Вычислительное устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение для выполнения множительных и делительных операций над времяимпульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме Целью изобретения является повышение быстродействия устройства в режиме умножения времяимпульсных сигналов. Устройство содержит первый счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые входы - к шинам ввода первого и второго времяимпульсных сигналов соответственно , первый и второй элементы ИЛИ, второй счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, третий и четвертый элементы И, пятый элемент И, один из входов которого соединен с шиной установки режима Деления, а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, вькод которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого является выходом устройства Новым в устройстве является то, что в него дополнительно включены сумматор, регистр , четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий счетчики выполнены с возможностью параллельного заноса информации, а второй счетчик, кроме того, - с возможностью реверсивного счета, Причем выходы разрядов второго счетчика , начиная с второго, соединены с соответствующими информационными входами разрядов первого счетчика, выходы которого подключены к информационным входам разрядов второго счетчика и к первой группе входов сумматоров . Начиная с второго входа, выходы сумматора подключены к входам регистра, а выходы регистра - к второй группе входов сумматора и к информационным входам разрядов третьего счетчика, счетный вход которого соединен с управляющим входом второго счетчика Вход задания режима которого соединен с управляющим входом третьего счетчика и с шиной установки режима Умножение. Выход переполнения подключён к второму входу третьего элемента ИЛИ, а выход первото разряда соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого, подключен к шине установки режима Деление, а выход - к третьему входу второго элемента И и через элемент НЕ - к управляющему входу первого счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И. Выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы (С (О N5 СО оо о C3t со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1238069

А1 (51)4 G 06 F 7 62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21 ) 3820901 /24-24 (22) 06.12,84 (46) 15.06.86. Бюл- Н 22 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) P. А. Топельберг и Д. С. Лишненецкий (53) 681.325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 985795, кл. G 06 F 7/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1120324, кл. G 06 F 7/62, 1983. (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение для выполнения множительных и делительных операций над времяимпульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства в режиме умножения времяимпульсных сигналов.

Устройство содержит первый счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые входы - к шинам ввода первого и второго времяимпульсных сигналов соответственно, первый и второй элементы ИЛИ, второй счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, третий и четвертый элементы И, пятый элемент И, один из входов которого соединен с шиной установки режима

"Деления, а выход — с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого является выходом устройства. Новым в устройстве является то, что в него дополнительно включены сумматор, регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий счетчики выполнены с возможностью параллельного заноса информации, а второй счетчик, кроме того, — с возможностью реверсивного счета.

Причем выходы разрядов второго счетчика, начиная с второго, соединены с соответствующими информационными входами разрядов первого счетчика, выходы которого подключены к информационным входам разрядов второго счетчика и к первой группе входов сумматоров, Начиная с второго входа, выходы сумматора подключены к входам регистра, а выходы регистра — к второй группе входов сумматора и к информационным входам разрядов третьего счетчика, счетный вход которого соединен с управляющим входом второго счетчика. Вход задания режима которого соединен с управляющим входом третьего счетчика и с шиной установки режима "Умножение". Выход переполнения подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, а выход первого разряда соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к шине установки режима

"Деление", а выход — к третьему входу второго элемента И и через элемент НŠ— к управляющему входу первого счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И.

Выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы

1238069 нвходов сумматора. Шина ввода первого время емяимпульсного сигнала соединена с вторым входом пятого элемента И, с первым входом второго элемента ИЛИ и с одним из входов третьего элемента

И, другой вход которого соединен с шиной ввода второго времяичпульсного

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

Цель изобретения — повышение быстродействия

На чертеже представлена функциональная схема вычислительного устройства.

