Десятичный сумматор

 

(i)) 49I947

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.73 (21) 1983033/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опублпковано 15.11.75. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 18.02.76 (51) Ч. Кл. G 06f 7/38

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325.5 (0SS.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Арье

Киевский ордена Трудового Красного Знаме:ш завод электр" ных вычислительных и управляющих машин (71) Заявитель (54) ДЕСЯТИ Ч Н Ы и СУММАТОР

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при реализации технических средств ЭЦВМ для суммирования чисел в десятичном коде.

Известен десятичный сумматор, содержащий фазо-импульсный многоустойчивьпI элемент, первый и второй входы которого соединены соответственно с шиной установки в

«О» и выходом элемента «ИЛИ», а первый и второй выходы — соответственно с шиной суммы устройства и с первым входом узла выработки импульсов заема, второй вход которого подключен к шине импульсов опроса заема, а выход — к шине импульсов заема в старший разряд устройства, причем первый вход элемента «ИЛИ» соединен с выходом элемента «И», подключенного входами соответственно к шине тактовых импульсов и к шине импульсов заема, второй вход — с шиной импульсов переноса, а третий вход — с выходом преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого подключены соответственно к шине тактовых импульсов, к шине второго слагаемого и к шине импульсов опорной частоты, и узел выработки импульсов переноса, вход которого соединен с шиной опроса переноса, а выход — с шиной импульсов переноса в старший разряд.

Недостатком известного сумматора является низкое быстродействие, одна из причин которого состоит в том, что слагаемые поступая;т на вход фазо-импульсного многоустончи5 вого элемента, входящего в состав сумматора, последовательно.

Целью изобретения является повышение быстродействия сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что

10 предлагаемый сумматор содержит дополнительный преобразователь фазо-импульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого соединены соответственно с шиной тактовых импульсов, с шиной первого

15 слагаемого и с шиной импульсов опорной частоты, а первый и второй выходы — соответственно с дополнительным входом элемента «И» и первым дополнительным входом узла выработки импульсов переноса, второй

20 дополнительный вход которого соединен с дополнительным выходом преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный код, третий дополнительный вход — к шине знака первого слагаемого, к четвертому входу до25 полнительного преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный и к первому дополнительному входу узла выработки импульса заема, а четвертый дополнительный вход — к шине знака второго слагаемого, к

30 дополнительному входу преобразователя фа491947 зо-импульсного кода в число-импульсный и ко второму дополнительному входу узла выработки импульсов заема.

На фиг. 1 представлена блок-схема десятичного сумматора; на фиг. 2 — диаграмма его работы.

Десятичный сумматор содержит узел 1 выработки импульсов заема, фазо-импульсный многоустойчнвый элемент 2, преобразователи

3, 4 фазо-импульсного кода в число-импульсный, элемент «И» 5, элемент «ИЛИ» 6, узел

7 выработки импульсов переноса, шину 8 знака второго слагаемого, шину 9 знака первого слагаемого, шину 10 опроса переноса, шину

11 импульсов переноса в старший разряд, шину 12 опроса заема, шину суммы 13, шину 14 установки в «О», шину 15 первого слагаемого, шину 16 второго слагаемого, шину 17 импульсов опорной частоты, шину 18 тактовых импульсов, шину 19 импульсов заема, шину 20 импульсов переноса, шину 21 импульсов заема в старший разряд.

Предложенный десятичный сумматор работает следующим образом.

В начальный момент на вход сумматора поступают первое и второе слагаемое в фазоимпульсном десятичном коде. В преобразователях 3, 4 фазо-импульсного кода в число-импульсный импульсный код десятичных цифр преобразуется в число-импульсный (прямой или дополнительный) .

Преобразователи фазо-импульсного кода в число-импульсный могут быть построены на основе, например, триггера и схемы совпадения, причем единичное плечо триггера используется для преобразования в число-импульсный прямой код, а нулевое — в числоимпульсный дополнительный код.

Информация о слагаемых поступает через элемент «И» 5 Jlr" .вход э.(е.,(ента «И:,1 "1» 6.

