Вычислительное устройство

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использ овано в информационно-измерительных системах дал вьшолнения арифметических операций над времяимпульсными сигналами. Цель - увеличение быстродействия в режиме сложения временных интервалов. Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интерва (Л с Уст.О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5!) 4 С ОЬ F 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

,13,-- . - Ь,:Т. ;%

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2.1 ) 3975778/24-24 (22) 31. 10. 85 (46) 23.03.87. Вюл. И -11 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) В.Б.Ибрагимов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 962936, кл. С 06 F 7/62, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1072044, кл. С 06 F 7/62, 1982. (54) BbPiHCJIHTEJIbHOE УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для выполнения арифметических операций над времяимпульсными сигналами. Цель— увеличение быстродействия в режиме сложения временных интервалов. Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интерва12 лов. Тот или иной режим задается путем подачи разрешающего потенциала на соответствующие. управляющие входы бр 16» 25р 26 и 29 устройства.

При выполнении операции деления указанный потенциал подается на управляющие входы 6 и 20 (подготавливаются элементы И 19. 21 и элемент

И-НЕ 4). За время, равное длительности меньшего временного интервала

Т,, в счетчике 10 формируется код

N, --- Т, Г, где f — частота такто1 . вых импульсов (ТИ) генератора 1.

После окончания этого временного интервала начинается заполнение реверсивного счетчика (РС) 8 тактовыми импульсами, проходящими на суммирующий вход РС вЂ” до момента времени, соответствующего достчжению в PC кода N что фиксируется схемой 9

1 сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элемент И l9, сбрасывает PC в нуль, и, пройдя через элементы И161 12, И 21 и ИЛИ t7 заносится в счетчик 22. Далее PC начинает заполняться вновь, срабатывает схема 9 и т.д. Процесс вычисления в данном режиме заканчивается в момент времени, соответствующий окончанию большего временного интервала Т

При этом в счетчике 22 образуется код, от ображающий Е „ (Т / Т, ) . При выполнении операции умножения разрешающий потенциал подается на управляющие входы t6 и 26 (подготавливаются элементы И 15, 24). 3а время Т, 98744 и Т в счетчике 10 и РС 8 формируются кОДы Л и N — Т f . ПОсле ОКОН т 2 о чания Т триггер t4 устанавливается в ползжение "1", открывается элемент

И 15 и ТИ поступают на счетчик 22 (через элемент KIH 17) . а импульсы с выхода делителя частоты t8 следующие с частотой f /N на вычитаюо т щий вход PC (через элементы И 24 и

ИЛИ 27) до момента обнуления PC фиксирующего результат искомой операции в счетчике 22. При выполнении операции сложения разрешающий потенциал подается на управляющие входы 16, 25 и 29 (подготавливаются элементы.

И l5 23, 28 и 30, а элемент ЗАПРЕТ

31 блокирует цепь подачи на суммирующий вход РС 8 импульсов с выхода

И 3). За время Т, и Т в РС 8 и счетчике 22 формируются коды N и N, 1

2 после чего процесс вычисления продолжается аналогично режиму умножения (за исключением того, что. содержимое РС 8 теперь списывается тактовыми импульсами, проходящими через элементы И 15, 23 и ИЛИ 27) и в счет. чике 22 образуется код, пропорциональный Т + Т, . При выполнении операции вычитания разрешающий потенциал подается на управляющие входы

6 и 29 (подготавливаются элементы

И 28 и И-НЕ 4) и ТИ проходят за время (Т -Т, ) через элементы И 3, .28 и

ИЛИ l7 на счетчик 22, формируя в нем код, отображающий результат искомой операции. 1 ил., l табл.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для выполнения арифметических операций под времяимпульсными сигналами °

Цель изобретения — увеличение быстродействия устройства в режиме сложения временных интервалов.

На чертеже представлена функцио- 10 нальная схема вычислительного устрой ства, Вычислительное устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов

И 2 и 3, элемент ф-НЕ 4, один из входов которого подключен к первому информационному входу 5 устройства и к второму входу первого элемента

И, другой вход — к первому управляющему входу 6 устройства, а выход— к второму входу второго элемента И, третий вход которого подключен к второму информационному входу 7 устройства, реверсивный счетчик 8, выходы которого соединены с первой группой входов схемы 9 сравнения, вторая

