Арифметико-логическое устройство

 

Сенез Саеетскик

Социалжтическик

Республик

ОЙИ(:АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. саид-ау (22) Заявлено 220578 (21) 2617516/18-24 (51) рА. Ил. с присоединением заявки 89

G 06 F 7/50

Государетаевиый комитет

СССР ио дмаи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.81. Бюллетень Н9 6

Дата опубликования описания 18,02.81 е (5З) УД (681. 327. . 6 (088. 8) (71) Заявитель

Ордена Ленина институт кибер (5 4 ) АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ, УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычисли-" тельной технике и может быть использовано при контроле ЦВМ по модулю, а также в ЦВМ, работающей в системе остаточных классов.

Известно арифметико-логическое устройство, содержащее отдельные узлы арифметической и логической обработки двоичной информации t1) .

Недостатком этого устройства является невозможность выполнять логические и арифметические операции над, числами, представленными в системе остаточных классов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является арифметико-логическое устройство, содержащее две группы элементов ИЛИ и три группы элементов И, причем одни вхо- 20 ды элементов И первой группы соединены с соответствующими выходами элементов И второй группы, другие — с соответствующими выходами элементов И третьей группы, а выходы элементов И первой группы являются выходами устройства (21 .

Недостатком этого устройства является йевозможность выполнять логические операции И и ИЛИ. 30

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет выполнения логических операций И и ИЛИ.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит группы дополнительных элементов.И, блоки вывода информации и блок управления, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствующими входными шинами логических операций И, ИЛИ и арифметической операции сложение, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами первого н четвертого блоков вывода информации, а третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым входами второго и третьего блоков вывода информации, третьи входы блоков вывода информации соединены с выходами соответствующих дополнительных элементов И, а выходы первого и второго блоков вывода информации соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов И второй группы, выходы третьего и четвертого блоков вывода информации- соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов И третьей группы, первые входы дополнительных элементов И первой и

805306 второй групп подключены к первым выходам элементов ИЛИ первой группы, вторые — к первым выходам эл"ментов

ИЛИ второй группы, первые входы дополнительнЫх элементов И третьей и четвертой групп подключены .ко вторым выходам элементОв ИЛИ первой группы, вторые — ко вторым выходам элементов ИЛИ второй группы, а входы эле-. ментов ИЛИ групп являются входами устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— функциональные схемы отдельных узлов

:,.=;.фметико-логического устройства по модулю 16.

Устройство содержит (фиг. 1) груп- 5 пы 1 -- 7 элементов И, группы 8 и 9 элементов ИЛИ, блоки 10-13 вывода информации, блок 14 управления, входные шины 15-17 управления, входы устройства Б и Г, выходы устройства Ф. Щ

Одни входы элементов И группы 1 соединены с соответствующими выходами r элементов И группы 2, другие— с соответствующими выходами р элементов И группы 3. Выходы элементов И группы 1 являются выходами устройства. Первый, второй и третий входы блока 14 управления соединены с соответствующими входными шинами 15-17

ЛоГических операций И, ИЛИ и арифметической операции сложение. Первый 18 и второй 19 выходы блока 14 управления соединены с первым и вторым входами блоков 10 и 13 вывода информации, а третий 20 и четвертый 21 выходы соединены с первым и вторым вхо- З5 дами блоков 11 и 12 вывода информации. Третьи входы блоков 10-13 вывода информации соединены с выходами с, е, q,, у соответствующих элементов И групп 4-7. Выходы блоков 10 40 и 11 вывода информации соединены соответственно с первыми d и вторыми входами элементов И группы 2, а выходы блоков 12 и 13 вывода информации соединены соответственно с первыми х и вторыми m входами элементов

И группы 3. Первые входы 6 элементов И групп 4 и 5 подключены к первым выходам элементов ИЛИ группы 8, вторые а — к первым выходам элементов

ИЛИ группы 9. Первые входы в элементов И групп б и 7 подключены ко вторым выходам элементов HJIH группы 8, вторые 5 — ко вторым выходам элементов ИЛИ группы 9. Входы элементов ИЛИ групп 8 и 9 являются входами устройства.

