Контролируемый накапливающий сумматор

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых систем. Целью изобретения является повышение достоверности функционирования накапливакмцего сумматора . Цель достигается следукицим образом. Слагаемое поступает на первый информационный вход первого комбинационного сумматора непосредственно , на первый информационный вход третьего комбинационного сумматора - через группу элементов НЕ. После начальных установок на двух регистрах сдвига записаны соответственно все нули и все единицы. Содержимое первого и второго регистров сдвига поступает на вторые информационные входы первого и третьего комбинационньпс сумматоров соответственно. Кроме,того , на вход переноса поступает постоянно единичный сигнал. В результате на выходах результата первого и третьего комбинационных сумматоров формируются соответственно прямая и ин версная суммы. Информация с выходов первого и третьего комбинационных сумматоров по тактовому импульсу переписьгаается соответственно на первый и второй регистры сдвига. Содержимое первого и второго регистров сдвига складывается на втором сумматоре, на вход переноса которого через первый элемент задержки поступает тот же тактовый импульс. В результате при правильной работе узлов устройства на выходе переноса второго комбинационного сумматора формируется импульс, устанавливающий в единичное состояние первый триггер, сигнал с выхода которого препятствует прохождению тактового сигнала, задержанного на втором элементе задержки, через элемент И на выход ошибки устройства. При неправильной работе сигнал на выходе переноса второго комбинационного сумматора не формируется и тактовый сигнал через второй элемент задержки и элемент И поступает на выход ошиб1 и устройства и, кроме того, устанавливает в единичное состояние второй триггер для индикации неисправности. Зил. с € со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

519 А1 (19) (И) (дд 4 (:. 06 F 11./00, 7/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3856845/24-24 (22) 07. 01. 85 (46) 07.08. 86. Бюп. М - 29 (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им.В.И.Ленина (72) О.Г.Простаков, Ю.А.Раисов, И.П.Сандрыкин и В.С.Тройников (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1013947, кл. G 06 F 7/50, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1(- 674018, кл. С 06 F 7/50, 1976. (54) КОНТРОЛИРУЕМЫЙ НАКАПЛИВАЮЩИЙ

СУММАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых систем. Целью изобретения является повышение достоверности функционирования накапливающего сумматора. Цель достигается следующим образом. Слагаемое поступает на первый информационный вход первого комбинационного сумматора непосредственно, на первый информационный вход третьего комбинационного сумматора— через группу элементов НЕ. После начальных установок на двух регистрах сдвига записаны соответственно все нули и все единицы. Содержимое первого и второго регистров сдвига поступает на вторые информационные входы первого и третьего комбинационных сумматоров соответственно. Кроме,того, на вход переноса поступает постоянно единичный сигнал. В результате на выходах результата первого и третьего комбинационных сумматоров формируются соответственно прямая и инверсная суммы. Информация с выходов первого и третьего комбинационных сумматоров по тактовому импульсу переписывается соответственно на первый и второй регистры сдвига. Содержимое первого и второго регистров сдвига складывается на втором сумматоре, на вход переноса которого через первый элемент задержки поступает тот же

М тактовый импульс. В результате при правильной работе узлов устройства на

1 выходе переноса второго комбинацион- С ного сумматора формируется импульс, устанавливающий в единичное состояние Я первый триггер, сигнал с выхода которого препятствует прохождению тактового сигнала, задержанного на втором р элементе задержки, через элемент И на выход ошибки устройства. При неправильной работе сигнал на abrxope nepe1eaL носа второго комбинационного сумматора не формируется и тактовый сигнал через второй элемент задержки и элемент И поступает на выход ошибки устройства и, кроме того, устанавливает в единичное состояние второй триггер для индикации неисправности. 3 ил. с

1 12495

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых систем.

Целью изобретения является повышение достоверности функционирования накапливающего сумматора.

На фиг.1 приведена функциональная схема контролируемого накапливающего сумматора; на фиг.2 — пример построе- 10 ния четырехраэрядного накапливающего, сумматора с использованием микросхем средней интеграции; на фиг.3— структурная схема многоразрядного накапливающего сумматора, простроенного на основе четырехразрядных сумматоров.

Контролируемый накапливающий сумматор, изображенный на фиг.1, содержит первый и третий комбинационные 20 сумматоры 1 и 2, регистры 3 и 4 сдвига, второй комбинационный сумматор 5, группу 6. элементов НЕ, элемент НЕ 7, элементы 8 и 9 задержки, триггеры

10 и 11, элемент И 12, узел 13 инди- 25 кации, последовательный информационный вход 14 второго регистра 4 сдвига, информационный вход 15 кон-" тролируемого сумматора, вход 16 задания режима работы контролируемого сумматора, первый тактовый вход 17 контролируемого сумматора, второй тактовый вход 18 контролируемого сумматора, установочный вход 19 контролируемого сумматора. пРямой и инверсный выходы 20 и 21 результата контролируемого сумматора, выход 22 ошибки контролируемого сумматора, вход 23 сброса сигнала ошибки контролируемого сумматора, выходы 24 и 4р

25 переноса первого,и третьего комбинационных сумматоров 1 и 2, выходы 26 и 27 старших разрядов первого и второго регистров 3 и 4 сдвига, входы 28 и 29 переноса первого и третьего комбинационных сумматоров

1 и 2, вход 30 и выход 31 переноса второго комбинационного сумматора 5, светодиод 32, резистор 33. !