Устройство содержит первый счетчик 1, сумматор 2, второй счетчик

3, первый элемент И 4, элемент НЕ 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 элементы И, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы ИЛИ, регистр 14, третий счетчик 15, генератор 16 тактовых импульсов, вход 17 первого числа устройства, вход 18 второго числа устройства, вход 19 установки режима "Умножение" устройства и вход 20

Н и установки режима Деление устройства, причем выход генератора 16 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого 4, второго 6 и третьего 7 элементов И, второй вход ,первого элемента И 4 соединен с входом 17 первого числа устройства, вто рой вход второго элемента И 6 соединен с входом 18 второго числа устройства, выход второго элемента И 6 соединен со счетным входом второго счетчика 3, вход 20 установки режима

"Деление" устройства соединен с первым входом четвертого элемента И 8, выход которого соединен с первым вхо дом первого элемента ИЛИ 10, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика 15, информационные входы которого соединены соответстве но с информационными входами второй группы сумматора 2 и с разрядными сигнала и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соеди нен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к управляющему входу регистра. 1 ил. выходами регистра 14, информационные входы которого соединены соответственно с разрядными выходами сумматора 2, разрядные выходы (начиная с второго) второго счетчика 3 соединены соответственно с информационными выходами первого счетчика 1, разрядные выходы которого соответственно— с .информационными входами второго

10 счетчика 3 и с информационными входами первой группы сумматора 2, начиная с второго разряда, вход разрешения записи регистра 14 соединен с выходом третьего элемента И 7, счет15 ный вход третьего счетчика 15 соединен с входом разрешения записи информации в параллельном коде второго счетчика 3, выход переполнения которого соединен с вторым входом перво20 ro элемента ИЛИ 10, а выход первого разряда соединен с первым входом второго элемента ИЛИ ll второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И 9 и первым входом третьего элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с входом 20 установки режима "Деление" устройства, а выход третьего элемента ИЛИ 12 соединен с третьим входом второго элемента И 6

30 и с входом элемента НЕ 5, выход ко,торого соединен с входом разрешения записи информации в параллельном коде первого счетчика 1, выход второго элемента ИЛИ 11 соединен с первым входом первой группы входов сумматора 2, входы 17 и 18 первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 13 выход которого соеди40 нен с вторым входом третьего элемента И 7, вход 17 первого числа устройства соединен с вторыми входами четвертого 8 и пятого 9 элементов И, первый вход пятого элемента И 9 сое238069 1 динен с входом 18 второго числа устройства, вход 19 установки режима

"Умножение" устройства соединен с входом уста! овки режима прямого счета второго счетчика 3 и входом разрешения записи информации в.параллельном коде третьего счетчика 15, выход первого элемента И 4 соединен со счет\ ным входом первого счетчика 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом вычисления все счетчики и регистр приводятся в исходное состояние (цепи сброса на чертеже не показаны).

Режим деления времяимпульсных сигналов. Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала уровня

"1" на вход 20 и потенциала уровня

"0 на вход элемента ИЛИ 10. При этом счетчики I и 15 переводятся в режим прямого счета. В момент начала времяимпульсных сигналов Т; и Т (Т, с T, ) открываются элементы И 4 и 6, и на выходе элемента И 8 появляется потенциал уровня "1", который через элемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, переводя егоs режим параллельной записи и импульсы

;опорной ч астоты е выхода генератора

16 тактовых импульсов начинают поступать в счетчик 1, формируя в нем нарастающий код. При этом код, формируемый в счетчике I, с выхода последнего заносится в счетчик 3.

В момент времени, соответствующий окончанию времяимпульсного сигнала

Т, поступление импульсов с выхода генератора 16 в счетчик 1 прекращается и в нем фиксируется код Н = 4 T

Этот же код оказывается в счетчике 3.

