Устройство для вычисления разности двух чисел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ДВУХ ЧИСЕЛ, содержащее первый и второй сумматоры, группу элементов НЕ,группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент НЕ,причем первая группа входов первого сумматора соединена с входами разрядов первого операнда устройства, вторая группа входов первого сумматора соединена с выходами соответствующих элементов НЕ группы, входы которых подключены к соответствующим входам разрядов второго операнда устройства, выходы разрядов первого сумматора, кроме старшего разряда, соединены с первыми входами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ группы, выходы которых соединены с первой группой входов второго сумматора , вторая группа входов которого соединена с нулевой шиной устройства , а вход переноса - с выходом элемента НЕ и с выходом знака разности устройства, выходы разрядов второго сумматора соединены с выходами разрядов разности устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкциипри определе (Л нии малых разностей чисел, первый сумматор выполнен (т+1)-разрядным, где m - разрядность максимального ожидаемого значения разности, , где празрядность вычитаемых чисел , а второй сумматор - tti -разрядным, причем выход суммы старшего разiu ряда -первого сумматора подключен к входу элеме;нта НЕ и k вторым входам элементов. ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы.

„„SU „„1141401

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4Р1) G 06 F 7/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3614903/24 — 24 (22) 05.07.83 (46) 23.02.85, Бюл. Р 7 (72) В.В.Крочакевич, А.-С.С.Саухатас и Г.И.Бочкарева (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 681.325.5(088.8) (56) 1. Симофанов К.Г., Корнейчук В.И.

Тарасенко В.П. Цифровые электронные вычислительные машины. Киев. "Высшая школа", 1976, с. 290, рис. 267.

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. N., "Иир", 1983, с. 335-336 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

РАЗНОСТИ ДВУХ ЧИСЕЛ, содержащее первый и второй сумматоры, группу элементов

HE группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент HE,причем первая группа входов первого сумматора соединена с входами разрядов первого операнда устройства, вторая группа входов первого сумматора соединена с выходами соответствующих элементов НЕ группы, входы которых подключены к соответствующим входам разрядов второго операнда устройства, выходы разрядов первого сумматора, кроме старшего разряда, соединены с первыми входами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАКЦЕЕ HJIH группы, выходы которых соединены с первой группой входов второго сумматора, вторая группа входов которого соединена с нулевой шиной устройства, а вход переноса — с выходом элемента НЕ и с выходом знака разности устройства, выходы разрядов второго сумматора соединены с выходами разрядов разности устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции при определении малых разностей чисел, первый сумматор выполнен (m+1)-разрядным, где rn — разрядность максимального ожидаемого значения разности, tn< n где n — разрядность вычитаемых чисел, а второй сумматор — tn -разряд» ным, причем выход суммы старшего разряда первого сумматора подключен к входу элемента НЕ и fc вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы., 1141401

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных устройств, например, для численного дифференцирования.

Известно устройство для вычисления разности двух чисел, содержащее регистры первого и второго операндов, сумматор, регистр результата и блок управления, выход переноса старшего разряда сумматора соединен с входом переноса младшего разряда сумматора (11.

Недостатком устройства является 15 сложность конструкции, обусловленная тем, что при вычислении малой разности больших чисел используемые сумматоры и другие цепи должны быть полноразрядными, т.е. их разрядность 20 . должна быть равной разрядности большего из сравниваемых чисел.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для вычисления разности двух чи- 25 сел, содержащее первый и второй сумматоры, группу элементов НЕ, группу элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и элемент

НЕ, причем первые входы первого сумматора соединены с входами разрядов 30 первого операнда устройства, вторые входы первого сумматора — с выходами соответствующих элементов НЕ группы, входы которых подключены к соответствующим входам разрядов второго операнда устройства, выходы разрядов первого сумматора, кроме старшего разряда, соединены с первыми входами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛЧ группы, выходами соединен- 4О ных с первыми входами второго сумматора, вторые входы которого соединены с нулевой шиной устройства, а вход переноса — с выходом элемента НЕ и с выходом знака разности устройства, 45 выходы разрядов второго сумматора соединены с выходами разрядов разности устройства, выход суммы старшего разряда первого сумматора — с первым входом соответствующего элемента

ИСКЛЮЧАИЦЕЕ ИЛИ группы, вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы— с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу переноса старшего разряда сумматора (2).

