Число-импульсное множительное устройство

 

Ъ

- С-- А-П И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«и 696451

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.08.77 (21) 2519 766/18-24 (5))М. Кл.

G 06 F 7/39 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК681. 325 (088. 8) Опубликовано 051179, Бюллетень ¹41

Дата опубликования описания 05.11.79 (72) Авторы изобретения

В.П. Бордыков и В.П. Буторин

Специальное проектно-конструкторское бюро средств автоматизации нефтедобычи и нефтехимии СПКБ Нефтехимпромантоматика (71) Заявитель (54) ЧИСЛΠ— ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычислительной техники и может применяться в различных цифровых приборах и устройствах.

Известны множительные устройства, использующие число-импульсный метод умножения двух чисел и содержащие регистры сомножителей, выходной регистр, блок триггеров, генератор импульсон, дополнительные триггеры, элементы И и ИЛИ (11 .

Недостатком таких устройств являются низкое быстродействие и ограниченные функциональные воэможности.

Наиболее близким по технической 15 сущности к предложенному устройству является число-импульсное множительное устройство, содержащее и счетчиков множимого, m счетчиков множителя, выходной регистр, управляющие счетчи- 20 ки, триггеры элементы И и ИЛИ, причем выходы счетчиков множителя подключены к единичным входам соответственно I †: n-го триггеров, единичные выходы которых соединены с первыми входами соответственно Х вЂ : п-ro элементов И, единичный вход (n+I)-ro триггера подключен к управляющему входу устройства, а единичный выход— к первому входу (n+I)-ro элемента И, второй вход которого подключен к тактовому входу устройства (2) .

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие и невозможность представления чисел в любой системе счисления без изменения структуры схемы.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расщирение функциональных возможностей устройстна.

Поставленная цель достигается тем, что число-импульсное множительное устройство содержит коммутаторы и элемент задержки, причем первый выход первого коммутатора подключен ко входам счетчиков множимого, вторым входам 1 + n-ro элементон И и входу первого управляющего счетчика, выход которого соединен с нулевыми входами 1 †: п-го триггеров, входом элемента задержки и первым входом первого элемента ИЛИ, нторой вход которого подключен ко второму выходу первого коммутатора, выходы 1 †: n-го элементов И подключены к соответствую. щим входам второго коммутатора, (m+n) ныходов которого соединены с соответствующими разрядными входами выходного регистра, управляющий вход которого подключен к выходу элемента

696451 задержки, выход первого элемента ИЛИ подключен ко входу второго управляющего счетчика, выход которого соединен со входом третьего управляющего счетчика и единичным входом (n+2)-го триггера, нулевой вх ц которого подключен к выходу втор го элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам счетчиков множителя, входы которых соединены с соответствующими выходами третьего коммутатора, m управляющих входов которого подключены к соответствующим разрядным выходам третьего управляющего счетчика, которые подключены также к соответствующим m управляющим входам второго коммутатора, вход третьего коммутатора соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый разрядный выход третьего управляющего счетчика подключен также к нулевому входу (п+1)-го триггера>единичный выход (n+2) -го триггера подключен к первому входу первого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу (п+1) -го элемента И.

Поставленная цель достигается также тем, что выходной регистр содержит (m+n) разрядов, каждый из которых содержит счетчик, триггер и элемент И, причем вход счетчика подключен к соответствующему разрядному входу выходного регистра, а выход к единичному входу триггера, единичный выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к дополнительному входу счетчика последующего разряда, вторые входы элементов И и нулевые входы триггеров всех разрядов выходного регистра подключены к его управляющему входу °

Устройство содержит и счетчиков множимого 1, m счетчиков множителя 2, выходной регистр 3, 1 - . n-ый триггеры 4, первый элементы И 5, управляющие счетчики 6, 7, 8, коммутаторы 9, 10, 11, элемент задержки 12, (n+1) ûé элемент И 13, элементы ИЛИ

14, 15, (n+1) -ый триггер 16, (n+2) -ой триггер 17. Выходной регистр 3 содержит в своем составе триггеры 18, элементы И 19 и счетчики 20, Выходы счетчиков 1 подключены ко входам соответствующих триггеров

4.„ другие входы которых подключены к выходу управляющего счетчика б, а выходи — ко входам соответствующих элементов И 5, другие входы которых соединены со входами счетчиков 1, входом управляющего счетчика б и первым выходом коммутатора 9.