При поступлении первого Б и второго Г чисел на выходах соответственных элементов ИЛИ групп 8 и 9, а следовательно; и на входах элементов @)

И групп 4-7 появляются единичные сигналы. При этом на соответствующих выходах элементов И групп 4-7 возникают единичные сигналы. В зависимости от разрешающих потенциалов на входах 15-17 блока 14 управления и сигналов на выходах элементов И групп

4-7 на выходах блоков 10-13 вывода информации, а следовательно, и на входах соответствующих элементов И групп 2 и 3 появляются единичные сигналы. Это в свою очередь приводит к возникновению единичных сигналов на входах элементов И группы 1, а следовательно, и к формированию соответствующей функции Ф на выходе устройства.

Рассмотрим исходное состояние, связи и работу на примере арифметико-логического устройства по модулю 16.

На фиг. 2 каждая иэ групп 8 и 9 содержит элементы ИЛИ 22-29, каждый иэ блоков 10 и 11 вывода информации содержит элементы ИЛИ 30 и И 31-33.

Построение групп 6, 7 и 3 элементов

И, блоков 12 и 13 вывода информации аналогично построению соответствующих групп 5, 4 и 2 элементов И и блоков 11 и 10 вывода информации, а поэтому они на фиг. 2 не приведены.

Входы Б (первое число) и Г (второе число) пронумерованы так, что при поступлении первого и второго чисел единичные сигналы есть на тех входах элементов ИЛИ групп 8 и 9, номера которых совпадают с конкретными значениями этих чисел.

Числом, равным квадратному корню иэ модуля 16, является число четыре.

Числа по модулю 16 принимают значения 0,1,2,...,9,Л,В,С,О,Е,F. Среди этих чисел числа 0,4,8,С сравнимы с нулем по модулю 4. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 0,4,8,С подключены к входам элементов ИЛИ 22 этих групп соответственно. Числа 1,5,9,0 сравннмы с единицей по модулю 4. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 1,5,9,D подключены к входам элементов ИЛИ 23 этих групп соответственно. Аналогично входы устройства с номерами 2,6, А, Е подключены к входам элементов

ИЛИ 24 групп 8 и 9, и входы 3,7,В,F— к входам элементов ИЛИ 25 групп 8 и 9.

Среди чисел по модулю 16 частное от деления чисел 0„1,2,3 на 4, округленное до ближайшего целого в меньшую сторону, равно нулю. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 0,1,2,3 подключены к входам элементов ИЛИ 26 этих групп соответственно. Частное от деления чисел 4, 5,6,7 на четыре, округленное до ближайшего целого в меньшую сторону, равно единице. Поэтому в группах 8 и 9 входы устройства с номерами 4, 5,6,7 подключены к входам элементов

KHH 27 этих групп соответственно.

Аналогично входы устройства с номерами 8,9,4,В подключены к входам элементоВ ИЛИ 28 груПп 8 и 9,,и входы устройства с номерами С,О,E,F под805306 соединены к входам элементов ИЛИ 29 групп 8 и 9.

Выходы элементов ИЛИ 22-25 групп

8 и 9 подсоединены соответственно к первым Ь и вторым а входам элементов И групп 4 и 5. Выходы элементов

ИЛИ 26-29 групп 8 и 9 подсоединены соответственно к первым и и вторым s входам элементов И групп б и 7.

Каждая из групп 4-7 состоит из 16 элементов И, расположенных по 4 в каждой строке и в каждом столбце.

Первые входы а> и s© элементов И, расположенных в нулевых строках групп

4, 5 и б, 7 соответственно, подсоединены к выходам элементов ИЛИ 22 и 2.6 группы 9, в первых строках. а„ и s — к выходам элементов ИЛИ 23 и 27, во вторых строках а и s< к выходам элементов ИЛИ 24 и 28, а в третъих .строках а и s — к выходам элементов ИЛИ 25 и 29. Аналогич- 20 но вторые входы элементов И, расположенных в нулевых столбцах Ь и и< групп 4, 5 и 6, 7 соответственно, подсоединены к выходам элементов

ИЛИ 22 и 26 группы 8, в первых столб- yg цах Ь„ и и„ вЂ” к выходам элементов

ИЛИ 23 и 27, во вторых столбцах Ь и и — к выходам элементов ИЛИ 24 и и 28, а в третьих столбцах Ь и и к выходам элементов ИЛИ 25 и 29.

Выходы элементов И групп 5 и 6, соответствующие одной н той же логической операции HJIH по модулю 16, объединены в одну выходную функцию.

Например, ОчО; 1чО = Ov1 = 1ч1; 2VO

Оч2 = 2v2 ЗчО = OvÇ = Зч1 = 1чЗ вЂ” Зч2 = 2чЗ = Çv3 =- 2ч1 = 1ч2. Поэ.тому число выходов каждой из.групп 5 и б равно четырем (ео — е3, q0 — ц3) и они подсоединены соответственно к первым входам элементов ИЛИ 30 и 40

И 31-33 блоков .11 и 12 вывода информации.