Одновременно на выходе элемента И 8 появляется потенциал уровня "0", который через элемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, переводя его в режим вычитания. Переход потенциала с высокого к низкому уровню на выходе элемента ИЛИ 10 записывает "1" в счетчик 15. Это означает, что в больший временной интервал Т один раз "уложился" интервал T„. На счетный вход счетчика 3 через элемент И 6 продолжают поступать импульсы с выхода генератора 16 тактовых импульсов и его содержимое начинает уменьшаться. В момент времени, когда содержимое счетчика 3 становится равным нулю, а это произойдет через время T после поступления N импуль5

ЗО

55 сов, на выходе переполнения его появляется импульс, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управляющий вход счетчика 3, заносит в него код

N из счетчика 1 и записывается в счетчик 15. Это означает, что в интервал Т еще раз "уложился интерт вал Т . Дальнейшая последовательность работы устройства аналогична описанной выше до окончания времяимпульсного сигнала Т . В момент окончания т времяимпульсного сигнала Т элемент

И 6 закрывается и поступление импульсов в счетчик 3 прекращается, при этом в счетчике 15 фиксируется код, соответствующий целой части отношения Т, а в счетчике 3 фиксируется остаток от деления.

Режим умножения времяимпульсных сигналов. Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала "1" уровня на вход 19 и потенциала "0" на вход 20 уровня. При этом счетчик

3 находится в режиме прямого счета, а счетчик 15 в режиме параллельной записи. В момент времени, соответствующий появлению первого Т и второго Т времяимпульсных сигналов на выходе элемента И 9 появляется потенциал уровня " 1", который через элемент ИЛИ 12 поступает на вход элемента НЕ 5, и тогда на управляющем входе счетчика 1 появляется потенциал уровня 0" что переводит его в режим прямого счета, на выходе элемента ИЛИ 11 появляется потенциал уровня "1", который поступает на первый (младший 2 ) разряд первой группы входов сумматора 2; открываются элементы И 4, 6, 7 и импульсы опорной частоты с выхода генератора

16 начинают поступать в счетчики 1 и 3 и на управляющий вход регистра

14 одновременно.

Первый импульс своим передним фронтом, т.е. перепадом из "0" в

"1", переписывает код 00...01 из сумматора 2 в регистр 14, откуда этот код поступает на вторую группу входов сумматора 2 и в счетчик 15, а задним фронтом, т.е. перепадом из

"1" в "0", записывает "I" в первый разряд счетчика 1, Выход первого разряда счетчика 1 (с весом 2 )подключен к второму разряду первой группы входов сумматора 2, выход n-ro разряда счетчика 1 подключен к п+1 разряду первой группы входов сумма,тора 2. Поэтому после окончания

1238069 первого импульса, пришедшего на вход счетчика 1, в регистре 14 (и в счетчике 15) устанавливается код 00. °,0

01 т.е. l =- на первую группу входов в

5 сумматора 2 подается код 00...011, а на его выходах оказывается код

00.....100. С приходом второго импульса на счетный вход счетчика 1 появляется импульс и на выходе элемента И 7,и код 00...100 передним .фронтом этого импульса записывается в регистр 14 и счетчик 15, а задним фронтом устанавливает в счетчике ) код 00....10. После окончания. второго импульса в счетчике 15 фиксируется код 00.....100, т.е. 2 = 4, на первую группу входов сумматора 2 поступает код 00...101, на его выходах код . ° .1001. Дальнейшая работа устройства до момента окончания меньшего из временных интервалов, происходит аналогично, т.е. за счет того, что по мере заполнения счетчика 1 на первой группе входов сумматора 2 форми- 21 руется последовательность нечетных чисел 2п-1, а в сумматоре 2 происходит их последовательное сложение, в регистре 14 формируется код N = п :

=,0 (2п-1) = 1+3+5+...+ (2п-1) . к=1

Обозначим больший времяимпульсный сигнал Т = (Т,, Т ). Пусть пер- . вым окончился временной интервал

Т„(Т, + Т ). .В момент времени, соответствующий окончанию интервала Т„, элемент И 6 закрывается, прохождейие импульсов опорной частоты в счетчике

3 прекращается и в нем фиксируется

40 код N = Т f . На выходах регистра

Т, 4 d

14 в этот момент находится код N т, который поступает в счетчик 15 и на вторую группу входов сумматора 2.