Недостатком известного устройства .является сложность конструкции, обусловленная тем, что при определении малых разностей чисел разрядность сумматоров и других цепей долж1 на быть равной разрядности входных операндов.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для вычисления разности двух чисел при определении малых разностей чисел.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления разности двух чисел, содержащее первый и второй сумматоры, группу элементов

НЕ, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент НЕ, причем первая группа входов первого сумматора соединена

3 с входами разрядов первого операнда устройства, вторая группа входов первого сумматора — с выходами соответствующих элементов НЕ группы, входы которых подключены к соответствующим входам разрядов второго операнда устройства, выходы разрядов первого сумматора, кроме старшего разряда, соединены с первыми входами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, выходами соединенных с первой группой входов второго сумматора, вторая группа входов которого соединена с нулевой шиной устройства, а вход переноса — с выходом элемента

НЕ и с выходом знака разности устройства, выходы разрядов второго сумматора соединены с выходами разрядов разности устройства, первый сумматор выполнен (m+1)-разрядным, где ш разрядность максимального ожидаемого значения разности (ш<п, где n — разрядность вычитаемых чисел), а второй сумматор — ra-разрядным, причем выход суммы старшего разряда первого сумматора подключен к входу элемента НЕ и к вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы.

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

Устройство содержит входы первого операнда 1, входы второго операнда 2, группу элементов НЕ 3, первый сумматор 4, группу элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ

ИЛИ 5, элемент НЕ 6, второй сумматор 7,выходы 8 разности и выход 9 знака разности, Устройство работает следующим образом.

На входах операндов 1 и 2 сравниваемых чисел А и В соответственно присутствуют двоичные и-разрядные

5 = с4-Ъ -1

S= (A-B)-1, BUM-1 !

25 т.е. что имеет место и при сочетании случаев а<Ь и А>В при выполнении условия М„„„ «(2 -1) .

Если а Ь при А В, то-в пределах измененчя М от 0 до (2 -1). сумма S изменяется соответственно в пределах оТ (2 + -1) до 2, T e B. 9ToM слу 35 чае

5=(2 "- )-(-ь) что при перестановке слагаемых приобретает вид вычисления поразрядного

4Q дополнения разности чисел а и Ь

2. -(a-Ь}-1 2 (+-Й .

Следовательно, сумма S равна

Б =Э„(Я-В) или

8=3„(e) что также имеет место и при сочетании случаев а>Ь и А<В в пределах выполнения условия М „ й(2 -1) .

Отсюда следует что числовая обЭ

50 ласть существования результата S на выходе сумматора 4 охватывает (2 + 1) значений, половина которых в пределах от О до (2 -1) несет в себе ин-

3 . 1141 коды этих чисел. Цифровое слово (число) O в виде младших (m+1) разрядов кода числа А с входа операнда 1 подведено поразрядно к одному иэ числовых входов сумматора 4. Цифровое слово (число) Ъ, содержащееся в (ш+1) младших разрядах числа В, с входа операнда 2 инвертируется в каждом разряде группой логических элементов

НЕ 3 и подводится к второму числово- 1п му входу первого сумматора 4 в виде поразрядного дополнения В„(Ь) числа „() =2" "-1-1 .

При этом на числовом выходе сумматора 4 формируется результат S суммиБа+Э„(Ь) .

Пусть M — - значение разности. В простейшем случае, когда при изменении М от 1 до 2 а Ь при А В и сумма

S изменяется от 0 до (2 -1) соответm ственно, результат сложения Б очевидно равен

401 4 формацию о модуле ра з нос ти чисел

А и В при А>В, а другая половина в пределах от 2 до (2 -1) — о модуле разности чисел А и А при АаВ при этом ситуация А=В всегда присутствует в середине числовой области возможных значений результата S.

Поскольку формат кода результата

S представлен (m+1) разрядами, а модуль M разности чисел А и  — m разрядами, что старший разряд $,„,„ цифрового слова S может служить индикатором знака разности исходных чисел

А и В. Таким образом, старший разряд

Б,, числового выхода первого сумматора 4, равно как и выхдд присоединенного к нему логического элемента

НЕ 6, может служить выходом знака разности сравниваемых чисел А и В.

В предлагаемом устройстве информация с разряда Б „,„ используется для автоматического преобразования кода результата Б в прямой несмещенный код числа M с помощью блока 5 элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второго сумматора .7. Так, при $ „=0 к результату S во втором сумматоре 7 добавляется

"единица", подаваемая на вход переноса этого сумматора с выхода элемента НЕ 6. Тогда на выходе 8 сумматора 7 присутствует прямой несмещенный код числа M. Наоборот, при Б,„.=1 код результата S инвертируется в каждом разряде группы элементов ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и передается на выход 8 устроиства через сумматор 7 без изменения (на втором числовом входе сумматора 7 присутствует нулевой код). Значит и в этом случае на выходе сумматора 7 присутствует прямой несмещенный код числа М.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает существенно меньшим объемом оборудования.

Применение изобретения взамен полноразрядного вычислителя разности двух чисел в экстремальном регуляторе или подобных устройствах позволит упростить аппаратную реализацию, уве. личить быстродействие, уменьшить энергопотребление и расширить функциональные возможности предлагаемого ,устройства.

1141401.

Составитель А. Степанов

Редактор В.Данко Техред М.Кузьма Корректор Л, Пилипенко

Заказ 496/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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