Выходы элементов И групп 4 и 7, соответствующие одной и той же логической операции И по модулю 16, объе- 45 динены в одну выходную функцию. Например, О . О = О ° 1 = 1 . 0 = 2 - 0

О 2 = 3. 0 = 0 3 = 2 1 = 1 ° 2;

1 ° 1 = 1 3 = 3 1; 2 2 = 2.3

3 2; 3 ° 3. Поэтому число выходов каждой из групп 4 и 7 равно четырем (с„ †с, y — y3 ) и они подсоединены соответственно к первым входам элементов ИЛИ 30 и 31-33 блоков 10 и 13 вывода информации.

Первый 18 и второй 19 выходы блока 14 управления соединены со вторыми входами- элементов ИЛИ 30 и И 31-33 соответственно блоков 10 и 13 вывода информации, а третий 20 и четвертый

21 выходы блока 14 управления соедине-Я) ны со вторыми входами элементов

ИЛИ 30 и И 31-.33 соответственно блоков 11 и 12 вывода информации.

Выходы элементов ИЛИ 30 и И 31-33 блоков 10 и 11 вывода информации под- gg соединены соответственно к первым d и вторым k входам элементов И группы

2, а выходы элементов ИЛИ 30 и И 3133 блоков 12 и 13 вывода информации соединены соответственно с первыми х и вторыми m входами элементов И группы 3.

Группы 2 и 3 состоят из 16 элементов И, расположенных по 4 в каждой строке и в каждом столбце. Входы и х> элементов И, расположенных в нулевых строках групп 2 и 3, подсоединены соответственно к выходам элементов ИЛИ 30 блоков 11 и 12 вывода информации, в первых строках и х,— к выходам элементов И 31, во вторых строках k и x> — к выходам элементов И 3, а в третьи.; строках и х - к выходам элементов И 33 блоков

11 и 12 вывода информации. Аналогично входы элементов И, расположенных в нулевых до и mg столбцах групп 2 и 3 подсоединены соответственно к выходам элементов ИЛИ 30 блоков 10 и 13 вывода информации, в первых столбцах д и а — к выходам элементов И 31, во вторых столбцах d и m — к выходам элементов И 32, а в третьих столбцах

d Ъ и me — к выходам элементов И 33 блоков 10 н 13 вывода информации.

Все элементы И групп 2 и 3, стоящие на диагонали, формируют одну и ту же функцию (например, 2 + О

1 .+ 1 = О + 2), и поэтому они объединены в одну выходную функцию. Число таких диагоналей в каждой из групп

2 и 3 равно 7 (r0 r6 pO p6) и они подсоединены к соответствующим первым и вторым входам элементов И группы 1.

Входы элементов. И, расположенных в нулевой строке и нулевом столбце группы 1, подсоединены к выходам р и r групп 3 и 2,,в .четвертой строке и во втором столбце — к выходам р и r, в пятой строке и в третьем

1 1 столбце — к выходам р и r в седьмой строке и в четвертом столбце— к выходам р и r, во второй строке и в пятом столбце — к выходам р и г, в третьей строке и в шестом столбце к выходам р и r, в шестой строке и в седьмом стол4це — к выходам р6 и r6 групп 3 и 2. Выходы элементов И группы 1, соответствующие одной и той же сумме по модулю 16, объединены в одну выходную функцию Ф.

Арифметико-логическое устройство по модулю 16 работает следующим образом.

Если, например, для числа Б единичный сигнал на входной шине 6, а для числа Г единичный сигнал на входной шике 5, то на выходах элементов ИЛИ 24 и 27 группы 8 и ИЛИ 23 и 27 группы 9, а следовательно, и на входах Ь и а„ групп 4 и 5 и и,, ь„ групп б и 7 появляются единичные

805306 сигналы. При этом на выходах е группы(4, е группы 5, q группы 6 и у, групйы 7 есть едийичные сигналы.

