Арифметическое устройство

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для выполнения арифметических и логических операций над комплексными числами. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обработки комплексных чисел. Поставленная цель достигается за счет новой организации связей в устройстве, содержащем одноразрядные арифметико-логические блоки в виде постоянных запоминаювщх устройств. 1 ил. (Л

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 r 06 F 7 4 г

„1

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3912188/24-24 (22) 17.06.85 (46) 23.02.87. Бюл. У 7 (7t) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт энергетических систем и электрических сетей

"Энергосетьпроект" (72) С.И. Хмельник, М.Б. Салапин, Ю.П. Лясковский, Ю.Б. Доброродный и А.А. Кириллов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 377769, кл. G 06 F 7/38, 1970.

Дроздов Е.А. и др. Электронные вычислительные машины единой системы.

М.: Машиностроение, 1981, с. 160-170, рис. 4.45а.

„„SU,»1291965 А 1 (54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для выполнения арифметических и логических операций над комплексными числами. Целью изобретения является расширение функциональных возмоаностей за счет обработки комплексных чисел. Поставленная цель достигается за счет новой организации связей в устройстве, содержащем одноразрядные арифметико-логические блоки в виде постоянных запоминающих устройств. 1 ил.

129

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при решении задач обработки графической информации, связи, гидродинамики, электротехнических задач.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за счет обработки комплексных чисел. На чертеже представлена схема арифметического устройства.

Арифметическое устройство содержит информационные входы 1 и 2 устройства, информационный выход 3 устройства, входы 4 и 5 кода операции устройства, одноразрядные арифметико-логические блоки 6-0 — 6-(2n-1), входы 7 и 8 переноса устройства, выходы 9 и 10 переноса устройства.

Одноразрядные арифметико-логические блоки 6 реализованы на ПЗУ, кодировка которых совпадает и приведена в описании работы арифметического. устройства.

Арифметическое устройство работает следующим образом.

Перед началом выполнения формируются следующие сигналы: двухразрядI ный код начального переноса Р, на

I входе 7, двухразрядный код начального. переноса P" на входе 8, код К„ операции с четными разрядами на входе

4, код К„ операции с нечетными разрядами на входе 5.

Далее будем коды К„ и К называть кодами действия и обозначать символом К

Кроме того, на входах каждого блока 6-К присутствуют потенциалы, изображающие К-й двоичный разряд исходных кодов. Будем обозначать через Ы.„ и р, разряды первого и второго исходных кодов соответственно, поступающие с входов 1 и 2 устройства.

Коды Р,, Р, K,,с, и Р,, поступившие на входы блока 6-0, являются адресом считывания, по которому на выходы этого блока выдается код, записанный по данному адресу.

Двухразрядный код на выход с переноса данного блока обозначим через П а одноразрядный код на выходах результата — через б, .

В общем случае на входы блока

6-К поступают коды сс, p„, П „,, П„, К„(если К вЂ” четное) или K„ (если К вЂ” нечетное), а на его выходах образуются коды 5„ и П„.

1965 2

На выходах 9 и 10 устройства формируются признаки результата. На выходе 3 устройства формируется результат выполнения операции.

Алгебраическое сложение двоичных кодов комплексных чисел по основанию j 2 эквивалентно алгебраическому сложению двух пар кодов, полученных из четных и нечетных разрядов исход1О ных кодов и рассматриваемых как двоичные коды действительных чисел по основанию (-2).

Поэтому если P„=P, то цепь распространения переносов связывает со15 седние разряды, и выполняется арифметическая операция с кодами по основанию (-2) . Если же Р -Р„", то организуются две цепи распространения переносов (через четные и нечет- .

20 ные разряды) и выполняется арифметическая операция с кодами по основанию (j (2).

Для каждой операции даются следующие сведения: код действия К и (II коды переносов.P. и Р,, которые записываются сразу же за названием операции, при этом несущественные разряды отмечаются знаком ; Р (Р„

1 к или Р„ ); таблица действия; некоторые пояснения.

При этом приняты следующие обозначения: А — первый операнд;  — второй операнд; С вЂ” результат П =П „,, П" =П,.р .

Ят - 9

1. Суммирование кодов по основаниям (-2) и (j 42):(А+В)

0111100 "

10000+x 00

Р П

О 00

О

О

О

01

01

1291965

Первый код К относится к суммиро-0

1 ванию по основанию (-2), когда Р„ =Р„, а второй — по основанию (j C2), когда

У I М

P =Р . Переносы P u P в этих опен к о о рациях могут отличаться от нуля и ( быть равны переносам П и П в предыдущей операции сложения. При этом. можно органиэовать программно сложение кодов удвоенной, утроенной и т.п. разрядности.

