Двоичный вычитатель

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении формирования двоичного кода разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и формирования бита, определяющего ее знак. Двоичный вычитатель содержит тринадцать элементов исключающее ИЛИ и десять элементов И. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны двоичные вычитатели (см., например, рис.9.9б на стр. 219 в книге Токхейм Р. Основы цифровой электроники. М.: Мир, 1988г.), которые содержат логические элементы и формируют двоичный код разности двух одноразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных двоичных вычитателей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырехразрядных двоичных чисел.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип двоичный вычитатель (патент РФ 2629453, кл. G06F7/50, 2017г.), который содержит восемь элементов исключающее ИЛИ, шесть элементов И и формирует двоичный код разности двух трехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырехразрядных двоичных чисел.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования двоичного кода разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и формирования бита, определяющего ее знак.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в двоичном вычитателе, содержащем восемь элементов исключающее ИЛИ и шесть элементов И, первый вход r-го () элемента исключающее ИЛИ соединен с r-ым входом двоичного вычитателя, первый выход которого соединен с выходом первого элемента исключающее ИЛИ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены пять элементов исключающее ИЛИ и четыре элемента И, первый вход и выход i-го () элемента исключающее ИЛИ и выходы седьмого, четвертого элементов И соединены соответственно с вторым и первым входами i-го элемента И и первым, вторым входами одиннадцатого элемента исключающее ИЛИ, выход r-го и первый вход ()-го, выход j-го () и первый вход ()-го элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами ()-го, первым и вторым входами ()-го элементов исключающее ИЛИ, выход восьмого и первый вход девятого элементов И, первый вход ()-го и выход ()-го элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами десятого элемента исключающее ИЛИ, выходом ()-го элемента И и вторым входом ()-го элемента исключающее ИЛИ, а второй вход r-го и первый, второй входы четвертого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с ()-ым и четвертым, восьмым входами двоичного вычитателя, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами пятого, восьмого, десятого и тринадцатого элементов исключающее ИЛИ.

На чертеже представлена схема предлагаемого двоичного вычитателя.

Двоичный вычитатель содержит элементы исключающее ИЛИ 1₁,…,1₁₃ и элементы И 2₁,…,2₁₀, причем первый вход и выход элемента 1_i () и выходы элементов 2₇, 2₄ соединены соответственно с вторым и первым входами элемента 2_i и первым, вторым входами элемента 1₁₁, выходы элементов 2_r (), 1_r+1 и выходы элементов 2_j (), 1_j+1 соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 1_r+4 и первым, вторым входами элемента 1_j+3, выходы элементов 2₈, 1₉ и первый, второй входы элемента 1_j+7 соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 1₁₀ и выходами элементов 2_j+4, 1_j+6, а первый, второй входы элемента 1_r и первый, второй входы элемента 1₄ соединены соответственно с r-ым, ()-ым и четвертым, восьмым входами двоичного вычитателя, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами элементов 1₁, 1₅, 1₈, 1₁₀ и 1₁₃.

Работа предлагаемого двоичного вычитателя осуществляется следующим образом. На его первый,…,четвертый и пятый,…,восьмой входы подаются соответственно двоичные сигналы и , которые задают подлежащие обработке четырехразрядные двоичные числа , , причем и определяют значения старших и младших разрядов соответственно. Поскольку наборы 00 и 11 значений сигналов (), являются равноценными для элементов 1_k, 2_k, достаточно рассмотреть функционирование предлагаемого вычитателя для следующих наборов значений этих сигналов: 00, 01, 10. В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов предлагаемого вычитателя, полученные с учетом работы его элементов для всех возможных комбинаций указанных наборов.

00	00	00	00	00000	01	01	10	00	10110
00	00	00	01	11111	01	01	10	01	10101
00	00	00	10	00001	01	01	10	10	10111
00	00	01	00	11110	01	10	00	00	11100
00	00	01	01	11101	01	10	00	01	11011
00	00	01	10	11111	01	10	00	10	11101
00	00	10	00	00010	01	10	01	00	11010
00	00	10	01	00001	01	10	01	01	11001
00	00	10	10	00011	01	10	01	10	11011
00	01	00	00	11100	01	10	10	00	11110
00	01	00	01	11011	01	10	10	01	11101
00	01	00	10	11101	01	10	10	10	11111
00	01	01	00	11010	10	00	00	00	01000
00	01	01	01	11001	10	00	00	01	00111
00	01	01	10	11011	10	00	00	10	01001
00	01	10	00	11110	10	00	01	00	00110
00	01	10	01	11101	10	00	01	01	00101
00	01	10	10	11111	10	00	01	10	00111
00	10	00	00	00100	10	00	10	00	01010
00	10	00	01	00011	10	00	10	01	01001
00	10	00	10	00101	10	00	10	10	01011
00	10	01	00	00010	10	01	00	00	00100
00	10	01	01	00001	10	01	00	01	00011
00	10	01	10	00011	10	01	00	10	00101
00	10	10	00	00110	10	01	01	00	00010
00	10	10	01	00101	10	01	01	01	00001
00	10	10	10	00111	10	01	01	10	00011
01	00	00	00	11000	10	01	10	00	00110
01	00	00	01	10111	10	01	10	01	00101
01	00	00	10	11001	10	01	10	10	00111
01	00	01	00	10110	10	10	00	00	01100
01	00	01	01	10101	10	10	00	01	01011
01	00	01	10	10111	10	10	00	10	01101
01	00	10	00	11010	10	10	01	00	01010
01	00	10	01	11001	10	10	01	01	01001
01	00	10	10	11011	10	10	01	10	01011
01	01	00	00	10100	10	10	10	00	01110
01	01	00	01	10011	10	10	10	01	01101
01	01	00	10	10101	10	10	10	10	01111
01	01	01	00	10010
01	01	01	01	10001
01	01	01	10	10011

Согласно представленной таблице имеем , где - четырехразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами ( и определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно), причем если число D является положительным либо , то , если отрицательным, то и оно представлено в дополнительном коде.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый двоичный вычитатель обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как формирует двоичный код разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.

Двоичный вычитатель, содержащий восемь элементов исключающее ИЛИ и шесть элементов И, причем первый вход r-го () элемента исключающее ИЛИ соединен с r-ым входом двоичного вычитателя, первый выход которого соединен с выходом первого элемента исключающее ИЛИ, отличающийся тем, что в него дополнительно введены пять элементов исключающее ИЛИ и четыре элемента И, первый вход и выход i-го () элемента исключающее ИЛИ и выходы седьмого, четвертого элементов И соединены соответственно с вторым и первым входами i-го элемента И и первым, вторым входами одиннадцатого элемента исключающее ИЛИ, выход r-го и первый вход ()-го, выход j-го () и первый вход ()-го элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами ()-го, первым и вторым входами ()-го элементов исключающее ИЛИ, выход восьмого и первый вход девятого элементов И, первый вход ()-го и выход ()-го элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами десятого элемента исключающее ИЛИ, выходом ()-го элемента И и вторым входом ()-го элемента исключающее ИЛИ, а второй вход r-го и первый, второй входы четвертого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с ()-ым и четвертым, восьмым входами двоичного вычитателя, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами пятого, восьмого, десятого и тринадцатого элементов исключающее ИЛИ.