Устройство для определения разности двух чисел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ДВУХ ЧИСЕЛ, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетными входами первого и второго счетчиков , нулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход п-го разряда, где празрядность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения путем осуществления выдачи результата в параллельном коде, оно дополнительно содержит первзпо и вторую группы по п элементов И, элементы И с четвертого по девятый, элемен-ты ЮШ с второго по шестой, схему сравнения и элемент НЕ, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с разрядами первого информационного выхода устройства , выходы разрядов второго счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с разрядами второго информационного выхода устройства, выходы п-х разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответству1рщими входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и через элемент НЕ - с вторым входом второго элемента И, с первым входом третьего (Л элемента И, с первыми входами пятого , шестого и седьмого элементов И, вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого элемента ИЛИ, с вторыми входами четвертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмого элемента И и с выходом (м-1)-го оо разряда .второго счетчика, второй О5 вход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И втоJ рой группы, с третьими входами четсс вертого и седьмого элементов И, с вторым входом пятого элемента И, с первым входом девятого элемента И и с выходом (n-l)-ro разряда первого счетчика, выход первого эле мента ШШ подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход . которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ШШ, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго; элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И сое

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 06 Р 7/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3594633/24-24 (22) 23.05.83 (46) 23.01.85. Бюл. Ф 3 (72) В.М.Кирьяков, А.В.Копылов и С.А.Щербаков (53) 681.325.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 450166, кл. G 06 F 7/50, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 686029, кл. С 06 F 7/50, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАЗНОСТИ ДВУХ ЧИСЕЛ, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, нулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход и-го разряда, где ь — разрядность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и расширения области применения путем осуществления выдачи результата в параллельном коде, оно дополнительно содержит первую и вторую группы по и элементов И, элементы И с четвертого по девять%, элемен-. ты ИЛИ с второго по шестой, схему сравнения и элемент НЕ, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами соответствую..SU„„3136349 А щих элементов И первой группы, выходы которых соединены с разрядами первого информационного выхода устройства, выходы разрядов второго счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с разрядами второго информационного выхода устройства, выходы и --х разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответствующими входами схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второt го и третьего элементов ИЛИ и через элемент НŠ— с вторым входом второго сй

Ж элемента И, с первым входом третьего элемента И, с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И, вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого элемента ИЛИ, с вторыми входами четвертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмого элемента И и с выходом (n-1)-ro разряда .второго счетчика, второй вход первого элемента ИЛИ соединен © с вторыми входами элементов И второй группы; с третьими входами чет- 4 ь вертого и седьмого элементов И, Cr с вторым входом пятого элемента И, с первым входом девятого элемента И и с выходом (и-1)-ro разряда первого счетчика, выход первого элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входом второгЫэлемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И сое113á14î динен с третьим входом шестого элемента И и подключен к выходу И-ro разряда первого счетчика, выход третьего элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с выходом признака положи тельной разности устройства, выход второго элемента ИЛИ подключен к второму входу девятого элемента И, выход которого соединен с выходом признака отрицательной разности устройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к выходу признака равенства чисел устройства, третий вход пятого элемента И соединен

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки цифровой информации, в устройствах контроля и измерительных устройствах.

Известно устройство для определения разности двух чисел, содержащее генератор импульсов, первый и второй счетчики, элементы И, ИЛИ и триггеры (1 ).

Однако устройство обладает невысо,ким быстродействием, так как в нем используется метод полного заполнения счетчиков тактовой частотой без использования алгоритма ускоренного 15 заполнения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения разности двух чисел, содержащее первый и вто- 20 рой счетчики, первый и второй триг- геры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом 25 .первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого и второго счетчиков, нулевые щ0 входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устI с первым входом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу шестого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами и --х элементов И первой и второй групп, четвертые входы которых подключены к выходу элемента НЕ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с третьими входами восьмого и девятого элементов И, с вторым входом шестого элемента ИЛИ и с третьими входами элементов И с пер-. вого по(П-1)-й первой и второй групп, выход шестого элемента ИЛИ подключен к счетному входу первого триггера. ройства, выход и -ra разряда, где п — разность вычитаемых чисел, второго счетчика соединен с первым входом второго элемента И, содержит также третий триггер и дополнительный счетчик (21.