° Контролируемый накапливающий сум- 0 матор работает следующим образом.

Накапливающий сумматор построен на базе и-разрядных комбинационног0 сумматора 1(2) и регистра 3(4) сдвига, используемого как память. На пер- 55 вый информационный вход сумматора 1 подается код слагаемого, а на второй информационный вход — код ранее на19 2 копленной суммы, хранящейся в Регистре 3 сдвига, следовательно, на информационном выходе сумматора 1 получается сумма предыдущего результата суммирования с вновь поступившим числом. Эта сумма подается на параллельный информационный вход (вход параллельной записи числа) регистра

3, и с приходом тактового импульса на его вход записи по тактовому входу 17 записывается в регистр 3 сдвига.

Регистр 3(4) сдвига, примененный в контролируемом накапливающем сумматоре, работает в двух режимах: режим записи параллельного кода и режим записи последовательного кода (режим сдвига). Первый режим используется по прямому назначению, т.е. для записи результатов суммирования чисел в регистр (память) 3(4). Второй режим применяется (при необходимости) для предварительного ввода числа в контролируемый накапливающий сумматор либо для установки (сброса) его в "нуль".

Если на входе 16 задания режима работы контролируемого сумматора высокий уровень сигнала, сдвиговый регистр 3(4) работает в первом режиме (основной), т.е. в режиме параллельной записи кодов. Запись результатов суммирования в регистр 3(4) осуществляется с помощью тактовых сигналов, поступающих по тактовому входу 17.

Если же на входе 16 низкий уровень сигнала, то регистр 3(4) работает во втором .режиме, при котором тактовые сигналы подаются на вход 18 сдвига контролируемого сумматора. Для сброса регистра 3(4) в "нуль" на установочный вход 19 подается низкий уровень сигнала. Для предварительной Ф записи числа в регистр 3,(4) на установочный вход 19 подается последовательный код этого числа, а число тактовых импульсов, подаваемых на вход

18 сдвига, равно числу разрядов кода.

Основной сумматор-накопитель на элементах 1 и 3 производит сложение прямых кодов чисел, поступающих по информационному входу 15, при этом на выходе регистра 3 сдвига — прямой код результата суммирования.

Вспомогательный сумматор-накопитель на элементах 2,4,6 и 7 производит сложение дополнительных кодов чисел, получаемых с помощью группы

6 элементов НЕ и "единицы" на входе

1249519 4 следовательно, на выходе сумматора 1 получается прямой код суммы ранее накопленного результата сложения с вновь поступившим числом.

На третий сумматор 2 по первому информационному входу подается обрат- ный код слагаемого, образованного группой 6 элементов НЕ. По второму информационному входу подается обрат. ный код числа иэ регистра 4, а по входу переноса постоянно подается

"единица", с помощью которой образуется дополнительный код одного из слагаемых третьего сумматора 2. В результате на выходе третьего сумматора 2 получается обратный код суммы ранее накопленного результата сложения с вновь поступившим числом. переноса младшего разряда сумматора

2, с обратными кодами чисел, находящихся в регистре 4. В результате суммирования обратных кодов чисел, находящихся в памяти 4, с дополнительными кодами вновь поступающих чисел на выходе третьего сумматора

2 получается обратный код результата суммирования, который записывается в регистр 4 сдвига.

Работа схемы заключается в следующем.

В исходном состоянии для сброса накапливающего сумматора в "нуль" на установочный вход 19 и вход 16 задания режима работы подается низкий уровень сигнала. На вход 18 сдвига подается число импульсов, равное числу разрядов сумматора. При этом в регистре 3 сдвига устанавливается код 000...0, а в регистре 4 сдвига— код 111...1, так как на его пятом входе присутствует единичный уровень сигнала, образованный элементом HE

7. В регистре 4 сдвига получается обратный код числа, находящегося в регистре 3 сдвига. В случае предварительной записи числа в контролируемый накапливающий сумматор последовательный код этого числа подается на .установочный вход 19. В регистр

3 сдвига поступает прямой код этого числа, а в регистр 4 сдвига через элемент НЕ 7 поступает обратный код этого числа.

Перед началом работы первый триггер 10 удерживается в нулевом состоянии низким уровнем сигнала по нулевому входу, при этом элемент И 12 открыт по второму входу высоким уровнем сигнала с инверсного выхода .триггера 10. Второй триггер 11 сбрасывается в нулевое состояние по нулевому входу установочным сигналом, приходящим по входу 23 сброса ошибки, при этом светодиод 32 выключен.

После начальной установки контролируемый сумматор переводится в рабочий режим путем подачи единичного потенциала на вход 16. Числа, которые необходимо суммировать и накапливать, подаются параллельным п-разрядным: кодом по информационному входу 15.

