Устройство для сложения в избыточнойдвоичной системе счисления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сс юз Советских

Социалистических

Республик

««ц824201

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0606„79 (21) 2794977/18-24 (я)м. к.

G 06 F 7/49 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 230431. Бюллетень № 15 (5З) УДК 681.325 (088. 8) Дата опубликования описания 2304,81

Калмыков а (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ В ИЗБЫТОЧНОЙ

ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЕ СЧИСЛЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в вычислительных машинах и устройствах, работающих в избыточной двоичной системе счисления с цифрами 1, 0 и 1.

В известных устройствах для последовательного суммирования чисел в двоичной системе счисления и в избыточной 10 двоичной системе счисления с цифрами 1, О, 1, суммируемые числа подаются младшими разрядами вперед.

В избыточной системе счисления перенос передается только на следующий разряд, что позволяет производить 15 сложение старшими разрядами вперед, z.е. получать результат на выходе сумматора по мере накопления входны:: частей (1 ) и P ).

Известно устройство для параллель- 20 ного сложения и вычитания двух чисел в избыточной двоичной системе счисления, содержащее в каждом разряде блоки формирования отрицательной суммы, положительной суммы, отрицательного переноса, положительного переноса и блок формирования результата (3 .

Недостатком известного устройства является большое количество оборудования, требуемого для его реализации. З0

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для сложения в избыточной двоичной системе, содержащее блоки формирования положительной и отрицательной суммы, блоки формирования положительногэ и отрицательного переноса, блок формирования результата и три элемента задержки. устройство требует для своей реализации небольшого количества оборудования (4 ).

Однако устройство обладает недостаточно высоким быстродействием, так как велика временная задержка результата, определяемая задержками составных частей устройства.

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее три элемента задержки и блок формирования результата, причем выходы блока формирования результата подключены к выходным шинам устройства, введены четвертый элемент задержки и блок ,анализа входных аргументов, причем элементы задержки выполнены на 0триггерах, входные шины устройства подключены ко входам блока анализа входных аргументов, первый и второй

82420 выходы которого соединены с первым и вторым. входами блока формирования результатов, второй, третий и чет- . вертый выходы блока анализа входных аргументов соединены со входами соответственно первого, второго и 5 третьего D-триггеров, прямой и инверсный выходы первого 0-триггера соединены с третьим и четвертым входами блока формирования результа1 та соответственно, пятый и шестой входы которого подключены к прямому, и инверсному выходам второго 0-триггера соответственно, прямой и инверсный выходы третьего 0-триггера подключены к седьмому и восьмому входам блока формирования. результата соответ- 5 ственно, девятый и десятый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами четвертого

О-триггера, вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки, 20

При этом блок анализа входных аргументов содержит четыре элемента И с прямым и инверсным выходами и элемент 2И-ИЛИ, первый вход первого элемента И является первым входом блока, 75 второй вход блока подключен к первым входам второго и третьего элементов

И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И соединены соответственно с третьим, четвертым и первым входами блока, входы четвертого элемента И подключены к третьему и четвертому входам блока, прямой и инверсный выходы первого элемента

И соединены с первым и вторым выхо-. дами блока соответственно, инверсный

35 выход второго элемента И является третьим выходом блока, входы первой группы элемента 2И-ИЛИ соединены с прямым выходом третьего и инверсным, выходом четвертого элементов И, вхо- 40 ды второй группы элемента 2И-ИЛИ соединены с инверсным выходом третьего и пряьым выходом четвертого элементов И, выход элемента 2И-ИЛИ является четвертым выходом блока. 45

Кроме того, блок формирования результата содержит два элемента 4И-ИЛИ . выходы которых соединены с соответствующими выходами блока, входы первого элемента 4И-ИЛИ первой группы 50 соединены с пятым и восьмым входами блока, входы первого элемента 4ИИЛИ второй группы соединены с третьим и девятым входами блока, входы первого элемента 4И-ИЛИ третьей группы соединены с четвертым и десятым входами блока, входы первого элемента 4ИИЛИ четвертой грунпы соединены с первым и седьмым входами блока, входы второго элемента 4И-ИЛИ первой группы соединены с шестым и восьмым вхо- d0 дами блока, входы второго элемента

4И-ИЛИ второй группы соединены с третьим и десятым входами блока, входы второго элемента 4И-ИЛИ третьей группы соединены с четвертым и девя- 65 тым входами блока, входы второго элемента 4И-ИЛИ четвертой группы соединены со вторым и седьмым входами блока.

Ва фиг. 1 показана структурная схема устройства, на фиг. 2 — функциональная схема блока анализа входных аргументов, на фиг. 3 - то же, блока формирования результата.

Устройство содержит вход 1 отрицательной шины аргумента А, вход 2 положительной шины аргумента А, вход

3 отрицательной шины аргумента В, вход 4 положительной шины аргумента

В, блок 5 анализа входных аргументов, первый, второй, третий, четвертый элементы 6-9 задержки, в качестве которых используются О-триггеры, блок

10 формирования результата Z; выход 11 отрицательной шины результата, выход 12 положительной шины результата.