Одновременно слагаемые передаются на узел

7 выработки сигналов переноса, который будет работать, если знаки слагае.(ых на ш:шах

8, 9 одинаковы, а по шине 10 на вход узла 7 выработки сигналов переноса поступают импульсы опорной частоты. Если сумма больше илп р авк я десят(1, появляется ил1(I Ili пе pеноса, который передается в старший разряд по шине 11.

Узел выработки сигналов переноса может быть построен на основе, например, фазо-импульсного многоустойчивого элемента и триггера опроса.

В случае, если слагаемые имеют разные знаки, информация о которых поступает по шинам 8 и 9, то появление сигнала заема на выходной шине 11 указывает на знак «минус» результата.

Такая схема не отличается от известных схем заема в реверснгных счет;:ках, построенных на фазо-импульсных элементах.

С выхода элемента «ИЛИ» 6 суммарное количество импульсов, представляющее алгебраическую сумму слагаемых и тактирующих

1О

2д зз

65 импульсов, поступает на счетный вход фазоимпульсного мпогоустойчивого элемента 2.

По прошествии двух больших тактов фазоимпульсный элемент 2 устанавливается в нулевое положение импульсами, поступающими по шине 12.

Работа устройства поясняется диаграммой, приведенной на фиг. 2.

Специфика работы фазо-импульсного многоустойчивого элемента состоит в том, что одновременно на его счетный вход могут подаваться два слагаемых в число-импульсном коде только в том случае, если одно из них имеет отрицательный знак, а другое — положительный. При этом следует учесть, что слагаемое с отрицательным знаком подается па отрицательный вход сумматора и процесс суммирования этого слагаемого заключается в запрете такого ч(:сла тактирующих импультов, каким выражено это слагаемое, в то время как слагаемое с положительным знаком подается на положительный вход сумматора и процесс суммирования его заключается в увеличении числа тактирующих импульсов, поступающих на счетный вход фазо-импульсного многоустойчивого элемента за время большого такта фазо-импульсного кодирования информации.

Следовательно, если оба слагаемых имеют отр (((; тель (,(!"i -.í;(ê. то нз н;(х, которое .Ioступило на положительный вход сумматора, должно быть предварительно преобразовано в дополнительный код. Если же оба слагае:» ых (! м с(от 1(о;(сы((тель((ь li 3((2K, то 1(з них, которое поступило на отрицательный вход сумматора, должно быть преобразовано в дополнительный код. Такое преобразование может исказить информацию о переносе в старший разряд. Известно, что перенос в старший разряд от сложения двух десятичных цифр получается только в том случае, если сумма слагаемых одного и того же знака равна или больше десяти. Как было указано выше, одно из слагаемых, равных по знаку, нрсобразуется в дополнительный код.

Слагаемые (одно в прямом, другое в дополнительном коде) преобразуются из фазо-импульсного кода в число-импульсный и поступают на счетный вход фазо-импульсного многоустойчивого элемента. Действие одного из слагаемых, представленного в число-импульсном коде и поступающего на отрицательный вход сумматора, выражается в запрете определенного числа тактирующих импульсов, а действие другого — в увеличении общего числа импульсов, поступающих на счетный вход многоустойчивого элемента.

Таким образом, число импульсов, представляющих алгебраическую сумму слагаемых одного и того же знака, одно из которых выражено в дополнительном коде, никогда не будет равно или больше десяти, что, в свою о:Iåредь, не даст возх(ожности с помощью фазо-импульсной декады оценить наличие переноса.

491947

С целью оценки переноса в предлагаемый сумматор вводится специальная схема выработки переноса, построенная на основе фазоимпульсного многоустойчивого элемента. На вход этого элемента тактирующая серия импульсов не подается, и он срабатывает только от импульсов, несущих информацию о сумме слагаемых, представленных в число-импульсном коде. Если эта сумма больше илп равна десяти, на выходе схемы выработки переноса появляется импульс переноса, который передается в старший разряд. В случае, когда слагаемые имеют разные знаки, может появиться необходимость в передаче в старший разряд импульса заема (случай, когда число импульсов, поступающее на отрицательный вход, больше числа импульсов, поступающих на положительный вход сумматора).

Импульсы, несущие информацию о заеме пз старшего разряда, вырабатываются в схеме выработки импульсов заема. Такая схема ничем не отличается от известных схем заема в реверсивных счетчиках, построенных на фазоимпульсных многоустойчивых элементах.