Если единичный сигнал на шине логической операции ИМИ 15, то на выходах 18 и 21 блока 14 управления возникают единичные потенциалы. Поэтому единичный сигнал с выхода.@ группы 5 поступает через элемент .И 33 блока 11 вывода информации на

:вход k элементов И группы 2, а еди ничный сигнал с выхода q группы 6 поступает через элемент Й 31 бло ка. 12 вывода информации на вход х„ элементов И группы 3. Единичный сйгнал с выхода 18 блока 14 управления поступает через элементы ИЛИ 30 блоков 10 и 13 вывода информации на входы д и mo элементов И соответствующих групп 2 и 3. Это приводит к возникновению единичных сигналов на выходах r и р„ групп 2 и 3, а следовательно, и к возникновению единичного сигнала на выходе 7 группы 1

Действительно, Ф = 6Ч5 = 7 (mod 16), 25

Если разрешающий потенциал на шине логической операции И 16, то на выходах 19 и 20 блока 14 управления появляются единичные потенциалы. Поэтому единичный сигнал с выхода с@ группы 4 поступает через элемент

ИЛИ 30 блока 10 вывода информации на вход d< элементов И группы 2, а единичный сигнал с выхода у„ группы 7 поступает через элемент И 31 блока 13 вывода информации на вход

m элементов И группы 3. Единичный сигнал с выхода 20 блока управления

14 поступает через элементы.ИЛИ 30 блоков 11 и 12 вывода информации,на входы kg и хр элементов И соответст- 40 вующих групп 2 и 3. Это приводит к возникновению единичных сигналов на выходах r и р групп 2 и 3, а следовательно, и к возникновению единичного сигнала на выходе 4 группы 1. 4g

Действительно, Ф=6 . 5 4(вод 16).

В случае, если единичный сйгнал на шине 17 арифметической операции сложение, то на выходах 19 и 21 блока 14 управления появляются единичные сигналы. Поэтому единичный сигнал с выхода е группы 5 поступает через элемент Й ЗЗ блока 11 вывода информации на вход k> элементов И группы 2, а единичный сигнал с выхода с0 группы 4 поступает через элемеьт ИЛИ 30.блока 10 вывода информации на вход д0 элементов И группы 2.

Единичный сигнал с выхода q группы

6 поступает через элемент И 31 блока 2 вывода информации на вход х элементов И группы 3, а единичный сигнал с выхода у„ группы 7 поступает через элемент И 31 блока 13 вывода информации на вход m„ элементов И группы 3. Это приводит к возникновению единичных сигналов на выходах r и р групп 2 и 3, а следовательHO, и к возникновению единичного сигнала а выходе о группы 1.

Действительно, Ф = 6 + 5 = ц

{mod 16).

Таким образом, введение групп дополнительных элементов И, блоков вывода информации и блока управления позволяет увеличить функциональные воэможности арифметико-логического устройства в три раза, вследствие чего арифметико-логическое устройство выполняет логические операции И, ИЛИ и арифметическую операцию сложение.

Формула изобретения

Арифметико-логическое устройство, содержащее две группы элементов ИЛИ и три группы элементов И, одни входы элементов И первой группы соединены с соответствующими выходами элементов И второй группы, другие — с соответствующими выходами элементов И третьей группы, а выходы элементов И первой группы являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет выполнения логической операции И и ИЛИ, оно содержит группы дополнительных элементов И, блоки вывода информации и блок управления, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствующими входными шинами логических операций И, ИЛИ и арифметической операции сложение, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами первого и четвертого блоков вывода информации, а третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым входами второго и третьего блоков вывода информации, третьи входы блоков вывода информации соединены с выходами соответствующих дополнительных элементов И, а выходы первого и второго блоков вывода информации соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов И второй группы, выходы третьего и четвертого блоков вывода инфор мации соединены соответственно с первыми и вторыми входами элементов И третьей группы, первые входы дополнительных элементов И первой и второй групп подключены к первым выходам элементов ИЛИ первой группы, вторые — к первь1м выходам элементов

ИЛИ второй группы, первые входы дополнительных элементов И третьей и четвертой групп подключены ко вторым выходам элементов ИЛИ первой группы, вторые — ко вторым выходам элементов

805306

ИдИ второй группы, а входы влемен тов ИЛИ групп являются входами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дроздов E.A и др. Электронные вычислительные машины единой системы.

М., "Иашиностроение", 1976, с. 214.

2. Авторское свидетельство сССр

Ю 352276, кл. 6 06 F 7/50, 1971 (прототип).

805306

1ИЯ РЮ

Составитель Ю. Розенталь

Редактор И. циткина Техред M. Рейвес Корректор М. Нигула

Заказ 10903/71

Тираж 756 Подписное

BHHHHH Государственного комитета СССР..по делам изобретений и открытий

1130S5, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, улй Проектная, 4