Входы блока 5 соединены со входами 1 и 2 шин входного аргумента A u входами 3 и 4 шин входного аргумента

B. Первый выход блока 5 соединен с первым входом блока 10, второй — со вторым входом блока 10 и входом первого элемента задержки 6, третий и четвертый выходы блока 5 соединены соответственно со входами второго и третьего элементов 7 и 8 задержки.

Прямые и инверсные выходы первого и второго элементов 6 и 7 задержки соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока 10. Прямой выход третьего элемента 8 задержки соединен со входом четвертого элемента 9 задержки и седьмым входом блока 10. Инверсный выход третьего элемента 8 задержки, прямой и инверсный выходы четвертого элемента

9 задержки соединены соответственно с восьмым, девятым и десятым входами блока 10, выходы которого соединены с выходными шинами 11 и 12 устройства.

Блок 5 анализа входных аргументов может быть выполнен, например на четырех элементах И 13-16, имеющих прямые и инверсные выходы, и одном элементе 2И-ИЛИ 17. Блок 10 формирования результата может быть выполнен, например на двух элементах

4И-ИЛИ 18 и 19 °

Любое число A в избыточной двоичной системе счисления с цифрами 1, О, 1 можно передавать по двум шинам

А и А в виде двухразрядного двоичного числа по каждому разряду в соответствии с табл. 1.

Входные аргументы A„ и В, поступающие по двум шинам каждый, кодируются блоком 5 в виде четырех признаков а„, b;, c„., 4„ в соответствии с табл. 2.

824201

Таким образом получен правильный результат (со сдвигом на 2 разряда вправо).

На основании табл. 3 получаем

5 л 2 1 1 11 Ь„„d1 2 Ь1 61 d 1Ъ

Z. =С 3.

1-2 1-„а„1чЬ„„а<>b. „а„-,V d.„Ч,(2) А.чв А+А.

А„.!

О!

5 где а — признак отсутствия 1 во входных аргументах, Ь вЂ” признак наличия Т, хотя бы в одном из входных.аргумен- Я0 тов, с - признак наличия 1 хоты бы в одном из входных аргументов, признак равенства нулю толь- 5 ко одного из аргументов.

Пример реализации выражений (1) (функциональная схема блока 5) приведен на фиг. 2.

Признаки а„. и b ïoñòóïàþò в блок щ0

10 формированйя результата, кроме того признаки Ь„., с., d„ задерживаются на один такт и затем поступают в блок 10 формирования результата, а задержанный признак d „ задерживает- З5 ся еще дополнительно на один такт и также поступает в блок формирования результата. В зависимости от наличия признаков а;, b., Ь, с d

1» 1 ° 1-л» 1-л» 1-Ь.»

d„2 блок 10 формирования результата вйдает значение суммы г„. 2 входных 40 аргументов в соответствии с табл. 3.

Например, для входных аргументов

A=0011, В=1110, по табл, 1-3 получаем 45

ЛО.О11О О .B11 1 0 0 0

55

На основании табл. 1 и 2 получаем о. A„. ÷à„;

Ь; =А„.чВ;;

С. =А чв

1 1 1

1,или для инверсных входных сигналов. a.=A В-;

С ° =А+.В

1 1 1 а; = А;. в; (в+ в-„. ) B„+ B (A„A „)) (Ь„.100100 с 011000

d 110100

Ь„.010010 с 0 О 1 1 О О а. О11О 1.О

d). О О 1 1 О 1

Zq20 О О О 0 1

Определим сумму Z при непосредственном сложении

А0011

В1110

Z О 0 0.1

Пример реализации выражений (2) (функциональная схема блока 10 формирования результата) приведен на фиг. 3.

Устройство для сложения в избыточной двоичной системе работает следующим образом.

По шинам 1-4 на входы блока 5 последовательно, начиная со старшего разряда, поступают инверсные значения аргументов A, A,,В, В- соответ1 ственно.

Блок 5 в соответствии с табл. 1 и

2 выдает следующие сигналы: признак а„ на первый вход блока 10, признак

Ь. на вход первого элемента 6 задержки и на второй вход блока 10, признак с на вход второго элемента 7 задержки, признак d. на вход третьего эле-: мента 8 задержки. Признак d. л с прямого выхода третьего элемента 8 задержки подается на вход четвертого элемента 9 задержки и на седьмой вход блока 10. На третий и четвертый, пятый и шестой входы блока 10 подаются соответственно признаки b. b. c

4-л» 1 ( прямого и инверсного выходов первого элемента 6 задержки и признаки с;„, .с-л с прямого и инверсного выходов второго элемента 7 задержки.