Выходы счетчиков 2 подключены ко входам элемента ИЛИ 15, а входы— к разрядным выходам коммутатора 11.

Выход элемента ИЛИ 15 подключен ко входу триггера 17, другой вход которого соединен с выходом управлявщего счетчика 7 и входом управляющего счетчика 8, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора 10 и коммутатора 11, Вход коммутатора 11 соединен со входом счетчика 7. Выход триггера 17 подключен к первому входу коммутатора 9, нторой вход которого подключен к выходу элемента И 13, входы которого соединены с выходом триггера 16 и с тактовым входом устройства. Входы триггера 16 соединены с управляющим входом устройства и с первым выходом счетчика 8.

Выходы элементов И 5 подключены к разрядным входам коммутатора 10.

Выход счетчика 6 подключен ко входу элемента задержки 12 и первому входу элемента. ИЛИ 14.

Выходной регистр 3 содержит (m+n) счетчиков 20, элементы И 19 и триггеры 18. Вход первого счетчика 20 подключен к выходу второго счетчика

20. Первый вход второго и последующих счетчиков 20 подключены к выходу соответствующего элемента И 19, а

25 другие входы счетчиков 20 соединены с разрядными выходами коммутатора 10.

Перные входы элементов И 19 подключены к выходам соответствующих триггеров 18, входы которых подключены к

30 ныходам соответствующих счетчиков 20.

Другие входы триггерон 18 и вторые входы элементов И 19 объединены и подключены к управляющему входу регистра 3, который соединен с выходом

35 элемента задержки 12.

Количество состояний счетчиков 1, 2, б, 7, 20 равно основанию выбранной системы счисления,.

Работа устройстна заключается в

40 следующемВ исходном состоянии в счетчиках

1 и 2 записаны значения обоих сомножителей, в счетчики 20, б, 7, 8 записаны нули. На выходах триггеров 16 и 18 находятся запрещающие потенциа45 лы, состояние триггера 17 разрешает коммутацию входной шины коммутатора

9 на второй выход.

Сигнал, Пуск на управляющем входе устройства переводит триггер

16 в разрешающее состояние. Тактовые импульсы (ТИ) через элемент

И 13,коммутатор Э,элемент ИЛИ 14 начинают поступать на вход счетчика

7 и через коммутатор 11 на вход первого счетчика 2, где было записано значение старшего разряда множителя.

Сигнал переполнения счетчика 2-1 через элемент ИЛИ 15 изменяет состояние триггера 17, переключая тем самым входную шину коммутатора 9.

Анализ старшего разряда множителя заканчивается записью его значения в дополнительном коде в счетчик 7.

В случае нулевого значения старшего разряда множителя импульс перепол696451

° 10

20

50 нения появляется одновременно в счетчиках 2-1 и 7, триггер 17 не изменяет своего состояния, а счетчик 8 переходит в следующее состояние, переключая входную шину коммутатора 11 на второй выход и подготавливая тем самым устройство к анализу второго разряда множителя.

Следующая операция заключается в параллельном поразрядном суммировании множимого в регистре произведения

Число суммирований равно значению старшего разряда множителя, ТИ через элемент И 13 и коммутатор 9 поступают на входы счетчиков

1,6 и на первые входы элементов И 5.

На выходе i-того (i = 1,...,n) триггера 4 формируется импульс с длительностью равной значению 1-того (i

1,...,n) разряда множимого, пропуская на выход i-того (i = 1,...,n) элемента И 5 соответствующее количество импульсов. Через коммутатор

10 эти импульсы поступают на второй вход К+1-го счетчика 20, суммируясь со значением его исходного состояния. Количество таких параллельных суммирований множимого определяется значением анализированного разряда множителя. При окончании последнего суммирования количество переполнений счетчика б, поступивших через элемент ИЛИ 14 на счетчик 7 и через коммутатор 11 на счетчик 2-1 станет равным значению анализируемого разряда множителя, Счетчики 2-1 и 7 вернутся в исходные состояния, а импульс переполнения последнего изменит состояние триггера 17 и состояние счетчика 8, подготавливая устройство к анализу следующего разряда множителя.

