Комбинационный двоичный сумматор-вы-читатель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 280679 (21) 2809815/18-24

<щ 824205 (51)М. Кл З

G 06 F 7/50 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР

so делам изобретений и открытий (23) РриоритетОпубликовано 23,04„81,Бюллетень ЙЯ 15 (53) УДК 681. 325. .5(088.8}

Дата опубликования описания" 23Р481

1 (72) Автор изобретения

Г.А. Кислухин (71) Заявитель (54) КОМБИНАЦИОННЫЙ ДВОИЧНЫЙ"

СУММАТОР- ВЫЧИТАТЕЛ Ь

Изобретение относится к вычисли-. рельной технике и предназначено для использования в устройствах обра ботки дискретной информации, в счетно-решающих приборах и в вычислительных машинах.

Известен комбинационный двоичный сумматор, построенный .на элементах.

И-НЕ, позволяющий кроме операции суммирования осуществлять полный набор логических операций над двумя операндами t1).

Недостатком такого сумматора является невозможность осуществления операции вычитания.

Наиболее близким к предлагаемому является комбинационный двоичный сумматор-вычитатель, содержащий два узла неравнозначности с дополнительными выходами и узлы формирования переноса и заема, построенные на элементах ИЛИ-НЕ, входы первого узла неравнозначности соединены с входами. операндов сумматора-вычитателя, входы второго узла неравнозначности — с выходом первого узла неравнозначности и с входами переноса и заема сумматора-вычитателя, дополнительные выКоды узлов неравнозначности подключе ны к входам узлов формирования переноса и заема сумматора-вычитателя )2)

Недостатком такого сумматора-вычитателя является невозможность формирования на выходе логических функций конъюнкции, отрицания конъюнкции, дизъюнкции, отрицания диэъюнкции, равнозначности, отрицания равнозначности, константа "0" и константа "1".

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей суммато- . ра-вычитателя за счет дополнительной возможности формирования на его выходе указанных логических функций. тз Поставленная цель достигается тем, что комбинационный двоичный сумматор-вычитатель содержит два узла неравнозначности, узел Формирования переноса, узел формирования заема, при® чем входы первого и второго операндов сумматора-вычитателя соединены с первым и вторым. входами первого узла неравнозначности, основной выход первого узла неравнозначности соединен с первым входом второго узла неравнозначности, второй и третий вхо. ды которого подключены к входу переноса и входу заема сумматора-вычитателя соответственно, основной выход

ЗО второго узла неравнозначности подклю824 20." чен к выходу результата сумматора-вычитателя, первые дополнительные выходы первого и второго узлов неравнозначности подключены к первому и второму входам узла формирования заема, выход которого подключен к выходу заема сумматора-вычитателя, вторые ,дополнительные выходы первого и второго узлов неравнозначности подключены к первому и второму входам узла формирования переноса, выход которого 1О подключен к выходу переноса сумматора-вычитателя, содержит дополнительно элемент И-НЕ, первый управляющий вход первого узла неравнозначности соединен с первым управляющим входом сумматора-вычитателя, а второй управляющий вход первого узла неравнозначности - с выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к второму дополнительному выходу узла неравнозначности и второму управляющему вхо- iP ду сумматора-вычитателя, третий и четвертый управляющие входы которого подключены к управляющим входам узлов формирования заема и формирования переноса соответственно, основной, пер- yg вый дополнительный и второй дополнительный выходы первого узла неравнозначности соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами сумматора-вычитателя, при этом узлы формирования заема и переноса выполнены на одном элементе

И-НЕ каждый, а узлы неоднозначности— на четырех элементах И-НЕ каждый, причем в каждом из узлов неравнозначности первый и второй входы первого элемента И-HE соединены с первым и вторым входами узла неравнозначности соответственно, выход первого элемента И-НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, 40 выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с основным выходом узла неравнозначности, первый и второй 45 входы которого соединены с вторыми входами второго и третьего элементов И-НЕ соответственно, первый и второй управляющие входы первого узла неравнозначности подключены к треть- . о им входам первого и четвертого элементов И-НЕ этого узла соответственно, первый и второй дополнительные выходы первого узла неравнозначности соединены с выходами соответственно третьего и. первого элементов И-НЕ этого узла, третьи входы первого и . второго элементов И-НЕ второго узла неравнозначности соединены с третьим входом этого узла, первый и второй дополнительные выходы которого сое- Щ динены .с выходами соответственно вто-. рого и первого элементов И-НЕ этого узла.

На чертеже приведена функциональная схема сумматора-вычитателя.