На первый сумматор 1 по первому информационному входу подается прямой код слагаемого, а по второму информационному вход — прямой код числа, находящегося в регистре 3, Прямой и обратный коды суммы чисел с выходов первого и третьего сумма.торов 1 и 2 записываются в соответствующие регистры 3 и 4 сигналом, приходящим по тактовому входу 17 контролируемого сумматора, из регистров

3 и 4 сдвига. Эти коды подаются на первый и второй информационные входы второго сумматора 5, на входе переноса которого нулевой уровень сигнала.

В результате суммирования прямого и обратного кодов одного и того же числа в третьем сумматоре 5 образуется код 111...1, à íà его выходе переноса, соединенного с входом синхронизации первого триггера 10, — нулевой

З5 уровень сигнала. Тактовый единичный сигнал через первый элемент 8 задержки (величина задержки перекрывает время установления переходного процесса при суммировании прямого и об40 ратного кодов чисел) поступает на вход переноса сумматора 5, где суммируется с кодом 11 t... 1. В результате сложения кода 111...1 с единицей в сумматоре 5 код суммы станов:тся рав4 ным 000...0, а на выходе переноса появляется "едИница", т.е. образуется положительный перепад напряжения, который переводит первый триггер 10 в состояние "единицы". При этом по второму входу запирается элемент И

12 и тактовый сигнал, задержанный вторым элементом 9 задержки (величина задержки перекрывает время переключения триггера 10), не проходит

55 на выход 22 ошибки контролируемого сумматора. Так функционирует схема контроля при правильной работе элементов контролируемого сумматора.

1249519

В случае неисправности любого из элементов (1-7) во втором сумматоре 5 результат суммирования будет отличен от числа, выраженйого кодом 111...1, а значит с приходом по его входу переноса тактового импульса на выходе переноса не образуется положительный перепад напряжения. Первый триггер

10 останется в нулевом состоянии, 1р при котором элемент И 12 открыт по второму входу. Тактовый сигнал через элемент 9 задержки. пройдет на выход элемента И 12 и выработает сигнал

"Ошибка" по выходу 22. Этот же сигнал 15

"Ошибка" переводит второй триггер 11 в состояние "единица", при котором включается светодиод 32, фиксируя факт неисправности. Ток через светодиод 32 ограничивается резистором 33. 20

На фиг,3 показано, какие соединения нужно произвести, чтобы из четырехразрядных сумматоров получить многоразрядный.

Формула изобретения

Контролируемый накапливающий сум- матор, содержащий три комбинационных. сумматора, два регистра и элемент И, причем первый информационный вход первого комбинационного сумматора является информационным входом кон.— тролируемого накапливающего сумматора, информационный выход первого регистра соединен с первым информационным входом второго комбинационного сумматора, информационный выход третьего комбинационного сумматора соединен с параллельным информационным входом второго регистра, вход записи которого является первым тактовым входом контролируемого накапливающего сумматора, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повышения достоверности функционирования накапливающего сумматора, в него ,введены триггер, группа элементов НЕ,, элемент HE и два элемента задержки, а первый и второй регистры выполнены в ниде регистров сдвига, причем информационный выход первого комбинационного сумматора соединен с паралФ лельным информационным входом первого регистра сдвига, информационный выход которого соединен с вторым ин55 формационным входом первого комбинационного сумматора и является прямым выходом результата контролируемого накапливающего сумматора, информационный вход которого через элементы НЕ группы соединен с первым информационным входом третьего комбинационного сумматора, информационный выход второго регистра сдвига соединен с вторыми информационными входами второго и третьего комбинационных сумматоров и является инверсным выходом результата контролируемого накапливающего сумматора, вход записи первого регистра сдвига объединен с входом записи второго регистра сдвига и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом переноса второго комбинационного сумматора, нулевым входом триггера и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с ,первым входом элемента И, выход ко1 торого является выходом ошибки контролируемого накапливающего сумматора, выход переноса второго комбинационного сумматора соединен с входом синхронизации триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И, информационный вход триггера и вход переноса третьего комбинационного сумматора соединены с шиной единичного потенциала контролируемого накапливающего сумматора, входы сдвига первого и второго регистров сдвига объединены и являются вторым тактовым входом контролируемого накапливающего сумматора, входы задания режима работы первого и второго регистров сдвига объединены и являются входом задания режима работы контролируемого накапливающего сумматора, последовательный информационный вход первого регистра сдвып а объединен с входом элемента НЕ и образует установочный вход контролируемого накапливающего сумматора, выход элемента НЕ соединен с последовательным информационным входом второго регистра сдвига, выходы переполнения первого и третьего комбинационных сумматоров являются соответственно выходами прямого и инверсного переноса контролируемого накапливающего сумматора, вход переноса первого комбинационного сумматора соединен с шиной нулевого потенциала контролируемого накапливающего сумматора.

12495 )9

1249519

1249519

Составитель В.Гречнев

Редактор Н.Егорова Техред О.Гортвай Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4326/50 Тирах б71 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ултород, ул.Проектная, 4