Необходимость в двух отдель III< cхемах (одна — для образования переноса, другая— для образования заема) есть результат именно той особенности процесса суммирования, когда одно из равных по знаку слагаемых, поступающих одновременно (в течение одного большого такта) на вход сумматора, предварительно преобразуется в дополнительный код. Преобразование в дополнительный код без труда осуществляется в самих преобразователях фазо-импульсного кода, для чего используется нулевое плечо триггера, входящего в состав каждого преобразователя.

В предлагаемом сумматоре оба слагаемых подаются на вход сумматора в течение одного большого такта, а результат суммирования считывается с выхода сумматора в течение второго большого такта.

Рассмотрим работу предлагаемого сумматора на примере сложения двух независимых пар слагаемых +8+4 и — 9+6, представленных в фазо-импульсном десятичном коде.

На временной диаграмме, представленной на фиг. 2, обозначены:

22 — серия тактирующих импульсов, где 0, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 — малые такты фазо-импульсного кодирования; а, б, в, г — большие такты;

23 — слагаемые +8 и +6, представленные в фазо-импульсном коде;

24 — слагаемые +4 и — 9, представленные в фазо-импульсном коде;

25 — сигналы, несущие информацию о слагаемых +8 и +6 в число-импульсном коде;

26 — сигналы, несущие информацию о слагаемых +4 в число-импульсном дополнительном коде (— 6 доп.) и (— 9) в число-импульсном коде;

27 — результат суммирования первой пары слагаемых (+2) в фазо-импульсном

20 з"

Зд

43

Я коде и результат суммирования второй пары слагаемых (+7 доп.) в фазо-импульсном дополнительном коде;

28 — сигнал, I:åñóøIIé информацию о переносе в старший разряд;

29 — с.н-нал, несу1цнй информацию о заеме из старшего разряда.

В течение большого такта «а» по каналам

16 и 15 на вход сумматора поступают сигналы, несущие информацию о слагаемых соответственно +4 н +8 в фазо-импульсном десятичном коде. Сигнаl, несущий информацию о знаке «плюс» первого слагаемого (+4), поступает по шине 9 на вход преобразователя 3 фазо-импульсного кода в число-импульсный.

Так как слагаемое, поступающее на отрицательный вход сумматора, имеет положительный знак, то в преобразователе 3 это слагаемое преобразуется нз фазо-импульсного кода в число-импульсный дополннтельньш код.

И|формация о слагаемом +4 в число-импульсном дополннтельHoм коде (— 6 доп.) поступает на вход элемента «И» 5. Полярность импульсов, несущих информацию о слагаемом (— 6 доп.), обратна полярности тактирующих импульсов, что дает возможность запретить в элементс «И» 5 такое количество тактирующих импульсов, каким выражено число импульсов, представляющее дополнительный код слагаемого (— 6 доп.).

Таким образом, за время большого такта

«а» на вхо", элемента «ИЛИ» 6 поступает число импульсов, равное разности числа тактирующих импульсов и числа импульсов, представляющих дополнительный код слагае»oI.o (— 6 доп.). В то же время на вход преобразователя 4 фазо-импульсного кода в число-импульсный поступает сигнал, несущий информацгио о знакс «плюс» второго слагаемого +8. Так как слагаемое, поступающее на положительный вход сумматора, имеет положительный знак, то нет необходимости получать дополнительный код его.

Слагаемое +8 преобразуется из фазо-импульсного кода в число-импульсный и поступает на вход элемента «ИЛИ» 6. Импульсы, несущие информацию о слагаемом +8, сдвинуты на половину периода относительно тактирующих импульсов, что дает возможность на выходе элемента «ИЛИ» 6 получить суммарное количество импульсов, представляющих алгебраическую сумму слагаемых (одно в прямом, другое в дополнительном коде) и числа тактирующих импульсов за время одного большого такта.

Это суммарное количество импульсов поступает на счетный вход фазо-импульсного многоустойчивого элемента 2.

Изменение числа тактирующих импульсов за время одного большого такта на величину, равную алгебраической сумме двух слагаемых (+8. — 6 доп.), сдвнгаст фазу импульсов на выходе фазо-импульсного многоустойчивого элемента 2 ко времени малого такта «г» фазо-импульсного кодирования информации.

