Устройство для арифметической илогической обработки двоичныхчисел

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ii) 842795 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 131?.79 (21) 2855489/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 300681 Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 300681 (51)М. Кл.З

G 06 F 7/38

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Ю) НЖ 681. 3 (088. 8) (») Авторы изобретения

В.Д.Козюминский, В.A.Мищенко, А.Н.Семаирсо-"" и С.М.Терешко л

E (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АРИФКЕТИЧГСКОЙ И ЛОГИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ДВОИЧНБ|Х ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может использовать ся при построении устройств параллельного выполнения нескольких операций обработки двоичных чисел.

Известно устройство обработки не— скольких двоичных чисел, которое содержит элементы И, ИЛИ, триггер и позволяет реализовать любые операции. логической обработки трех двоичных переменных 11 .

Недостаток этого устройства состо:ит в том, что оно не реализует арифметических операций, например сложения, над несколькими переменными, что 15 ограничивает область его при.ленения.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для сложения и чисел, содержащее двухвходовые сумматоры, 2Q группы элементов И, цепи входа, выхода и поразрядного переноса 1 21.

Недостатком устройства является то, что оно реализует только арифметические операции суммирования и чи- 25 сел и не реализует логических операций над входными переменными, а также не позволяет выполнять произвольные последовательности логических операций и операций суммирования над (3 входными .—.еременными. Это ограничивает область применения устройства, -.редназначенного для сложения Не скольк;;x =-исел.

Цель изобретения — расширение области применения путем реализации арифметической и логической обработки двоичных чисел. Поставленная цель дости"ается — åì, что в устройст-ве для арифметической и логической обработки двоичных чисел, содержащее элементы И, каждый i é разряд (i=1,2, ...,и) его содержит элементы ИЛИ и

"Неравнозначность", два льтиплексора, управляющие входы которых попарно объединень- к подключены к информапионным входам устройства, информационные входы мультиплексоров являются управляющими входами уст ройства, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами первого и второго элементов И и первого элемента "Неравнозначность", второй вход которого соединен со вторым входом первого э мента И и выходом третьего элемента

И, входы которого попарно объединен со входами второго элемента "Неравнозначность" и подключень- ко входам переноса устройства, выход второго элемента "Неравнозначность" соединен со

842795

Т а б л и ц а 1

P.

1-2 l-5

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0 0 1

0 0 1

0 . 0 1

0 0 1

0 1 0

0 1 0

0 0

0 . 1

1 0

1 1

0 0

0 1

1 0

1 1

0 0

0 1

0 вторым входом второго элемента И, а также с первыми входами четвертого элемента И и третьего элемента "Неравнозначность", вторые входы которых попарно объединены и подключены к выходу второго мультиплексора и третьеМу входу второго элемента И, выход

I которого соединен с третьим входом первого элемента "Неравнозначность", выход которого соединен со входом первого элемента ИЛИ, другой вход ко- (О торого соединен с выходом четвертого элемента И, входы второго элемента

ИЛИ подключены к выходам первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов ИЛИ являются выходами переноса устройства соответственно в i-й и в (i+1)-й разряды, а выход третьего элемента "Неравнозначность" является выходом результата устройства.

На фиг. 1 изображена схема одного 20 разряда устройства для арифметической и логической обработки трех двоичных чисел; на фиг. 2 — схема мультиплексора.

Устройство содержит мультиплексо- д5 ры 1 и 2, логические элементы И 3-6, элементы 7-9 "Неравнозначность", ИЛИ

10 и 11, информационные входы 12-14, два входа переноса 15 и 16, группы управляющих входов 17 и 18, выход 19 результата, два выхода 20 и 21 перенсса, элементы И 22-29, элемент ИЛИ

30, элементы НЕ 31-33, управляющие входы 34-36, информационные входы 3744 и выход 45.

Управляющие входы мультиплексоров

1 и 2 попарно объединены и подключе— кы к информационным входам 12-14 устройства, информационные входы мультиплексора 1 подключены к группе управляющих входов 17 устройства, а икфор- 40 мационные входы мультиплексора 2 — к группе управляющих входов 18 устройства. Выход мультиплексора 1 соединен с первыми входами элементов И 3 и 4 и элемента 7 "Неравнозначность". Вто- 45 рой вход которого соединен со вторым входом элемента И 3 и с выходом элемента И 5, входы которого попарно объединены со входами элемента "Неравнозначность" 8 и подключены ко входам перекоса 15 и 16 устройства. Выход элемента 8 соединен со вторым входом элемента И 4 и с первыми входами элементов .И 6 и "Неравнозначность"

9, вторые входы которых соединены с выходом мультиплексора 2 и с третьим входом элемента И 4, выход которого соединен с третьим входом элемента

"Неравнозначность" 7. Входы элемента

ИЛИ 10 подключены к выходам элементов 3 и 4, а элемента ИЛИ 11 — к выходам элементов 6 и 7. Выходы элементов ИЛИ 10 и 11 являются выходами переноса 21 и 20 устройства, а выход элемента "Неравнозначность" 9 является выходом результата устройства 19.