Сумматор-в..1читатель содержит вход

1 первого операнда (слагаемого при сложении, уменьшаемого при вычитании, первого слова при выполнении логической операции), вход 2 второго операнда (для приема второго слагаемого при сложении, вычитаемого при вычитании, второго слова при выполнении логичес, кой операции), вход 3 переноса из младшего разряда при сложении, вход

4 заема из младшего разряда при вычитании, управляющие входы 5-8 для переключения вида операции, выполняемой сумматором-вычитателем, выход

9 результата.для выдачи результата выполненной операции, выход 10 заема для выдачи заема в старший разряд при вычитании, выход 11 переноса для выдачи переноса в старший разряд.при сложении, дополнительные выходы 1214 для выдачи данных, необходимых при формировании ускоренных переноса (выходы 12 и 14) и заема (выходы

12 и 13). Сумматор-вычитатель содержит узел 15 неравнозначности для получения частичной суммы при сложении (вычитании) входных чисел, узел 1б неравнозначности для получения суммы (разности) при сложении (вычитании), эти же узлы используются для выполнения логических операций, узел формирования заема на элементе И-HE 17 для формирования заема в старший разряд при вычитании, узел формирования переноса на элементе И-HE 18 для формирования переноса в старший разряд при сложении, элемент И-НЕ 19 для переключения выполняемой в устройстве операции. Узел 15 состоит из четырех элементов И-НЕ 20-,23, узел 16 состоит из четырех элементов И-HE 24 -27.

При .выполнении операции на входы 1 и 2 подаются соответствующие разряды чисел (слов), над которыми производится арифметическая или логическая операция, на входы 3 и 4 подаются перенос и заем из младшего разряда сумматора-вычитателя при сложении и вычитании.

Описание сумматора-вычитателя в действии приведено в виде формул, эквивалентных выполняемым функциям элементов сумматора-вычитателя. Элементы

И-НЕ, которые входят в сумматор, описываются следующей формулой

1 у=1-х х х, (1)

2 где у — значение сигнала на выходе элемента х„ — равно "0" или "1", при этом

".0"- обозначает низкий уро» вень напряжения, "1" — высокий уровень напряжения.

Для двухвходовых элементов следует положить х =1. В формуле выполняются обычные арйфметические операции: вычитание и умножение, если входные величинд сами являются функциями других входных величин, то после под824205 д5 Данная схема может быть изменена путем объединения некоторых элементов (например, элементов И-HE 21 и

22 или других) с сохранением выходных функций. В зависимости от условий применения отдельные выходы могут не использоваться.

Таблица 1

Зависимость сигналов на выходах 12, 13, 14 от значений сигналов на входах 5 и 6.

0 1-(1-Х4) (1-x )

2.

0 (х. -X )

1 1-х4 х х

1-хя

1-х (1-x ) 2

1-х (1-x ) 0

1-х х

1 х х

Таблица 2

Зависимость сигналов на выходах 9 и 10 от значений сигналов на входах 5 и 6

0 0

0 1

1 0

1 1 (х4+х х х хэх4/

1-х х ((х -х ) -х x )

4 Й 3

1-х (1-x ) (1-x X +X x x4 )

1-к (1-x )

7 я.

1-х (1-х +х х ) (1-х. х +х х (1-хд ) )

1 х .(1 х +х х ) (1-х х х 4) ставки их значений формула принимает вид многочлена, в котором добавляется операция сложения.

Обозначим значение величин на входе сумматора-вычитателя через х с индексом, равным номеру входа. Зйачение величины на выходе сумматора-вычитателя обозначим через Y с индексом, равным номеру выхода. Обозначим значение величины на выходе элемента через

Г(с индексом, равным номеру элемента.

Тогда функционирование сумматора и

его элементов описывается формулами

2-18

=1 (2) (3) (4) 15 (5) у э =1-у у84 у 8, (6)

=1-х х4удЭ . (7) х> х4 у24

У<< =1-У э У 4 (9): 20

У =1 У У (10) (11)

У48 8У8о УЯ4 (12)

У9 =Уйт, (13)

"ю =Ьч (14)

И 48 (15) (16)

У„э =Ygg, (17)

У44 (18)

Подставив соответствующие значения в формулы для у, у, у, у у„. и у, получают следующие выражения для выходных величин сумматора

У =(Yq (19)

=1-х7 (i x +x4 x+x ) { 1-хз x4+ +х х„у ), (20) ° у =1-х8 (1-х4 xy xg) (1-х эх4У )р (21 ) у {1-Х4 х х ) 1 — (1-Х4 ) (1-х ) (1-х Ц, (22) у;=1-х (1-Х4ХЭ ), (23) у 1-х х х (24) Величины у и у„, являются заемом и переносом в старший разряд, величины у у используются для формиро вания ускоренных заема и переноса (в этом случае величины у„ и у не используются), величина у9 является выходной. Значение величин на выходах. в зависимости от значений на управляющих входах 5 и 6 приведены в табл. 1-3.,Вид выполняемой сумматором функции в зависимости от значений управляющих сигналов на входах сумматора приведен в табл. 4.

