Электронно-вычислительное устройство

 

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике. Техническим результатом является увеличение производительности электронно-вычислительного устройства. Для этого устройство содержит кольцевые счетчики, каждый из которых содержит триггер и ключи, генератор тактовых импульсов, генератор импульсов большой длительности, дополнительные триггеры, ключи, оперативные запоминающие устройства, сумматор, регистр, узел сравнения, преобразователь четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора и индикаторы. 4 ил.

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и может использоваться для расчета различных вариантов.

Известен кольцевой счетчик, состоящий из D-триггеров, в которых прямой выход предыдущего триггера соединен с входом последующего триггера, а прямой выход последнего триггера соединен с входом D первого. Входы синхронизации С триггеров соединены с генератором тактовых импульсов. (В.С. Ямпольский. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники. М., 1991 г., стр. 104). Если имеется n кольцевых счетчиков по n D-триггеров в каждом счетчике, то триггеры первого счетчика могут соответствовать суммам денег, вложенных в первый цех, второго - во второй и т.д. Если в счетчиках первые триггеры будут соответствовать сложенным 15 тысячам рублей, вторые - 25 тысячам рублей, . .. n 85 тысяч рублей, то числа, записанные в оперативные запоминающие устройства и считанные в сумматоры при включении триггеров будут соответствовать полученным прибылям в тысячах рублей. Если в кольцевых счетчиках будут включаться триггеры с разными порядковыми номерами, то сумма денег, вложенная в цеха завода будет постоянной, а прибыль будет меняться в зависимости от сочетания включенных триггеров. Т.к. сумма денег, которую можно вложить в завод ограничена, то с помощью электронно-вычислительного устройства, составленного из кольцевых счетчиков можно наиболее рационально распределить ее между цехами, чтобы получить максимальную прибыль.

Однако это электронно-вычислительное устройство монет рассчитать столько вариантов, сколько триггеров имеется в одном счетчике. Поэтому оно малопроизводительно.

Целью изобретения является увеличение производительности электронно-вычислительного устройства путем различного переключения в нем триггеров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве имеется цепочка дополнительных D-триггеров, в которой вход D первого дополнительного триггера соединен с прямым выходом n -1 триггера п счетчика, вход D второго дополнительного триггера соединен с прямым выходом n-2 триггера n-1 счетчика через первый дополнительный ключ, управляющие электрод которого соединен с инверсным выходом первого дополнительного триггера, вход D третьего дополнительного триггера соединен с прямым выходом n-3 триггера n-2 счетчика через второй дополнительный ключ, управляющий электрод которого соединен с инверсным выходом второго дополнительного триггера. Вход D последнего n-2 дополнительного триггера соединен с прямым выходом второго триггера третьего счетчика через n-3 дополнительный ключ, управляющий электрод которого соединен с инверсным выходом предыдущего дополнительного триггера и в котором прямой выход первого дополнительного триггера соединен с входом D и триггера n счетчика и с управляющими электродами n-2 ключей, соединяющих прямые выходы n-1 триггеров с входами D n триггеров n-1 счетчиков, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами n-2 ключей, соединяющих прямые выходы n-1 триггеров с входами D первых триггеров n-1 счетчиков, прямой выход второго дополнительного триггера соединен с управляющим электродом n-3 ключа, соединяющего входы синхронизации С триггеров n-1 и n счетчиков с генератором тактовых импульсов и с управляющими электродами n-3 ключей, соединяющих прямые выходы n-2 триггеров с D входами n-1 триггеров n-2 счетчиков, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами n-3 ключей, соединяющих прямые выходы n-2 триггеров с D входами первых триггеров n-2 счетчиков, прямой выход последнего n-2 дополнительного триггера соединен с управляющим электродом первого ключа, соединяющего входы синхронизации триггеров, кроме первого и второго, всех счетчиков и соединен с управляющими электродами первых ключей, соединяющих прямые выходы вторых триггеров с D входами третьих триггеров первого и второго счетчиков, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами первых ключей, соединяющих прямые выходы вторых триггеров с D входами первых триггеров первого и второго счетчиков, входы синхронизации С триггеров счетчиков и дополнительных триггеров соединены с генератором тактовых импульсов через выключатель, генератор импульсов больной длительности соединен через выключатель с входами S первого триггера первого счетчика, второго триггера второго счетчика.... n триггера, счетчика и входами R остальных триггеров счетчиков и дополнительных триггеров, прямые выходы триггеров первого, второго.... n счетчиков соединены соответственно с первым, вторым. ..n оперативными устройствами, которые связаны через сумматоры с узлом сравнения и с регистром, соединенным через преобразователи кода с индикаторами, кроме этого, прямые выходы триггеров первого, второго... n счетчиков соединены соответственно с первым, вторым....n регистрами, связанными через преобразователи кода с индикаторами.