Устройство работает следующим образом.

На информационные входы 12 — 14 стройства подаются одноименные разяды А °, B и С . операндов А, В и Суа на выходы 15 и 16. — сигналы переноса Р; и Р соответственно из (i-2) (i-1) разрядов устройства.

С выхода 19 разряда устройства снимается сигнал 5 результата выполняемой математической операции, а с выходов 20 и 21 — сигналы Р и Р, переносов в (i+1) и (i+2) разряды устройства соответственно. Настройка устройства на выполнение требуемой операции типа Fg (A,B,Ñ) + F. (А,В,С)+

+ Р (А,В,С) осуществляется с помощью сигналов настройки И вЂ” И и И вЂ” И,, подаваемых на группы управляющих входов 17 и 18 мультиплексоров 1 и 2 соэтветственно.

Работа устройства рассматривается на примере выполнения любой из реализуемых операций, например операции 5 = (A V В) + (А.К С) + С, таблица истинности для которой имеет следующий вид (табл. 1).

842795

1 Продолжение табл. 1

С P P 5

Р A В.О

О

f 1

Для выполнения устройством указанной математической операции мультиплексор 1 настраивается на реализацию логической функции сигнала P таблицы истинности при P g = Р1 <=О, а мультиплексор 2 — на реализацию логической функции сигнала 5 таблицы истинности при Р 2 =Р, =0. Как следует из cxema мультиплексора (фиг.2) для настройки мультиплексора на соотность" 8 появляется сигнал "1", кото1 О

1 О

1 1

1 1

1 1

1 1 о о

О О

О О

О О

О 1 о ветствующую логическую функцию трех аргументов достаточно двоичный код этой функции из таблицы истинности подать в качестве сигналов настройки на соответствующие входы мультиплексора. В устройстве для реализации в мультиплексоре 1 логической функции сигнал P" необходимо двоичны . код функции этого сигнала P =00010101 подать в. качестве сигналов И, — И8 на группу управляющих входов 17 устройства. Соответственно код логической функции сигнала подается для настройки мультиплексора 2 в качестве управляющих сигналов И вЂ” И, на группу управляющих входов 18 устройства. При Р,. (+) Р, =. 1 на выходе логического элемента "Неравнозначрый инвертирует выходной сигнал 5 и открывает элемент И б — в резульо о

О 1

1 О

О 1 о

О О

0 о

О 1

О 1

1 О

О . 1 тате на выходах 19 и 20 устройства формируются сигналы S и Р, соответствующие таблице истинности операции при комбинациях входных сигналов

40 переноса Р Р., и Р, Р

Кроме того, в этом случае при

P = S = 1 формируется с помощью

j ъ элемента И 4 выходной сигнал Р

1. При входных сигналах Р =Р, =1

45 в устройстве происходит формирование с помощью элементов И 3 и 5, ИЛИ 10 сигнала P.,<, соответствующего таблице истинности операции для данных

:значений сигналов P и Рт <, а т,.и<же формирование сигналов Р1 и Б

Аналогично устройство работает при выполнении любых других математи ческих операций типа F (A, В, С) +

+ Р (A,B,C) + F (A,B,C). Для настройки устройства на выполнение любой из операций указанного типа достаточно настроить мультиплексоры 1 и 2 на реализацию логических функций сигналов Р и 5 соответственно, полученgp ных по таблице истинности операции при Р =Р, Ф О. Эти функции легко получить по таблице истинности операции, составляемой без учета сигналов

Р и Р Например, для рассматриваеg5 мой операции 5 = (АМ В) + (A3, С) + С

842795

Т а б л и ц а 2

В С В !

0 0 0 0 0

0 0 1 0 1

0 1 0 0 1

0 " 1 1 0

0 0

1 0 1 1 1 1 1 0 0 1

1 1 1 1 1

Формула изобретения таблица истинности имеет следующий вид (табл. ?).