Одновременно на выходе элемента

tt tt

И 9 появляется потенциал уровня 0 а на управляющем входе счетчика 1 nott u является потенциал уровня 1 и счетчик 1 переходит в режим параллельной записи. Выход второго разряда счетчи- 0 ка 3 подключен к входу первого (младmего) разряда счетчика 1, выход и+1 разряда счетчика 3 подключен к входу

n-ro разряда счетчика 1. Поэтому код

N, записывается в счетчик 1 со сдви- 5 гом на один разряд влево. Так как выходы счетчика 1 подключены к первой группе сумматора 2 со сдвито а на один разряд вправо, т.е. и-й выход к и+1 входу, то код N появляется на первой группе входов сумматора 2 без сдвига. При этом код младшего разряда (с весом 2 ) счетчика 2 поступает на младший разряд первой группы входов сумматора 2 через элемент ИЛИ 11, так как с окончанием меньшего временного интервала (в данном случае Тт) на выходе элемента И 10 появляется потенциал низкого уровня.

Таким образом, в момент, соответствующий окончанию временного интервала Т,, на первой группе входов сумматора 2 оказывается зафиксированным код N, на второй группе входовт1 код N, а на выходе — N + Н

Т1 Э т., 1

Первый импульс опорной частоты, пришедший после окончания интервала T„ через элемент И 7 на управлякщий вход регистра 14, записывает в него код

N- + Nт, который поступает в счетТ1 1 чик 15 и на вторую группу сумматора

2. После поступления импульса опорной частоты на управляющий вход регистра 14 в нем будет заФиксирован код

N + 2N третьего N +30 и т.д... т1. 2 1 ь момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т, на выходе элемента ИЛИ 13 появится потенциал уровня "0", элемент И 7 закроется и в счетчике 15 зафиксируется код, равный тт (т т) т т,т, т т т, т, где N, — количество импульсов, пришедших за второй Т времяа импульсный сигнал.

Учитывая, что т т о т, 1 то получим N = (f Т )+ Е Т -f T )f Т тТа1 с 2 1 или

И =й, ТТилиЯ =N Nт

"1 т,т г, Таким образом, устройство заканчивает процесс умножения к моменту окончания большего времяимпульсного сигнала. Кроме того, момент окончания вычисления не зависит от частоты опорного генератора, а в режиме умножения не играет роли, какой из времяимпульсных сигналов Т или Т боль1 1. ший.

1238069

Формула изобретения

Вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соеди- 10 нен с первыми входами первого, .второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента. И соединен с входом первого числа устройства, второй вход второго элемента И соединен 15 с входом второго числа устройства, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, вход установки режима "Деление" устройства соединен с первым входом чет- 20 вертого элемента И, выход которого соединен с первым входом. первого элемента ИЛИ, выход первого элемента

ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, о т л и ч а ю щ е — 25 е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него з." дены сумматор, регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем второй счетчик выполнен реверсивным, разрядные 30 выходы которого, начиная с второго, соединены соответственно с информационными входами первого счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второго счетчика и с информационными входами первой группы сумматора, начиная с второго разряда, разрядные выходы сумматора соединены соответственно с информационными вхо- 40 дами регистра, вход разрешения записи которого соединен с выходом третьего элемента И, а разрядные выходы регистра соединены соответственно с информационными входами третьего счетчика и информационными входами второй группы сумматора, счетный вход третьего счетчика соединен с входом разрешения записи информации в в параллельном коде второго счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а выход первого разряда — с.первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом установки режима "Деление" устройства, а выход третьего элемента ИНИ соединен с третьим входом второго элемента И и, с входом элемента HE выход которого соединен с входом разрешения записи информации в параллельном коде первого счетчика, выход. второго элемента

ИЛИ соединен с первым входом первой группы входов сумматора, входы первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, вход первого числа устройства соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, первый вход пятого элемента И вЂ” с входом второго числа устройства, вход уста" новки режима "Умножение" устройства.с входом установки режима прямого счета второго счетчика и входом разрешения записи информации в параллельном коде третьего счетчика, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика.

1238069

Составитель В. Гусев

Редактор И. Товтин Техред М.Ходанич Корректор Е.Сирохман

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3292/49

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4