновибратора 6 и вторым входом элемента ИЛИ 5, выход элемента И 15 соединен с тактовым входом управляемого делителя 2 частоты и первым входом элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с выходом элемента И 19, а выход — со счетным входом счетчика 20, выход элемента ИЛИ 5 соединен с первым входом элемента И !9, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 18, входом 10 задания режима "Деление" и вторым входом элемента И-HE 9> выход элемен11 20324 та И 11 соединен с первым входом элемента ИПИ 21, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя 2 частоты, а выход — со счетным входом счетчика 4, выход элемента И 22 5 соединен с входом разрешения записи коэффициента деления управляемого делителя 2.частоты и входом элемента 23 задержки, выход которого соединен с установочным входом счетчика 4.

Устройство работает следующим образом.

Режим деления времяимпульсных сигналов задается путем подачи разре- 15 шающего потенциала на вход 10. При этом импульсы опорной частоты с выхода генератора 13 тактовой частоты проходят через элемент И 11 в течение временного интервала Тл (соответ- 20 ствующего длительности первого времяимпульсного сигнала, поданного на вход 7) и поступают на вход счетчика 4 (через элемент ИЛИ 21). Содержимое счетчика линейно возрастает и в момент окончания указанного интерва— ла оказывается равнь)м N T = f Т о, Это значение кода сохраняется в счетчике 4 до окончания процесса вычисле— ния искомого отношения временных ин- 30 . тервалов. Одновременно первый время— импульсньпл сигнал инвертируется элементом И-НЕ 9 и пода тся на элемент И 8, закрывая его, в результате импульсы с выхода генератора 13

35 тактовой частоты в течение временно— го интервала Т„не могут пройти на счетный вход счетчика 1. В момент окончания первого времяимпульсного сигнала на выходе одновибратора 6 формируется короткий импульс, который через элементы ИЛИ 5, И 19 и

ИЛИ 17 поступает в счетчик 20. Это означает, что во временной интервал Т (соответствует длительности второго времяимпульсного сигнала, поступающего на вход 12 одновременно с первым времяимпульсным сигналом, при этом предполагается, что Т > Т )

"уложился один временной интервал Т„.

После этого на выходе элемента ИНЕ 9 появляется разрешающий потенциал, элемент И 8 открывается и импульсы с выхода генератора 13 тактовой частоты начинают заполнять счет5S чик 1, содержимое которого увеличивается до тех пор, пока не сравняется с кодом, накопленным в счетчике 4.

В момент равенства кодов на выходе схемы 3 сравнения формируется импульс, который проходит через открытый элемент И 18 и обнуляет счетчик 1. Кроме того, этот импульс проходит через элементы ИЛИ 5, И 19 и ИЛИ 17 и заносится в счетчик 20. Это означает, что во временной интервал Т "уложил11

2 ся второй интервал длительностью Т„ .

Далее содержимое счетчика 1 вновь начинает увеличиваться до следующего совпадения с кодом счетчика 4, фиксируемого схемой 3 сравнения. Последующая совокупность действий аналогична рассмотренной выше. Процесс вычислений заканчивается с окончанием временного интервала Т, при этом элемент И 8 закрывается и поступление импульсов в счетчик 1 прекращается, в выходном счетчике 20 образуется код, равный целой части отношения Т /Т„, а в счетчике 1 остаток от деления.

Режим умножения времяимпульсных сигналов задается путем подачи разрешающего потенциала на вход 16, при этом подготавливаются элементы И 15 и 22,, триггер 14 находится в исходном положении 10

В момент времени, соответствующИй началу временных интервалов Т и

Т, импульсы с выхода генератора 13 тактовой частоты начинают поступать на счетные входы счетчика 4 (через элементы И 1 1 и ИЛИ 21) и счетчика 1 (через эль.мент И Я„ открытый разрешающим потенциалом с выхода элемента ИНЕ 9) . Передним фронтом первого времяимпульсного сигнала триггер 14 устанавливается в положение "1", при этом разрешающий потенциал с его единичного выхода подается на соответствующий управляющий вход элемента И 15, и он открывается, пропуская импульсы с выхода генератора 13 тактовой час тоты на счетный вход счетчика 20 через элемент ИЛИ 17, Эти же импульсы (непосредственно с выхода элемента И 15) поступают на счетный вход управляемого делителя 2 частоты, но последний в интервале времени Т блокирован первым времяимпульсным сигналом, поэтому импульсы на элемент ИЛИ 21 не проходят. Таким образом,. в счетчиках 1„4 и 20 параллельно формируется линейно нарастающий код, который в момент окончания T т о" 1

Т Т

1 2 о

Я=1 f =Мт т

7 1120 1

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т, блокировка делителя 2 снимается, одновибратор 6 формирует короткий импульс, который через элемент И 22 поступает на установочный вход делителя и разрешает перенос кода N> из

1 счетчика 4 в делитель, тем самым в делителе 2 устанавливается требуемый коэффициент деления, равный Ny. За- 1О тем этот же импульс, задержанный элементом 23, проходит на установочный вход счетчика 4 и устанавливает в положение "0 все его разряды, кроме младшего, который устанавливается в положение "1", тем самым в счетчике 4 устанавливается код 000....01.

Начиная с этого момента времени импульсы с выхода делителя 2, следующие с частотой fo /Ny, начинают поступать 20 т1 на счетный вход счетчика 4 (через элемент ИЛИ- 21), а импульсы с выхода генератора 13.тактовой частоты продолжают поступать на счетные входы счетчика 1 (через элемент И 8) и 25 счетчика 20 (через элементы И 15 и

ИЛИ 17), В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т2, элемент И 8 закрывается и поступление импульсов генератора 13 тактовой частоты на счетчик 1 прекращается, при этом в счетчике фиксируется код, равный Ит f T>. Счетчики 4 и 20

2 продолжают работать.

В момент времени, когда содержимое

35 счетчика 4 становится равным коду N y, хранящемуся в счетчике 1, срабатывает схема 3 сравнения, импульс с выхода которой возвращает триггер 14 в

40 исходное положение "0", при этом прекращается поступпение импульсов генератора 13 тактовой частоты на счетчики 4 и 20. Время, в течение которого триггер 14 находится в поло324 8 жении "1", определяется следующим— образом:

За это время в счетчике 20 формируется код

Отсчет времени дй в данном случае ведется с момента времени, соответствующего началу временного интервала Т,(Т ) и установке триггера 14

II !! в положение i ", поэтому общее время вычислений оказывает ся равным t MX

В известном устройстве операцйя умножения времяимпульсных сигналов выполняется в два такта : в первом такте счетчики подсчитывают импульсы генератора тактовой частоты в течение временных интервалов T„ T 2, формируя коды N y и 1!1, во в то ром так2 те (который начинается с окончанием большего временного интервала Т и установкой триггера в положение "1") вычитается содержимое N2 счетчика импульсамйс частотой fo /Мт,поступающими с выхода управляемого делителя частоты. Таким образом, время вычислений определяется следующим образом: Ь T +д, где дй временной интервал от момента времени, соответствующего заднему фронту времяимпульсного сигнала Т, до момента времени, соответствующего срабатыванию дешифратора нуля.

Так как дй д, то tI, (t

3а счет уменьшения времени вычислений повышается быстродействие устройства, причем достигаемый эффект тем значительнее, чем больше временной интервал Т

i 120324

Составитель В.Гусев

Редактор И,Николайчук Техред,N.Надь Кор рек тор 0 ° Луговая

Заказ 7743/36 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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