С целью уменьшения объема описания представленное электронно-вычислительное устройство имеет четыре счетчика по четыре триггера в каждом. Если взять n счетчиков по n триггеров в каждом, то будет n(n-1)...2.1 различных переключений триггеров.

На фиг.1 представлена функциональная схема соединения триггеров.

На фиг.2 представлена функциональная схема соединения оперативных запоминающих устройств, сумматоров и индикаторов.

На фиг. 3 представлена функциональная схема соединения регистра, узла сравнения и индикаторов.

На фиг. 4 представлена таблица с номерами триггеров, с суммами денег и предполагаемых от них прибылей.

Электронно-вычислительное устройство состоит из генератора тактовых импульсов 1, соединенного через выключатель 2 с входами синхронизации С D-триггеров первого и второго счетчиков. Первый счетчик состоит из триггера 3, прямой выход которого соединен с входом D триггера 4. (фиг.1). Прямой выход триггера 4 соединен с ключами 5 и 6. Выход ключа 5 соединен с входом D триггера 3. Выход ключа 6 соединен с входом D триггера 7. Прямой выход триггера 7 соединен с входами ключей 8 и 9. Выход ключа 8 соединен с входом D триггера 3. Выход ключа 9 соединен с входом D триггера 10. Прямой выход триггера 10 соединен с входом D триггера 3. Второй счетчик состоит из триггера 11, прямой выход которого соединен с входом D триггера 12. Прямой выход триггера 12 соединен с входами ключей 13 и 14. Выход ключа 13 соединен с входом D триггера 11. Выход ключа 14 соединен с входом D триггера 15. Прямой выход триггера 15 соединен с входами ключей 16 и 17. Выход ключа 16 соединен с входом D триггера 11. Выход ключа 17 соединен с входом D триггера 18. Прямой выход триггера 18 соединен с входом D триггера 11. Выход генератора 1 соединен с входом ключа 19, выход которого соединен с входами синхронизации С D-триггеров третьего и четвертого счетчиков. Третий счетчик состоит из триггера 20, прямой выход которого соединен с входом D триггера 21. Прямой выход триггера 21 соединен с входом D триггера 22. Прямой выход триггера 22 соединен с входами ключей 23 и 24. Выход ключа 23 соединен с входом D триггера 20. Выход ключа 24 соединен с входом D триггера 25. Прямой выход триггера 25 соединен с входом D триггера 20. Четвертый счетчик состоит из триггера 26, прямой выход которого соединен с входом D триггера 27. Прямой выход триггера 27 соединен с входом D триггера 28. Прямой выход триггера 28 соединен с входом D дополнительного триггера 29. Прямой выход дополнительного триггера 29 соединен с входом D триггера 30. Прямой выход триггера 30 соединен с входом D триггера 26. Генератор импульсов большой длительности 31 соединен через выключатель 32 с входами S триггеров 3, 12, 22, 30 и входами R остальных триггеров. Прямой выход первого дополнительного триггера 29 соединен с управляющими электродами ключей 9, 17, 24, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами ключей 8, 16, 23, 33. Прямой выход триггера 21 соединен с входом дополнительного ключа 33, выход которого соединен с входом второго дополнительного триггера 34, вход синхронизации С которого соединен с генератором тактовых импульсов 1. Прямой выход триггера 34 соединен с управляющими электродами ключей 6, 14, 19, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами ключей 5, 13. Прямые выходы триггеров 3, 4, 7, 10 соединены с оперативным запоминающим устройством 35. Прямые выходы триггеров 11, 12, 15, 18 соединены с оперативным запоминающим устройством 36. Прямые выходы триггеров 20, 21, 22, 25 соединены с оперативным запоминающим устройством 37. Прямые выходы триггеров 26, 27, 28, 30 соединены с оперативным запоминающим устройством 38 (фиг.2). Оперативные запоминающие устройства 35, 36 соединены с сумматором 39. Оперативные запоминающие устройства 37, 38 соединены с сумматором 40. Сумматоры 39, 40 соединены с сумматором 41. Сумматор 41 соединен с регистром 42 и параллельно с узлом сравнения 43, выход которого связан с входом синхронизации С регистра 42. Выход регистра 42 соединен с узлом сравнения 43 и параллельно с двумя преобразователями четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора 44, которые соединены с семисегментными индикаторами 45. Прямые выходы триггеров каждого счетчика соединены с одним из четырех регистров 46. (фиг. 3). Входы регистров 46 соединены с выходом узла сравнения 43, а выходы соединены с четырьмя преобразователями четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора 47, которые соединены с семисегментными индикаторами 48.