3 12987 группа входов которой соединена с выходами первого счетчика 10, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, одновибратор 11, вход которого подключен к первому информационному входу устройства, а выход — к одному из входов первого элемента ИЛИ 12, другой вход которого соединен с выходом схемы сравнения. дешифратор 13 нуля, входы которого 10 соединены с выходами реверсивного счетчика, а выход — с одним из входов (R) триггера 14, другой вход (S) которого подключен к второму информационному входу устройства, а вы- 15 ход — к первому входу третьего элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход — с вторым управляющим входом 16, а выход — с 20 первым входом второго элемента ИЛИ 17 и со счетным входом управляемого делителя 18 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого счетчика, четвертый элемент 25

И 19, входы которого соединены с выходом схемы сравнения и с третьим о управляющим входом 20 устройства, а выход — с вхоцом сброса реверсивного счетчика, пятый элемент И 21, 30 входы которого соединены с третьим управляющим входом устройства и с выходом первого элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика

22, выход которого является выходом устройства, шестой и седьмой элементы

И 23 и 24, первые входы которых соединены с четвертым 25 и пятым 26 уп- 4р равляющими входами устройства соответ. ственно, вторые входы — с выходами третьего элемента И и управляемого делителя частоты, а выходы через третий элемент ИЛИ 27 — с вычитающим 45 входом реверсивного счетчика, восьмой элемент И 28, входы которого сое. динены с шестым управляющим входом .!

29 устройства и с выходом второго элемента И, а выход — с третьим вхо- 50 дом второго элемента ИЛИ, девятый элемент И 30, входы которого соединены с четвертым управляющим входом устройства и с выходом первого элемента И, и элемент ЗАПРЕТ 31, входы которого соединены с четвертым управляющим входом устройства и с выходом второго элемента И, а выход — с од44 4 ним из входов четвертого элемента

ИЛИ 32, другой вход которого подключен к выходу девятого элемента И, а ,выход — к сумгмрующему входу реверсивного счетчика. Элементы, обведенные на чертеже пунктиром, образуют д двухканальные мультиплексоры на входах реверсивного счетчика.

Устройство работает в режимах выполнения операций деления, умножения, сложения и вычитания временных интервалов. Режим задается путем подачи разрешающего потенциала высокого уровня, соответствующего уровню логической "1" (в дальнейшем — разрешающего потенциала), на определенные управлякицие входы устройства, указанные в таблице.

В исходном состоянии устройства счетчики 8, 10, и 22, управляемый делитель 18 частоты и триггер 14 установлены в нулевое положение (импульсом, поступающим на шину "Установка 0")

Режим деления временных интервалов.

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на управляющие входы 6 и 20 устройства. При этом подготавливаются элементы И 19 и 21 и элемент И-НЕ 4. Тактовые импульсы с выхода генератора 1 проходят через элемент И 2 в течение временного интервала Т<, поданного на первый информационный вход 5 устройства, и поступают на счетчик 10, содержимое которого линейно увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится равным N, = Т,f где Е„ т< частота тактовых импульсов, Это значение кода в дальнейшем сохраняется неизменным в счетчике 10 в течение всего цикла.

Первый временный интервал, кроме того, инвертируется элементом И-НЕ 4 и подается на элемент И 3, закрывая последний. В результате тактовые импульсы генератора 1 в течение времени Т, не могут пройти через указанный элемент И, хотя на один из его входов и подан временный интервал

Т (Т»» Т, ) с второго информационного входа 7 устройства (начало интсрвала Т совпадает с началом интервала Т„)..

f0

S 12

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т,, одновибратор 11 формирует короткий импульс, который через элементы

ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17 заносится в ,счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Т ."уложился" ровно один временной интервал Т,, Одновременно элемент И 3 открывается (так как на выходе элемента И-HE 4 ,с окончанием временного интервала Т, устанавливается потенциал выс.окого уровня "1") и пропускает тактовые импульсы генератора 1, которые, пройдя далее через элемент ЗАПРЕТ 3 1 и элемент ИЛИ 32 на вход сложения реверсивного счетчика 8, начинают заполнять его. Элемент 31, установленный в указанной цели подачи тактовых импульсов .на счетчик 8 (1-331-32-8), реализует логическую функцию "ЗАПРЕТ": N = АБ, где А — сигнал на его первом (информационном) входе, связанном с выходом элемента И 3, а  — сигнал на его втором (управляющем) входе, связанном с управляющим входом 25 устройства. Так как в данном режиме В = О, элемент 3 1 не препятствует прохождению тактовых импульсов на реверсивный счетчик 8.

С каждым тактовым импульсом содержимое реверсивного счетчика увеличивается до тех пор, пока не становится равным N . Момент равенства фиксиr1 руется схемой 9 сравнения, импульс с выхода которой, пройдя через элемент

И 19, сбрасывает в нуль реверсивный счетчик и, пройдя через элементы

ИЛИ 12, И 21 и ИЛИ 17, заносится в счетчик 22. Это значит, что в больший временной интервал Т "уложился" второй временной интервал Т,.