2. Вычитание кодов по основаниям (-2) и (j П): (А-В)

10001 00 +«

10010 + w 00

00

0 00

1 00

00

00

01 (01

00

20

00

00

О1

00

01

00

10

100

01

00

00

lO. 35

01

01

10

Происходит аналогично операции

5. Инвертирование, т,е. умножение на (-1), кода по основаниям (-2) и (! Г2).

01100 О»»

11010 «.«О» б

00

01

6 П

00

0 0 0

01

0 1! 1

00 0

01

0 -р Р 8 П

Происходит аналогично операции 1.

3. Суммирование кодов по основаниям (-2) и (j P2) с инверсией: (-А-В)

10011 00»«

10100» 00

Происходит аналогично операции 1.

4. Вычитание удвоенного кода по основаниям (-2) и (!Л):(A-2В)

10101 00»"

10110 ««00 а аР P g u

Х I I

129! 965

01101 00 л

01101 01P g П

Π— (А+В), 1 — (А-В).

О 00 !

1 00

Р б П

О 01

01

О О

01

О 1

00 о

1 1

00

О О 10

30 Ъ

О 10

О 10

1 10

1 10

1 О 10

35 1 1 10

О, то ВЗО а=

1, то В О и (3 Р

О 0!

О О 01

О 1 01

01

00

0 " 01

1 01!

1О

О О 11

О 1 l!

01

50

О 11

01

1 1 11

Происходит аналогично операции 1, Ь. Счетчик кода по основанию (-2).

10111 01 л

10111 11 Увеличивается (или уменьшается) 5 на 1 число В при произвольном числе А.

Исходный перенос кодирует 1 или (-1) по основанию (-2), что и определяет тип счетчика. !

7. Определение знака кода по основанию (-2)

000!1 00

Формируется перенос П, старший разряд а которого кодирует знак числа В, причем если

8. Алгебраическое суммирование кодов по основанию 2

Слагаемь|е А и В рассматриваются как числа со знаком, кодированные в прямом или дополнительном коде, ре- зультат выдается также в зависимости от знака в прямом или дополнительном коде.

Младший разряд переноса Р, определяет тип алгебраической операции:

О„транслируется без изменений

О 00

1 00

1 00

0 10

1 01

0 01

1 11

0 11

О 01

1 11

9. Счетчик кода по основанию 2

01110 10.

01110 11 «

Увеличивается (или уменьшается) на 1 число В., представленное в пря1291965 мом или дополнительном кодах. Число

А может быть произвольным. Младший разряд переноса определяет тип счета:

0 — инкрементный счетчик, 1 — декрементный счетчик. Этот разряд переноса 5 транслируется без изменения. Признаки свойств результата не формируются. и

10!

00

00

14. Сравнение кодов общее

00001 00«+

Если код рассматривается по основанию 2 без знака, то формируемый перенос фиксирует три ситуации:

00 — равно, 10 — А В, 11 — A B при этом анализ старшего разряда переноса позволяет различать ситуации более глубокого сравнения: 0 — равно, — не равно.

Последнее справедливо и в случае кодов по основанию (-2). Все разряды

25 результата сбрасываются.

00

01

01

00

10

00

0 0

00110 00««

00110 01«

00110 10 «»

00110 11»» — операция И; — операция ИЛИ; — сложение по модулю 2; — отрицание суммы по модулю 2, любой перенос транслируется без изменений.

11. Нет операции

00000+«»«

Все выходные разряды сбрасываются, и любой перенос транслируется беэ изменений.

12. Утверждение кода

11001 «»»«

Утверждается код В. Перенос транслируется без изменений.

13. Сравнение длин кодов

00100 00 »

Формируется перенос П, позволяю- 5О щий различать три ситуации: 00 — равные длины, 10 — код А длиннее, 11 код В длиннее.

Все разряды результата сбрасываются.

Входной перенос может быть произвольным, выходной перенос вырабаты= вается лишь в зависимости от значений текущих разрядов А и В.

10

00

10

10

0 г

10

10

10

) t Т

Р P б П

10. Логические операции

15. Сравнение кодов по основанию (-2)

00010 ОО +

00010 10 «+ (P G П

О 00

00 Ч

f0

c Р П

01

О 0

01

15 0

10

10

01

О

10

01

01

01

01

00

10

10

40

ОО О

00

ОО

45

00

01

50

10 l6. Сдвиг кода по основанию 2

010100 О»«»

Сдвигается код А в направлении распространения переноса на одну или две позиции. Старший разряд формиру- 55 емого переноса устанавливается, если результат сдвига отличен от нуля, а в противном случае — сбрасывается.

01

10

9 129

Формируется перенос, старший разряд а которого фиксирует следующие ситуации: если П =00, то АЗВ при а=О;

А<В .при а=1, если П =10,то А>В при a=O

А В при a=I

Все разряды результата сбрасываются.