824205

Таблица 3

Зависимость сигнала на выходе 11 от значений сигналов на входах 5 и 6

Выход

У 44

0 1-х (1-х х (х +х -х х ))

1 1х (1x х )

О: -1 х (1-х хя) (1-xçх (х -х ) )

1 1 Хв(1 х4хд) (1 Х Х +Х Х2Х Х1) 0

Таблица 4

Зависимость выполняемой сумматором операции от значений сигналов на управляющих входах

Входы х х х х х х

5 6 7 8 4 о (1-х ) (1-x )

° 2 х4+х2 -х х2

Ноль

1 1

0 О

1 1 х<ух2 х, Чх

Ноль

0 0

1 1

К +К Х Х

Ноль х, чх

Ноль

Единица Единица

Сдвиг числа влево на 1 разряд

0 О

О

О х2

Единица

Единица

1-(х -к )

2 (Н-(х -х, ) ) ь (П- (х4- х ) ) (х — х )

2 х4х

1-х4 х2 х hх чх1лхй

Сложение

Вычитание хлл хач х h x

4 х4Л х

1 1 .Г М.

П +%

0 0

1 1

0 0

II р и м е ч а н и е: Н вЂ” значение переноса при сложении (заема при вычитании), П = 1,0. .у у к)=x х +П(х,,-зД - перенос при сложении, у у (мх) 1-(1 х2 +х х )(1-П-П(х4-х2j2) — заем при вйчйтании.

Таким образом, в данном сумматоре-вычитателе кроме операций сумми» рования и вычитания осуществляется ,получение дополнительных логических функций, что расширяет функциональные воэможности сумматора-вычитателя.

Формула изобретения

Комбинационный двоичный сумматор вычитатель, содержавший два узла не0 000 а О 0

0 1 0 1

О О 1 1

0 1 О 0

О 1 О 1

О 1 1 О .0 1 1 1

1 О 0 0

0 О 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1. 1 1 равнозначности, узел формирования переноса, узел формирования заема,,причем входы первого и второго операндов сумматора-вычитателя соединены с первым и вторым входами первого узла неравноэначности, основной

60 выход первого узла неравноэначности соединен с первым входом второго узла неравнозначности, второй и третий входы которого подключены к входу переноса и входу заема сумматор-вычитателя соответственно, основной вы824205

::од второго узла неравнозначности подключен к выходу результата сумматора-вычитателя, первые дополнительные выходы первого и второго узлов неравнозначности подключены к первому и второму входам узла формирования заема, выход которого подключен к выходу заема сумматора-вычитателя, вторые дополнительные выходы первого и второго узлов неравнозначности подклю,чены к первому и второму входам узла формирования переноса, выход которого подключен к выходу переноса сумматора-вычитателя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения дополнительных логических функций, конъюнкции, отрицания з конъюнкции, дизъюнкции, отрицания дизъюнкции, равнозначности, отрицания равнозначности, константа "0" и константа "1", сумматор-вычитатель 20 содержит дополнительно элемент И-НЕ первый управляющий вход первого узла неравнозначности соединен с первым управляющим входом сумматора-вычитателя, а второй управляющий вход первого узла нераьнозначности — с выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к второму дополнительному выходу узла неравнозначности и второму управляющему входу сумматоравычитателя, третий и четвертый управляющие входы которого подключены к управляющим входам узлов формирования заема и формирования переноса соответственно, основной, первый дополнительный и второй дополнительный вы ходы первого узла неравнозначности соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами сумматора-вычитателя, при этом узлы формирования заема и переноса выполнены на одном элементе И-НЕ каждый, а узлы неоднозначности — на четырех элементах И-НЕ каждый, причем в каждом из узлов неравнозначности первый и второй входы первого элемента И-НЕ соединены с первым и вторым входами узла неравнозначности соответственно, выход первого элемейта И-НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам, четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен .с основным выходом узла неравнозначности, первый и второй входы которого соединены с вторыми входами второго и третьего элементов И-НЕ соответственно, первый и второй управляющие входы первого узла неравнозначности подключены к третьим входам первого и четвертого элементов И-НЕ этого узла соответ- ственно, первый и второй дополнительные выходы первого узла неравнозначности соединены с выходами соответственно третьего и первого элементов И-НЕ этого узла, третьи входы первого и второго элементов И-НЕ второго узла неравнозначности.соединены с третьим входом этого узла, первый и второй дополнительные выходы которого. соединены с выходами соответственно второго и первого элементов И-НЕ этого узла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе °

1. Патент Великобритании Р 117266, кл. G 06 F 7/38, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 174438, кл. G 06 F 7/50, 1964 (прототип).

824205

Составитель В. Березкин

Техред А.Ач .Корректор Г. Назарова

Редактор Л. Кеви

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

Заказ 2112/71 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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