Недостатками известного устройства являются невысокое быстродействие объясняемое необходимостью заполнения всех разрядов счетчиков при выполнении вычитания, а также узкая область применения из-за того, что устройство не обеспечивает выдачи результата в параллельном коде.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства для определения разности двух чисел и расширение области применения путем осуществления выдачи результата в параллельном коде.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения разности двух чисел, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй триггеры, генератор импульсов, элементы И с первого по третий и первый элемент ИЛИ, причем. выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетным

1136149

1 4

15

35

45

55 входом первого и второго счетчиков, 1нулевые входы первого и второго триггеров соединены с установочным входом устройства, выход п-го разряда, где n — разрядность вычитаемых чисел, второго счетчика соеди Hem с первым входом второго элемента И, дополнительно содержит первую и вторую группы по ь элементов И, элементы И с четвертого по девятый, элементы ИЛИ с второго по шестой, схему сравнения и элемент НЕ, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с разряда- . ми первого информационного выхода устройства, выходы разрядов второго счетчика соединены с первыми вхопами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых соединены с разрядами второго информационного выхода устройства, выходы,н-х разрядов первого и второго счетчиков соединены с соответствующими входами схемы. сравнения, выход которой соеди нен с первым входом четвертого элемента И, с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и через элемент НŠ— с вторым входом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И, с первыми входами пятого шестого и седьмого элементов И, вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого ,элемента ИЛИ, с вторыми входами четвертого, шестого и седьмого элементов И, с первым входом восьмого элемента И и с выходом (n 1)-го разряда второго счетчика, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И второй группы, с третьими входами четвертого и седьмого элементов И, с вторым входом пятого элемента И, с первым входом девятого элемента И и с выходом (n-1)-го разряда первого счетчика, выход первого .элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго триггера, единичный выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, выход ,второго элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с третьим входом шестого элемента И и подключен к выходу п-го разряда первого счетчика, выход третьего элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход кото. рого подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с выходом признака положительной разности устройства, выход

1второго элемента ИЛИ--подкщочен к второму входу девятого элемента И, выход которого соединен с выходом признака отрицательной разности устройства, выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к выходу признака равенства чисел устройства, третий вход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход кото.рого подключен к выходу шестого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами и --х элементов И первой и второй групп, четвертые входы которых подключены к выходу элемента НЕ, выход пятого элемен. та ИЛИ соединен с .третьими входами восьмого и девятого элементов И, с вторым входом шестого элемента ИЛИ и с третьими входами элементов И с первого по (n-1)-й первой и второй групп, выход шестого элемента ИЛИ подключен к счетному входу первого триггера.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения разности двух чисел.

Устройство содержит счетчики 1 и 2, генератор 3 импульсов, элемент И 4, элемент ИЛИ 5, триггеры 6 и .7, группы элементов И 8 и 9, элементы И 10 — 17, элементы ИЛИ 18—

22, схему 23 сравнения, элемент НЕ 24» установочный вход 25, первый и второй информационные выходы 26 и 27, выход 28 признака равенства чисел, выход 29 признака отрицательной разности и выход 30 признака положительной разности. Первый разряд счетчиков 1 и 2 считается младшим, а -й — старшим.

Устройство работает следующим образом.

В первый счетчик 1 записывается число А (уменьшаемое), а во второй счетчик 2 число В (вычитаемое) . На установочный вход 25 устройства подается импульс, устанавливающий пер5 1136 вый 6 и второй 7 триггеры в -нулевое состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 6 поступает на вход элемен та 4 и разрешает прохождение импульсов с генератора 3 на счетные входы 5 счетчиков 1 и 2. Исходное состояние первого триггера 6 препятствует прохождению импульсов с генератора 3 через элемент И 4. Импульсы генератора 3 заполняют первый 1 и второй 2 счетчики, начиная с младших (первых)

1 разрядов до (И-1) -х разрядов включительно (n-й старший разряд не заполняется) . Переполнение счетчиков снимается с выходов переноса (n-1)-х разрядов первого 1 и второго 2 счетчиков.