На восьмой, девятый и десятый входы блока 10 подаются соответственно признак d, с инверсного выхода третьего элемента 8 задержки и признаки

d1 2 dj 2 с прямого и инверсно

ro выходов четвертого элемента 9 задержки. В зависимости от поступающих значений признаков а, Ь, Ь.

b. с

1» — 1-4

2» 81--2. с. блок 10 выдает на шины 11 и 12 йнверсные значения результата Z операций сложения аргументов A и В, причем на шину 11-подается значение 2 — 4-2 а на шину 12 подается значение Z .

s -2.

Быстродействие предлагаемого устрой-. ства определяется (в наихудшем случае) суммарной задержкой элементов в блоке 5 и в блоке 10.

Быстродействие известного устройства определяется суммарной задержкой прохождения сигнала через сумматоры (через два их разряда) и блок формирования результата.

Таким образом, быстрс»действие предлагаемого устр йства в 2,5 раза выше чем у известного, а затраты оборудования (в пересчете на элементарные элементы) даже несколько ниже, что следует из сравнения их функциональных схем., 824201 ц а 1

Табли л-о ) Шина A=i

О

0

Таблица 2

О О 1 О

1 1 0 О

О 1 О 1

1 О 1 1 О

О 1 0 1 1

1 1 О 1 0

О 1 О

О О 1 О

0 1 1 а - 1 4 4

0 0

О О

О О

О

1

О

0

1.0

0

1

0

Особенно эффективно применение предлагаемого устройства при реализа0 0 о

0 1

1 0

1 О

1 0

1 1

1 . 1 формула изобретения

1. Устройство для сложения в избыточной двоичной системе счисления, содержащее три элемента задержки и блок формирования результата, причем выходы блока формирования результата подключены к выходным шинам устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродей ствия, оно содержит блок анализа входных аргументов и четвертый элемент задержки, причем элементы задержки выполнены на О-триггерах, входные шины устройства подключены ко входам 60 блока анализа входных аргументов, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока формирования результатов, второй, третий и четвертый выходы бло- 65 ции его в отдельной микросхеме или в составе больших интегральных схем.

Таблица 3 ка анализа входных. аргументов соеди,нены со входами соответственно перво.го, второго и третьего D-триггеров, прямой и инверсный выходы первого

0-триггера соединены с третьим и четвертым входами блока. формирования результата соответственно, пятый и шестой входы которого подключены к прямому и инверсному выходам второго

0-триггера .соответственно, прямой и инверсный выходы третьего 0-триггера подключены к седьмому и восьмо« му входам блока формирования результата соответственно, девятый и десятый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами четвертого 0-триггера, вход которого под.подключен к выходу третьего элемента задержки.

824201

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок анализа входных аргументов содержит четыре элемента И с прямым и инверсным выходами и элемент 2И-ИЛИ, первый вход первого элемента И является первым входом блока, второй вход блока подключен к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы первого второго и третьего элементов

И соединены соответственно с третьим, четвертым и первым входами блока, входы четвертого элемента И подключены к третьему и четвертому входам блока, прямой и инверсный выходы первого элемента И соединены с первым и вторым выходами блока соответствен- но, инверсный выход второго элемента И является третьим выходом блока, входы первой группы элемента 2И-ИЛИ соединены с прямым выходом третьего и инверсным выходом четвертого эле- 20 ментов И, входы второй группы элемента 2И-ИЛИ соединены с инверсным выходом третьего и прямым выходом четвертого элементов И, выход элемента 2И-ИЛИ является четвертым вы- р ходом блока.

3. Устройство по п. 1, о т л. и ч а ю щ е е.с я тем, что блок форми рования результата содержит два элемента 4И-ИЛИ, выходы которых соединены с соответствующими выходами блока, входы первого элемента 4И-ИЛИ первой группы соединены с пятым и восьмым входами блока, входы первого элемента 4И-ИЛИ второй группы соединены с третьим и девятым входами блока, входы первого элемента 4И.-ИЛИ третьей группы соединены с четвертым и десятым входами блока, вкоды . первого элемента 4И-ИЛИ четвертой группы соединены с первым и седььым входами блока, входы второго элемента 4И-ИЛИ первой группы соединены с шестым и восьмым входами блока, входы второго элемента 4И-ИЛИ второй груп пы соединены с третьим и десятым вхо- дами блока, входы второго элемента

4И-ИЛИ третьей группы соединены с четвертыми девятым входами блока, входы второго элемента 4И-ИЛИ четвертой группы соединены со вторым и седьмым входами блока, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 163813, кл. G 06 F 7/385, 1964.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 133679, кл. G 06 F 7/385, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР

9 453691, кл. G 06 F 7/385, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2462529/18-24, кл. G 06 F 7/385, 1977 (прототип).

824201 ог. 2

Составитель Н. Слюсарев

Редактор А. Шишкина Техред А.Ач Корректор Г. Назарова

Заказ 2112/71 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

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