Содержимое реверсивного счетчика

8 опять начинает увеличиваться (так как элемент И 3 открыт и тактовые импульсы генератора 1 продолжают поступать на его суммирующий вход) и увеличивается до тех пор, пока не становится равным N, . Дальнейшая пос ледовательность операций аналогична рассмотренной: срабатывает схема 9 сравнения, импульс с выхода которой пройдя через элемент И 19, сбрасывает реверсивный счетчик в нуль, а, пройдя через элементы ИЛИ 12, И 21 и, KIH 17, заносится в счетчик 22 и т.д. !

Процесс вычитания заканчивается в момент времени, соответствующий окон98744 6 чанию временного интервала Т, при. этом в счетчике 22 образуется код, отображающий целую часть отношения

Т /Т, как результат деления интервалов времени. Устройство устанавливается в исходное состояние и готово к выполнению операций следующего цикла.

Режим перемно;кения временных интервалов.

Этот режим задается путем подачи разрешающего .потенциала на управляющие входы 16 и 26 устройства. При этом подготавливаются элементы И 15 и 24.

В течение вр еме ни, р авн or о длительности временньи: интервалов Т, и Т, счетчики 10 и 8 считают тактовые импульсы, формируемые генератором 1. В момент времени, соответствующий окончанию временного интер-, вала Т,, код в счетчике 10, устанав-, ливаюгшгй требуемый коэффициент деления управляемого делителя 18 частоты, равен N,, . .В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т и переключению триггера 14 в положение "1", код в реверсивном счетчике 8 равен N -2 о °

Потенциал высоксго уровня " 1" с единичного выхода триггера 14 подаO ется на один из управляющих входов элемента И 15 (на другой управляющий вход этого элемента в данном режиме подан разрешающий потенциал с управляющего входа 16 устройства) и откры. вает его, в результате, тактовые импульсы генератора 1, пройдя через элемент И 15, поступают на счетный вход счетчика 22 через элемент ИЛИ 17 и далее на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 через делитель 18 частоты, элементы И 24 и ИЛИ 27. На выходе делителя 18 частоты с коэффициентом деления, равным N» часУ тота импульсов оказывается равной

f, /N . Эти импульсы, поступая на вычитающий вхоп оеверсивного счетчика 8, "списывают" содержащийся в нем код N до тех пор, пока содержимое а счетчика не становится равным нулю.

В этот момент времени дешифратор 13 нуля, подключенный к выходам разрядов реверсивного счетчика, формирурует импульс, который возвращает триггер 14 в исходное положение "0", при этом элемент И 15 закрывается и

L t

N N

) о

N = at.f, = N, N, что соответствует результату выполняемой операции.

Режим сложения временных интервалов.

Этот режим задается путем подачи раз решающего потенциала на управляющие входы 16, 25 и 29 устройства, при этом подготавливаются элементы И 15

23, 28 и 30 устройства, а элемент

ЗАПРЕТ (на управляющем входе которого теперь сигнал В = l) блокирует цепь подачи на суммирующий вход реверсивного счетчика тактовых импульсов с выхода элемента И 3.

В течение времени, равного длительности меньшего временного интервала Т<, реверсивный счетчик 8 считает тактовые импульсы генератора 1, которые поступают на его суммирующий вход через элементы И 2, 30 и ИЛИ 32.

В момент времени, соответствующий окончанию этого интервала, в реверсивном счетчике 8 фиксируется код

N . В течен< е времени, равного длит< тельности большего временного интервала Т, счетчик 22 считает тактовые импульсы генератора 1, которые постунают íà его счетный вход через элементы И 3, 28 и ИЛИ 17. В момент времени, соответствующий окончанию этого интервала (к указанному моменту времени формирование кода NT, в реверсивном счетчике 8 уже закончено, так как Т„ Т ) и установке триггера

14 в положение "1", код в счетчике

22 равен И

Потенциал высокого уровня "1" с единичного выхода триггера 14 подается на соответствующий управляющий вход элемента И 15,открывая его; в результате тактовые импульсы проходят через этот элемент и поступают на счетный вход счетчика 22 (через поступление. тактовых импульсов генератора 1 на счетчик 22 (через элементы И 15 и ИЛИ 17) и делитель 18 частоты (через элемент И 15) прекращается.