Таким образом, код настройки уст.ройства на выполrleHHe любой из опера;,яй легко находится по сокращенной .:абл1!це истинности этой операции, coc — у5

-, =:-,Irrreìoé аналогично табл. 2 .

В целом схема предлагаемого устройс:"ва позволяет реализовать выпол!«ение любых последовательностей логи .еских операций и операций арифметического слО кениЯ типа r (А В С ) +

Р У

+ Г: (А,В,С} + Г (А,В,С), к числу ко—

Ь торы=" относятся - ате1.!атические Операции арифметического сложения произ—

Вольной пapbr ч«се! из !r В и С в пря) ! !ых:". Обра-,ных ко;-ах и арифметического сложения чисел А., В и С в прямых и обратных кодах; zce логические onepanpoHeвольнь:х IHceTI Hз ="А, В !С и трех переменных над кодами А В и

С;- !!рокзвольные последовательности 4 -. операций типа: г. (л ) ., В ° (су, ry ) р- ) - .ь (0 с ) + Н (Q, $ )

Г-., (;,Ь + F;„ I, A ) —, (n,S ), 45

:,.е О;, rд и !); — любые двоичные кодь: из чисел, A B H C F; F. H Fg

I т з собствс=нно оследовательности опера-!нй типа Г (А В С) + .".. (А, Б, С) «Всего устройство реализует поряд- *

-1 rî .;а раз«ли.-.ных математических Опе.:эаций указанных типов. При этом, це-мотря .а большие Возможности устрой- .T«a nО реализации различных матемаI

:!«ческих операций, оно имеет достаточ;.о простую схему. Сбщая сложность раз— ряда устройства по числу входов логк хеск«!х элементов равна 100, а схема содержит 35 логических элементов.

Применение предлагаемого устройст- Я) ва обеспечивает выполнение произвольных последовательностей логических операцкй и операций суммирования, вида F, (А,В,С) + Г (А,В,С) «- Г (А,В,С), где F (A.В,С) — произвольная логическая операция трех аргументов, при кон— струировании устройств обработки цифРОВОй ИНфОРмации позволяет совмес,гить выполнение различных олерацйй логической и арифметической обработки операндов и выполнять их за время одной операции сложения. Зто значительно повышает производительность устройств обработки цифровой информации. Устройство целесообразно реали— зовать с использованием интегральной технологии.

Зкономический эффект, получаемый от внедрения данного устройства,. связан с повышением производительности конструируемых устройств обработки цифровой информации, а также с универсальностью устройства в классе указанных операций, что обеспечивает расширение области его применения.

Устройство для арифметической и логичеcêoé обработки двоичных чисел, содержащее элементы И, о т л и ч а ющ е е с я тем, ч,о, с целью расширения области применения путем реализации арифметической и логическои обработки двоичных чисел, каждый 1-й разряд ((— 1,2... Я) егc содержит элем нты ИЛИ и "Неравнозначность", два мультиплексора, управляющие Входы которых попарно объединены и подключены к информационным входам устройс«Tea, информационные Входы мультиплексОрОВ являются управляющими ВхО— дами устройства, выход гервого мультиглексора соединен с первы т =":-roäaми гервсго и Второгс элементов И и первого элемента "Неравнозначность", Второй Вход которого соединен со Втс— рым Входом первого элемента И и Выходом третьего элеме.-!òa И, Входы которого попарно объединены со Входами

Второго элемента ".Неравнозначность" и подключены ко Входам переноса устройства, выход Второго элемента "HepaIrнОзначность" соединен со вторым входом второ:"О .эле!!ентaN, а также первыми Входа:-;и четвертого элемента

И и третье .о элемента "Неравнозначность", Втор-!с входы которых подключены к выходу второго мультиплексора и третьему Входу Второго элемента И„ выход KGI GpoJ o coe7fHHeH с третьим

Входом перво О элемента "Неравнозначность", Вых :. которого соединен со

Входом пс«рвого элемента ИЛИ, другой вход которо-:o соединен с выходом четВерто.о злеме «та И, входы второго элемента ИЛИ подключены к Выходам первого и Второго элементов И, выход первого и !.;торого э;«ементов ИЛИ являются Выходами переноса устройства соответственно в i-é и В (+1)-й разряды, а выход третьего элемента "Не10

842795 я,4 равнозначность" является выходом результата устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

Р 275524, кл. G

2. Авторское

Р 571809, кл. G (прототип). свидетельство СССР

06 F 7/00, 1970. свидетельство СССР

06 F 7/385, 1977