Устройство используется следующим образом. Оператор составляет таблицу, в которой приведены номера триггеров в счетчике и в схеме, соответствующие им суммы денег, вложенные в цеха завода и предполагаемые от них прибыли в тысячах рублей (фиг.4). На оперативных запоминающих устройствах 35, 36, 37, 38 он записывает числа, соответствующие предполагаемым прибылям в тысячах рублей. На регистрах 46 оператор записывает числа, соответствующие номерам триггеров в счетчиках. На регистре 42 оператор стирает ранее записанное число. Затем он включает выключателем 32 генератор импульсов большой длительности 31. На прямых выходах триггеров 3, 12, 22 и 30 будет "1". На прямых выхода остальных триггеров будет "0". Затеи он отключает генератор импульсов 31. Выходы "I" триггеров 3, 12 считывают числа из оперативных запоминающих устройств 35, 36 в сумматор 39. Выходы "I" триггеров 22, 30 считывают числа из оперативных запоминающих устройств в сумматор 40. С сумматоров 39, 40 суммы чисел поступают на сумматор 41. С сумматора 41 информация поступает на регистр 42 и параллельно на узел сравнения 43. С регистра 42 информация поступает на узел сравнения 43 и параллельно на два преобразователя четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора 44, а оттуда на семисегментные индикаторы 45. Выходы "I" триггеров 3, 12, 22 и 30 считывают с регистров 46 свои порядковые номера в счетчиках на преобразователи четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора 44, а оттуда на семисегментные индикаторы 45. Выходы "I" триггеров 3, 12, 22 и 30 считывают с регистров 46 свои порядковые номера в счетчиках на преобразователи четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора 47, а оттуда на семисегментные индикаторы 48. Оператор включает выключатель 2, С генератора импульсов 1 импульс поступает на входы синхронизации С триггеров первого и второго счетчиков, а также через ключ 19 на триггеры третьего и четвертого счетчиков, он включает триггеры 4, 15, 25, 26. На выходе сумматора 41 будет другое число. Если оно будет меньше предыдущего или равно ему, т.е. S≤R, то импульса на выходе узла сравнения 43 не будет, информация с регистров 42, 46 сниматься не будет. Если оно будет больше предыдущего, т.е. S>R, то на выходе узла сравнения 43 будет импульс, и большее число запишется в регистр 42, а оттуда через преобразователи кода 44 появится на семисегментных индикаторах 45. Одновременно импульс с узла сравнения снимет информацию с регистров 46 на преобразователи кода 47, а оттуда на индикаторы 48. Четвертый импульс включает триггеры 3, 12, 22 и дополнительный триггер 29. Напряжение с прямого выхода включенного дополнительного триггера 29 поступает на управляющие электроды ключей 9, 17, 24, транзисторы которых, перейдя в режим насыщения, не будут пропускать через себя импульсы. Напряжение с инверсного выхода триггера 29 не будет поступать на управляющие электроды ключей 8, 16, 23, 33. Их транзисторы, выйдя из режима насыщения, будут пропускать через себя импульсы. Пятый импульс включит триггеры 4, 15, 30 и через ключ 23 триггер 20. Т.к. дополнительный триггер отключится, то ключи 9, 17, 24 будут опять пропускать импульсы, а ключи 8, 16, 23, 33 нет. Четырнадцатый импульс включит триггеры 7, 11, 21 и дополнительный триггер 29, который выведет ключ 33 из режима насыщения. Пятнадцатый импульс включит триггеры 12, 22, 30, а также триггер 3 через ключ 8 и дополнительный триггер 34 через ключ 33. Дополнительный триггер 34 переводит в режим насыщения ключи 6, 14, 19 и выводит из него ключи 5, 13. Шестнадцатый импульс включит триггер 4, а также триггер 11 через ключ 13, но к триггерам третьего и четвертого счетчиков он через ключ 19 не пройдет. Т.к. одновременно он выключит триггер 34, то ключи 6, 14, 19 опять будут пропускать импульсы. Семнадцатый импульс включит триггеры 7, 12, 25 и 26. Двадцать второй импульс включит триггеры 10, 15, 21, 26. На семисегментных индикаторах 45 будет наибольшее число, равное 38, а на семисегментных индикаторах 48 будут числа 4, 3, 2, 1. При следующих переключениях триггеров эти числа не изменятся. Это будет соответствовать 45 тысячам рублей, вложенным в первый цех, 35 тысяч рублей во второй цех, 25 тысяч рублей в третий цех и 15 тысяч рублей в четвертый цех. Наибольшая прибыль будет равна 38 тысяч рублей.