Рассмотрим работу устройства при возможных соотношениях между числами А и В. 26

А- а > В-Ъ при а =1, Ъ =О, где значение старшего разряда числа А;

Ъ вЂ” значение старшего разряда числа В.

После записи в первый счетчик 1 числа А и во второй счетчик 2 числа В с выхода н-ro разряда первого счетчика 1 единичный сигнал поступает на вход элемента И 11 и на входы элемента И 13 и схемы 23 сравнения>

30 а с выхода п -го разряда второго счетчика 2 нулевой сигнал поступает на вход элемента И 12, на вход элемента И 14 и на второй вход схемы 23 сравнения. Так как а ФЬ, то на выходе 5 схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, который поступает на элемент НЕ 24, с выхода которого единичный сигнал поступает на входы элементов 8 и 9 первой и второй групп элементов И и на входы элементов И 10 — 14. После начала операции вычитания импульс переполнения с выхода переноса (n-1)-го разряда счет.чика 1 появляется раньше, чем с вы45 хода переноса (n-. 1)-ro разряда счетчика 2. Этот импульс поступает на вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого импульс. поступает на счетный вход триггера 7 и устанавливает его

50 в единичное состояние, но на выходе триггера 7 импульс отсутствует. Через соответствующее количество тактов появляется импульс переполнения с выхода переноса (n-1)-ro разряда 55 счетчика 2. Этот импульс поступает на входы второй группы элементов И 8 и вход элемента ИЛИ 5, с выхода кото l 49 рого он поступает на счетный вход триггера 7 и устанавливает его в нулевое состояние, при этом на выходе переноса триггера 7 формируется импульс, который поступает на входы элементов ИЛИ 19 и 20. С выхода элемента ИЛИ 19 импульс поступает на вход элемента 8 первой группы элементов И 8, разрешая выдачу результата операции вычитания с выхода

0-ro разряда первого счетчика 1 на выход 26„ устройства.

С выхода элемента ИЛИ 20 импульс поступает на вход элемента 17 И и разрешает вьдачу на выход 30 устройства признака положительной разности. В то же время этот импульс поступает на входы элементов 8„

8„ „ группы элементов И 8, разрешая выдачу значения результата операции вычитания с 1-ro по (n-1)-й разряды счетчика 1 на выходе 26„ — 26п „ устройства, и на вход второго элемента ИЛИ 18, с выхода которого поступает на вход триггера 6, устанавливая его в единичное состояние, тем самым запрещая прохождение импульсов от генератора через первый элемент И 4 на счетные входы счетчикове

Таким образом, на первом счетчи ке 1 формируется результат операции вычитания, который вьдается на выходы 26 устройства, а признак положительной разности формируется на выходе 30.

А-а (В-b при @=1, Ь =О.

В этом случае на выходе схемы 23 . сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 13 — единичный сигнал. Импульс переполнения с выхода переноса (n-1)-ro разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода переноса (n-1)-ro разряда счетчика 1. Этот импульс проходит через элемент И 11, элемент ИЛИ 20, элемент И 17 на выход 30 устройства, т.е. формируется признак положительной разности. Этот же импульс проходит через элемент ИЛИ 18 на счетный вход триггера 6 и устанавливает его в единичное состояние, запрещая прохождение импульсов с генератора 3 через элемент И 4 на счетные входы счетчиков. Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на входы элементов 8 — 8>, группы элементов И 8, 1136149 разрешая вьдачу результата операции вычитания на выходы 26 устройства.

А-а т В-Ь при а=0, Ь =1.

В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 14 единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 21 поступает на вход элемента И 16.

Импульс переполнения с выхопа переноса (и-1)-ro разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхопа переноса (n-1)-го вазряла счетчика 1.

Этот импульс проходит через элемен- 15 ты И 12 и ИЛИ 20, ИЛИ 18 на вход триггера 6, который устанавливается в единичное состояние и запрещает прохождение импульсов с генератора 3 на счетные входы счетчиков. 20

Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на входы элементов 9 — 9„ „ группы элементов И 9, разрешая вьдачу результата операции вычитания на выходы 27., — 27„, уст- 25 ройства, а также через элемент И 16 на выход 29 устройства.

А- а (В-Ь при а=О, Ь=1.