Триггер 14 находится в положении

"1" в течение времени ай, равного и за это время в счетчике 22 образуется код, равный

98744 8 элемент ИЛИ 17) и на вычитающий вход реверсивного счет и<ка 8 (через эле.менты И 23 и ИЛИ 27) "списывая" содержащийся в последнем код N до ! тех пор, пока содержимое реверсивного счетчика не становится равным нулю. В этот момент времени импульсом ", с выхода срабатывающего дешифратора

13 нуля триггер 14 возвращается в

10 исходное положение "О", элемент И 15 закрывается и поступление тактовых импульсов на счетчики 8 и 22 прекращается.

Очевидно, что за время ht = Т, 15 от установки триггера 14 в положение

"i" до обнуления реверсивного счетчика 8, в счетчик 22 поступает число импульсов, равное N а так как в т! счетчик 22 уже записан код И (как

Т2

20 было отмечено выше — путем подсчета тактовых импульсов через элементы

И 3, 28 и KIH 17 за время Т ), то результирующий код в нем окажется равным N = NT + N, что соответствует результату сложения временных интервалов. Бремя выполнения рассмот-! ренной операции, как следует из описания, равно Т + Т, .

Режим вычитания временных интер30 валов.

Этот режим задается путем подачи разрешающего потенциала на управляющие входы 6 и 29 устройства. При этом подготавливаются элементы И 28

35 и И НЕ 4.

При наличии на управляющем входе

6 разрешающего потенциала меньший временной интервал инвертируется элементом И-HE 4 и, поступая на эле40 мент И 3, закрывает его на время, равное Т< . Зто значит, что в течение временного интервала Т<, начало которого совпадает с началом интервала

Т, тактовые импульсы генератора 1

45 не могут пройти через элемент И 3, т.е. из Т как бы "вырезают" Т

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т

Э элемент И 3 открывается и на его вы50 ходе появляются тактовые импульсы генератора 1, которые через элементы

И 28 и ИЛИ 17 (в течение времени, равного Т -Т,) поступают на счетчик

22, формируя в нем код N = N — N,, 55 отображающий результат искомой операции.

Формула изобретения

Вычислительное ус тр ойс т в о, с одер = жащее генератор тактовых импульсов, 9 12 одновибратор, реверсивный счетчик, первый и второй счетчики, схему сравнения, дешифратор нуля, триггер, делитель частоты, девять элементов

И, элемент И-НЕ, три элемента ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов H второй вход которого соединен с первым входом управления сложением и умножением устройства, первый информационный вход устройства соединен с входом одновибратора, с первым входом элемента И-НЕ и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом управления сложением устройства, первый вход управления делением и вычитанием устройства соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого

1 соединен с вторым информационным входом устройства и S-входом триггера, R-вход которого соединен с выходом дешифратора нуля, входы которого соединены соответственно с выхо- . дами разрядов реверсивного счетчика

* и входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с выходами разрядов первого счетчика и установочными входами делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента И, второй вход @оторогo соединен с входом управлечия сложением устройства, вход управления умножением устройства соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента

ИЛИ, второй вход которого сбединен с выходом пятого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вхо98744 1О дом управления вычитанием реверсивного счетчика, вход сброса которого соединен с выходом седьмого элемента

И, первый вход которого соединен с входом управления делением, второй вход седьмого элемента И соединен с выходом схемы сравнения и первым входом третьего элемента ИЛИ, второи вход которого соединен с выходом од10 новибратора, вход управления делением устройства соединен с первым входом восьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, выход восьмо15 ro элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика,- выход которого соединен с выходом результата устройства, выход делителя частоты соединен с вторым входом шестого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом девятorо элемента И, второй вход которого соединен с вхо25 дом управления сложением и вычитанием устройства, выход девятого элемента И соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, единичный выход триггера соединен с третьим входом

Зо третьего элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличе. ния быстродействия в режиме сложения временных интервалов, в него введены четвертый элемент ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, причем прямой вход элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом второго элемента И, вхоц управления сложением устройства соединен с инверсным входом элемента ЗАПРКТ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, вход управления сложением реI версивного счетчика соединен с выхо45 дом четвертого элемента ИЛИ, вход установки в "0" сумматора соединен с входами установки в "0" первого и второго счетчиков, делителя частоты и реверсивного счетчика.

129874

Режим работы устройства

Управляющие входы, на которые подан разрешающий потенциал для установки режима

6 16 20 25 26 29

Деление

Умножение

Сложение х х

Вычитание х

Составитель М.Есенина

Техред М.Ходанич Корректор А.Зимокосов

Редактор Е.Папп

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 890/51

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