Применение электронно-вычислительного устройства предложенной конструкции позволит получить следующий технико-экономический эффект. Так при определенной сумме денег и при наличии десяти статей расходов и десяти их значений получается 3,6 миллионов вариантов. Известными ЭВМ их полностью не рассчитать, поэтому будет получена меньшая прибыль. С помощью предложенного устройства можно рассчитать все варианты, выбрать наилучший и получить максимальную прибыль. Предложенное устройство можно использовать для расчета сплавов. Так, меняя процент примесей металлов, можно получить сплав с наилучшими свойствами. Кроме того, это устройство можно применять для расчета надежности машин. Так, взаимно изменяя вес деталей и их надежность, можно при меньшем весе машины получить наибольшую надежность ее работы.

Формула изобретения

Электронно-вычислительное устройство, содержащее четыре кольцевых счетчика, по четыре D-триггера в каждом кольцевом счетчике, при этом в каждом кольцевом счетчике прямой выход четвертого D-триггера соединен с входом первого D-триггера, отличающееся тем, что генератор тактовых импульсов соединен через выключатель со входами синхронизации С упомянутых D-триггеров первого и второго кольцевых счетчиков, при этом в первом кольцевом счетчике прямой выход первого D-триггера соединен с входом второго D-триггера, прямой выход которого соединен с первым и вторым ключами, выход первого ключа соединен с входом первого D-триггера, выход второго ключа соединен с входом третьего D-триггера, прямой выход которого соединен с входами третьего и четвертого ключей, выход третьего ключа соединен с входом первого D-триггера, выход четвертого ключа соединен с входом четвертого D-триггера, во втором кольцевом счетчике прямой выход первого D-триггера соединен с входом второго D-триггера, прямой выход которого соединен с входами первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с входом первого D-триггера, выход второго ключа соединен с входом третьего D-триггера, прямой выход которого соединен с входами третьего и четвертого ключей, выход третьего ключа соединен с входом первого D-триггера, выход четвертого ключа соединен с входом четвертого D-триггера, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с входом ключа, выход которого соединен с входами синхронизации С упомянутых D-триггеров третьего и четвертого кольцевых счетчиков, в третьем кольцевом счетчике прямой выход первого D-триггера соединен с входом второго D-триггера, прямой выход которого соединен с входом дополнительного ключа и входом третьего D-триггера, прямой выход которого соединен с входами третьего и четвертого ключей, выход третьего ключа соединен с входом первого D-триггера, выход четвертого ключа соединен с входом четвертого D-триггера, в четвертом кольцевом счетчике прямой выход первого D-триггера соединен со входом второго D-триггера, прямой выход которого соединен с входом третьего D-триггера, прямой выход которого соединен с входом первого дополнительного D-триггера, прямой выход которого соединен с входом четвертого D-триггера, генератор импульсов большой длительности соединен через соответствующий выключатель с входом S первого D-триггера первого кольцевого счетчика, второго D-триггера второго кольцевого счетчика, третьего D-триггера третьего кольцевого счетчика, четвертого D-триггера четвертого кольцевого счетчика и входами R остальных упомянутых D-тригтеров, при этом прямой выход первого дополнительного D-триггера соединен с управляющими электродами четвертых ключей первого, второго и третьего кольцевых счетчиков, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами третьих ключей первого, второго и третьего кольцевых счетчиков и дополнительного ключа, выход которого соединен с входом второго дополнительного D-триггера, вход синхронизации С которого соединен с генератором тактовых импульсов, прямой выход второго дополнительного D-триггера соединен с управляющими электродами вторых ключей первого и второго кольцевых счетчиков и ключа, а его инверсный выход соединен с управляющими электродами первых ключей первого и второго кольцевых счетчиков, прямые выходы первого, второго, третьего и четвертого D-триггеров первого, второго, третьего и четвертого кольцевых счетчиков соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым оперативными запоминающими устройствами, первое и второе оперативные запоминающие устройства соединены с первым сумматором, третье и четвертое оперативные запоминающие устройства соединены со вторым сумматором, первый и второй сумматоры соединены с третьим сумматором, который соединен с регистром и узлом сравнения, выход которого связан с входом синхронизации С регистра, выход которого соединен с узлом сравнения и двумя преобразователями четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора, которые соединены с индикаторами, прямые выходы D-триггеров каждого кольцевого счетчика соединены с одним из четырех регистров, входы которых соединены с выходом узла сравнения, а выходы соединены с соответствующими четырьмя преобразователями четырехразрядного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора, соединенными с соответствующими индикаторами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4