493 947

Результат суммирования (+2) в фазо-импульсном десятичном коде передается на вход сумматора в течение большого такта «б» В течение этого же большого такта с выхода узла 7 выработки переноса передается импульс переноса в старший разряд. Узел выработки импульсов переноса, как уже говорилось ранее, может быть построен на основе фазо-импульсного многоустойчивого элемента и триггера опроса переноса. В течение большого такта «а» слагаемые +8 и +4 в число-импульсном прямом коде передаются на входы узла 7 выработки импульсов переноса, где импульсы, несущие информацию об одном слагаемом (+8), сдвигаются по отношению к импульсам, несущим информацию о другом слагаемом (+4), на половину периода малого такта фазо-импульсного кодирования, что дает возможность фазо-импульсному десятичному элементу сработать, если количество импульсов, представляющих сумму первого и второго слагаемого, больше или равно 10. При этом следует учесть, что узел 7 выработки импульсов переноса будет работать только в том случае, если знаки слагаемых одинаковы.

Процесс суммирования второй пары слагаемых (— 9, +6) примера не имеет принципиальных отличий от описанного выше, за исключением следующих моментов. Во-первых, нет необходимости вырабатывать дополнительный код слагаемого, так как слагаемое (— 9) с отрицательным знаком поступает на отрицательный вход, а слагаемое (+6) с положительным знаком поступает на положительный вход сумматора. Во-вторых, в узле 1 выработки импульсов заема в течение большого такта «г» вырабатывается импульс заема, так как слагаемые имеют разные знаки и абсолютная величина слагаемого (— 9) больше абсолютной величины слагаемого (+6).

Результат суммирования второй пары слагаемых (— 9, +6) в дополнительном коде (+7 доп.) передается в течение большого такта «г».

Появление импульса заема на выходе схемы 1 указывает на знак «минус» результата. Как видно из приведенных примеров сложения, весь процесс суммирования двух слагаемых длится два больших такта, после чего фазо-импульсный многоустойчивый элемент 2 устанавливается в нулевое состояние.,1

Зо

Формула изобретения

Десятичный сумматор, содержащий фазоимпульсный многоустойчивый элемент, nep""„»ûé н второй входы которого соединены соответственно с шиной установки в «0» и выходом элемента «ИЛИ», а первый и второй выходы — соответственно с шиной суммы устройства и с первым входом узла выработки импульсов заема, второй вход которого подключен к шине опроса заема, а выход — к шине импульсов заема в старший разряд, причем первый вход элемента «ИЛИ» соединен с выходом элемента «И», подключенного входами соответственно к шине тактовых импульсов и к шине импульсов заема, второй вход — с шиной импульсов переноса, а третий вход — с выходом преобразователя фазоимпульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого подключены соответственно к шине тактовых импульсов, к шине второго слагаемого и к шине импульсов опорной частоты, и узел выработки импульсов переноса, вход которого соединен с шиной опроса переноса, а выход — с шиной импульсов переноса в старший разряд, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит дополнительный преобразователь фазо-импульсного кода в число-импульсный, с первого по третий входы которого соединены соответственно с шиной тактовых импульсов, с шиной первого слагаемого и с шиной импульсов опорной частоты, а первый и второй выходы — соответственно с дополнительным входом элемента «И» и первым дополнительным входом узла выработки импульсов переноса, второй дополнительный вход которого соединен с дополнительным выходом преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный, третий дополнительный вход — с шиной знака первого слагаемого, к четвертому входу дополнительного преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный код и к первому дополнительному входу узла выработки импульса заема, а четвертый дополнительный вход — к шине знака второго слагаемого, к дополнительному входу преобразователя фазо-импульсного кода в число-импульсный и ко второму дополнительному входу узла вгяработки импульсов заема.

4Я1Я47

4 uz f а 3 8 г

0".6755ВЗ."1„.c:Р 7-,:."-:.И3211387.= . Я2, Р 87 4 г И

22 яыыд уддддддхи,иди,у.удод„

25

- 1ял

27 epeac

Заем

Корректор А, Степанова

Редактор Б. Нанкина

Подписное

Тираж 679

Заказ 113/6

Изд. № 1982

Типография, пр. Сапунова, 2

2б — - — о упл

Составитель В. Белкин

Техред Е. Митрофанова