19б5 !О

Младший разряд выходного переноса

Г

П содержит значение текущего разряда сдвигаемого кода.

17. Преобразование кода по осно25 ванию (-2) в код по основанию 2

01001 00 .

01001 01 °

Осуществляется преобразование коЗ0 да В. Если код В является положительным числом, то результат формируется в прямом коде. В противном случае результат формируется в дополнительном коде.. Старший разряд формируемого переноса определяет знак числа. Если младший разряд исходного переноса был установлен, то число В преобразуется с умножением на (-1).

11 129196

18. Преобразование кода по основанию 2 в обратный и дополнительный коды

00111 10»»

00111 01»» 5

00111 10»»

00111 11««

Старший разряд исходного переноса Р, обуславливает тип преобразования: 0 — получение обратного кода, 1 — получение дополнительного кода.

Младший разряд переноса P, указывает код, на котором осуществляется преоб разование: 0 — преобразуется код А, 1 — преобразуется код В. Этот разряд переноса транслируется без изменений.

В этой и следующих операциях коды действия К„ К„. При этом в первой строке записывается К, а во второй l0 -К„. Здесь для четных разрядов вы полняется операция 12 — "Утверждение", а для нечетных — операция 11

"Нет операции". В результате выделя.ются четные разряды исходного кода В.

Если это код по основанию (j 2), то его четные разряды изображают код действительной части ReB исходного . числа В.

21. Выделение мнимой части комплексного числа: (ImB).

00000 «»»»

11001»»»»

В этой операции К =00000, .К„=-11001 и из кода числа В по основанию () Л)

25 выделяется его мнимая часть ImB.

22. Определение сопряженного числа

11001 «»««

11010» О»»

В этой операции К =11001, а К„=

30 =10010, т.е. для четных разрядов выполняется операция 12 — "Утверждение", а для нечетных — операция 5 "Инвертирование". В целом же вычисляется сопряженное число относительно того, которое определено кодом В по основанию (j12) . Для второй строки этой операции .(код К ) справедливо примен чание к операции 1.

23. Определение отрицательного сопряженного числа

1.1010 «+ 0 "

11001 *" ""

В этой операции К =11010 (инвертирование), а К„=11001 (утверждение).

45 В остальном данная опеРация аналогична предыдущей.

24. Определение сопряженной суммы

10000 »» 00

101000»» 00

В этой операции КО=10000, à К -=

=10100, т.е. ReC=ReA+ReB и ImC=:-ImA-ImB (операции 1 и 3)..

Перечень операций может быть увеличен. При выполнении операций с кодами по основанию (2) и (-2), а также логических операций сигнал переноса распространяется через все разряды последовательно. При выполнении операций с кодами по основанию (j Й) с или P P

1 0

00

00

01

01

10

10

19. Преобразование кода по основанию 2 в код по основанию (-2)

01000 00«»

01000 01»«

Осуществляется преобразование кода В, который рассматривается как модуль преобразуемого числа, а младший разряд исходного переноса кодирует знак преобразуемого числа. р Р,у П

5 12

20. Выделение действительной час-. ти комплексного числа: (ReB)

11001»»-»»

00000»-»»»

1291965

I4 операции четных одноразрядных арифметико-логических блоков соединены возникают две независимых цепи распространения сигнала переноса через четные и нечетные разряды.

Формула изобретения

Составитель А. Клюев

Редактор В. Данко Техред В.Кадар Корректор М. Демчик

Заказ 265/47 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по лелам изобретений и открытий

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

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

Арифметическое устройство, содержащее одноразрядные арифметико-логические блоки, причем разряды первого и второго информационных входов устройства соединены соответственно с первым и вторым информационными входами соответствующего одноразрядного арифметико-логического блока, выходы результата которых являются соответствующими разрядами информационного выхода устройства, первый выход переноса и первый вход переноса которого соединены соответственно с выходом переноса старшего и с первым входом переноса младшего одноразрядных арифметико-логических блоков, выход переноса предыдущего одноразрядного арифметико-логического блока

25 соединен с первым входом переноса последующего одноразрядного арифметико-логического блока, входы кода с первым входом кода операции устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет обработки комплексных чисел, входы кода операции линейных одноразрядных арифметико-логических блоков соединены со вторым входом кода операции устройства, второй выход переноса и второй вход переноса которого соединены соответственно с первым входом переноса старшего и со вторым входом переноса младшего одноразрядных арифметико-логических блоков, выход переноса предыдущего четного одноразрядного арифметико-логического блока соединен со вторым входом переноса последующего четного одноразрядного арифметико-логического блока, выход переноса предыдущего нечетного одноразрядного арифметико-логического блока соединен со вторым входом переноса последующего нечетного одноразрядного арифметико-логического блока.