При возникновении переполнений счетчиков 20 вэводится соответствующий триггер 18, переходя в разрешающее состояние. Импульс переполнения счетчика б через элемент задержки 12 проходит через элемент И 19 на первый вход следующего счетчика 20 и своим задним фронтом возвращает взведенный триггер 18 в исходное состояние. В случае сквозного переноса импульс переполнения К-того счетчика 20, образованный в свою .очередь переполнением (К+1)-го счетчика 20, своим передним фронтом взводит К-2-ой триггер 18, возвращаемый задним фронтом импульса с выхода элемента задержки 12 в исходное состояние, разрешая таким образом прохождение импульса переноса через элемент И 19 — (К-2) на первый вход К-1-го счетчика 20.

Дальнейшая работа устройства прои ходит аналогично вышеописанному.

Процесс умножения заканчивается переполнением счетчика 8, которое переводит триггер 16 в исходное состояние.

K этому моменту в регистре 3 записано число равное произведению обоих сомножителей, а счетчики 1 и 2 приведе ны в и ходкое состояние

Быстродействие данного устройства значительно выше, чем у известного.

Так для выполнения операции умножения двух 12 разрядных десятичных чисел при помощи заявленного устройства необходимо (1+9+10)x12=1092 такта.

При умножении же двух 12-разрядных чисел при помощи известного устройства необходимо около 2 ° 10 4 тактов.

Поэтому данное устройство по быстродействию в большей степени приближается к известным устройствам умножения чисел, представленных параллельным двоичным кодом, но позволяет не меняя структуру схемы использовать любую систему счисления. Эти особенности предлагаемого устройства отвечают требованиям, предъявляемым к цифровым приборам и системам управления.

Формула изобретения

1. Число-импульсное множительное устройство, содержащее и счетчиков множимого, m счетчиков множителя, выходной регистр, управляющие счетчики, триггеры, элементы И и ИЛИ, причем выходы счетчиков множителя подключены к единичным входам соответственно 1 †; n-го триггеров, единичные выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого †. n-го элементов И, единичный вход (n+1)-ro триггера подключен к управляющему входу устройства, а единичный выход — к первому входу (n+1)-ro элемента И, второй вход которого подключен к тактовому входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства, заключающемся в возможности представления сомножителей в произвольной системе счисления, устройство дополнительно содержит коммутаторы и элемент задержки, причем первый выход первого коммутатора подключен ко входам счетчиков множимого, BTopbIM входам 1 †. и-ro элементов И и входу первого управляющего счетчика, выход которого соединен с нулевыми входами первого †.и-го триггеров, входом элемента задержки и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен ко второму выходу первого коммутатора, выходы первого -. n-го элементов И подключены к соответствующим входам второго коммутатора, (m+n) выходов которого соединены с соответствующими разрядными входами выходного регистра, управляющий вход которого подкJIII I II к выходу элемента задержки, выхол фл-7 6964;5 1 д . 8

UHHHIIM Заказ 7088/3 Тираж 780 Подписное

Фил нал ППП Патент г. Ужгород, ул, Проектная, 4

1 первого элемента ИЛИ подключен ко входу второго управляющего счетчика, выход которого соединен со входом третьего управляющего счетчика и единичным входом (и+2) -ro триггера, нулевой вход которог3 подключен к 5 выходу второго элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам счетчиков множителя, входы которых соединены с соответствующими выходами третьего коммутатора, m управляющих входов которого подключены к соответствующим разрядным выходам третьего управляющего счетчика, которые подключены также к соответствующим

m управляющим входам BToporo КоММ татора, вход третьего коммутатора соединен с выходом первого элемента

ИЛИ, первый разрядный выход третьего управляющего счетчика подключен также к нулевому входу (и+1)-ro триггера, единичный выход (n+2)-го триггера под- о ключен к первому входу первого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу (n+l)-го элемента И.

2. Число-импульсное множительное устройство по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что выходной регистр содержит (m+n) разрядов, каждый из которых содержит счетчик, триггер и элемент И, причем вход счетчика подключен к соответствующему разрядному входу выходного регистра, а выход— к единичному входу триггера, единичный выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к дополнительному входу счетчика последующего разряда, вторые входы элементов И и нулевые входы триггеров всех разрядов выходного регистра подключены к его управляющему входу, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 384104, кл. G 06 F 7/44, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

N 602942, кл. G 06 F 7/39, 1975 (прототип) .