В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал,5б а на выходе элемента И 14 единичный сигнал. Импульс переполнения с выхода переноса .(n -1)-го разряда счетчика 2 появляется раньше, чем с выхода переноса (n-1)-.го разряда счетчика 1.

После появления импульса на выходе триггера 7 на выходе 29 устройства формируется признак отрицательной разности, а результат операции. вычитания снимается с выходов 27 уст-40 ройства.

А-а=В-Ь при a=1, Ъ=O.

В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 13 единичный 45 сигнал. Импульсы переполнения с выходов переноса счетчиков появляются одновременно. Эти импульсы поступают на первый и второй входы элемента И 10. Импульс выхода элемен- 50 та И 10 проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента 8„ группы элементов И 8, разрешая вьдачу результата операции вычитания с выхода старшего разряда счетчика 1 55 на выход 26д устройства.

В то же время импульс переполнения с выхода переноса (и-1)-ro разряда счетчика 2 поступает через элемент И 11 на вход элемента ИЛИ 20.

После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 20 на выходе 30.устройства формируется признак положительной разности, а результат операции вычитания снимается с выходов 26 устройства.

А-а = В-Ъ при a=O, Ь =1.

В этом случае на выходе схемы 23. сравнения формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента И 14 единичный сигнал. Импульсы переполнения с выходов переноса (и-1)-го разрядов счетчиков 1 и 2 появляются одновременно. Эти импульсы поступают на первый и второй входы элемента И 10.

Импульс с выхода элемента И 10 проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на вход элемента 9 группы элемени тов И 9, разрешая вьдачу результата операции с выхода старшего разряда счетчика 2 на выход 27„ устройства.

В то же время импульс переполнения с выхода переноса (n-1)-го разряда счетчика 1 поступает через элемент И 12 на вход элемента ИЛИ 20.

После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 20 на выходе 29 устройства формируется признак отрицательной разности, а результат операции вычитания снимается с выходов 27„ — 27д устройства, А- а > В-Ь при a=b.

В этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется единичный сиг-. нал, который поступает на вход элемента И 15 и через элементы ИЛИ 21 и 22 на входы элементов И 16 и 17.

Импульс переполнения с выхода переноса (n-t)-ro разряда счетчика 1 появляется раньше, чем с выхода переноса (и-1)-го разряда счетчика 2. Эти импульсы переполнения поочередно проходят через элемент ИЛИ 1 на счетный вход триггера 7.. После появления импульса на выходе триггера 7 операция вычитания прекращается. На выходе 30 устройства формируется признак положительной разности, а результат снимается с выходов 261 — 26„ „ устройства.

А- а< В-Ъ при a-=Ь.

Устройство работает также, как и в предыдущем случае, только признак отрицательной разности формируется на выходе 29 устройства, а резульЦ36 тат снимается с выходов 271 — 27„ „ устройства.

А=В.

В;этом случае на выходе схемы 23 сравнения формируется единичный сигнал. После одновременного появления импульсов переполнения с выходов переноса (п-1)-х разрядов счетчиков на выходе элемента И 15 формируется импульс, т.е. на выходе 28 устройст- 10 ва формируется признак равенства чисел. Этот же импульс проходит через элемент ИЛИ 18, устанавливает триггер 6 в единичное состояние и операция вычитания прекращается.

Использование предлагаемого технического решения позволяет сократить время выполнения операции вычитания.

Соответствующая схемная реализация устройства обеспечивает алгоритм ра- 20

149 1О боты, при котором дця получения результата операции вычитания заполнение счетчиков импульсами от генератора производится только до (-1)-ro разряда, à и-й (старший) разряд в процессе заполнения не участвует. Информация о результате операции сохраняется на одном из счетчйков. В известном устройстве счетчики заполняются до и-ro разряда.

Таким образом, по сравнению с известным устройством предлагаемое устройство позволяет сократить максимальное время выполнения вычитания в два раза, выдает результат операции в виде параллельного двоичного . кода, осуществляет хранение результата, который можно использовать в последующей операции вычитания.

)136!49

В f4 1б

Рн Оа

Составитель А.Степанов

Редактор Н.Бобкова Техред С.йовжий КорректорЕ.Сирохман

Заказ 10286/36 Тираж 710 . 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