CS213086B1 - Zapojení víceúčelového obvodu pro digitální zařízení - Google Patents

Abstract

Vynález řeSÍ problém konstrukce víceúčelového obvodu, který je použitelný u celé řady přístrojů jednoduchých, například vratného čítače, sčítačky, odčítačky atd., ale také kombinovaných, tj. vytvořených kombinací přístrojů vpředu uvedených. Podstatou zapojení obvodu podle vynálezu je skupina 4 hradel pro vytvoření logického součinu, skupina 4 hradel pro vytvoření negovaného logického součtu, jedno hradlo osmivstupové pro vytvoření logického součinu a jeden bistabilní klopný obvod typu D. Úplné zapojení má celkem 17 vstupů a 4 výstupy. Zapojení je použitelné ve výpočetní technice, automatizační a řídicí technice.

Description

Vynález se týká zapojení víceúčelového obvodu pro digitální zařízení, které je použitelné pro konstrukci různých přístrojů, jako je vratný čítač, sčítačka, odčítačka, pří^padně obvody pro vytváření dvojkového nebo dekadického komplementu čísla, dále obousměrný . posuvný registr, násobička, převodník kódů. Tohoto víceúčelového obvodu lze ověem použít také pro zařízení vytvořené kombinací uvedených přístrojů.

Stávající známá zapojení, náležející do stejné kategorie jako zapojení podle vynálezu a jemu nejbližší, lze rozdělit do dvou skupin. Do první skupiny náleží vratné čítače a do druhá skupiny aritmeticko-logické jednotky.

Obvody prVní skupiny jsou schopná prováděťmalý počet funkcí: čítání vpřed, čítání zpět, nastavení a nulování.

Obvody druhé skupiny mají větší funkční rozsah; mohou realizovat celou řadu aritmetických a logických funkcí, ala příslušná zařízení je nutné doplnit registry dat a jeho struktura je podstatně složitější. Naopak je výhodou, že operační rychlost je vysoká.

Jeden obvod patřící do první skupiny má dva vstupy pro přenos z nižších řádů, tj. pro čítání vpřed a zpět, dále vstupy dat pro nastavení, vstup pro nulování, vstup nastavení, dva výstupy pro přenos do vyšších řádů, tj. pro čítání vpřed a zpět a čtyři výstupy Q_a, Q_b» S^yř jednotlivých· klopných obvodů.

Podrobná popisy obvodů druhá skupiny jsou uvedeny v katalozích příslušných firem.

Podstatou zapojení víceúčelového obvodu pro digitální zařízení, která je použitelná pro konstrukci různých přístrojů, jako je vratný čítač, sčítačka, odčítačka, případně obvody pro vytváření dvojkového nebo dekadického komplementu čísla, dále obousměrný posuvný registr, násobička, převodník kódů, jakož pro konstrukci zařízení, které je vytvořeno kombinací uvedených přístrojů, podle vynálezu je, že první vstup pro přenos z nižších řádů při čítání vpřed je připojen ke třetímu vstupu prvního hradla pro vytvořeni negovanél ho logického součinu a zároveň ke třetímu vstupu pátého hradla pro vytvoření logického součinu. Druhý vstup pro volbu funkce je připojen ke druháku vstupu prvního hradla pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu hradla pro vytvoření negovaného logického součtu. Třetí vstup pro posun registru vpřed je připojen k prvnímu vstupu druhého hradla pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen ke druhému vstupu hradla pro vytvoření negovaného logického součtu. Čtvrtý vstup pro posun registru zpět ja připojen k prvnímu vstupu třetího hradla pro vytvořeni logického součinu, jehož výstup je připojen ke třetímu vstupu hradla pro vytvoření negovaného logického součtu. Pátý vstup pro nastavení registru je připojen k prvnímu vstupu čtvrtého hradla pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen ke Čtvrtému vstupu hradla pro vytvoření negovaného logického součtu, šestý vstup pro přenos z nižších řádů při čítání zpět je připojen k prvnímu vstupu druhého hradla pro vytvoření negovaného logického součtu a zároveň k šestému vstupu pátého hradla pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen k hodinovému vstupu bistabilního klopného obvodu typu D. První vstup prvního hradla pro vytvoření logického součinu je připojen ke druhému vstupu třetího hradla a zároveň k přímému výstupu bistabilního klopného obvodu typu D a ke druhému výstupu zapojení. Sedmý vstup pro posun registru vpřed je připojen ke druhému vstupu druhého hradla pro vytvoření logického eóučinu. Osmý vstup pro posun registru zpět je připojen ke druhému vstupu třetího hradla pro vytvoření logického součinu. Devátý vstup pro nastavení registru je připojen ke druhému vstupu čtvrtého hradla pro vytvoření logického součinu. Desátý vstup pro přetvoření čísla na jeho komplement při čítání vpřed je připojen ke čtvrtému vstupu pátého hradle pro vytvoření logického součinu. Jedenáctý vstup pro přetvoření čísla na jeho komplement při čítání zpět je připojen k pátému vstupu pátého hradle pro vytvoření logického součinu. Dvanáctý vstup, odčítácí, při čítání vpřed, je připojen k sedmému vstupu pátého hradla pro vytvoření logického součinu a zároveň ke druhému vstupůdruhého Hradla pro vytvoření negovaného logického součinu. Třináctý vstup, odčítací, při čítání zpět,je připojen k osmému vstupu pátého hradla pro vytvoření logického součinu a zároveň ke třetímu vstupu druhého hradla pro vytvoření negovaného logického součinu. Patnáctý vstup, přlčítací, při čítání vpřed, je připojen ke druhému vstupu pátého hradle pro vytvoření logického eoučinu a zároveň ke druhému vstupu prvního hradla pro vytvoření negovaného logického součinu. Šestnáctý vstup, sečítací, při čítání zpět, je připojen k prvnímu .k vstupu pátého hradla pro vytvoření logického součinu a zároveň prvnímu vstupu prvního hradla pro vytvoření negovaného logického součinu, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu třetího hradla pro vytvoření negovaného logického eoučinu, jehož výetup je připojen k prvnímu výstupu zapojení pro přenos při čítání vpřed. Čtrnáctý vstup je připojen ke vetupu pro nulování bistabllního klopného obvodu typu D. Sedmnáctý vstup je připojen ke vstupu pro nastavení bistabllního klopného obvodu typu D. Výetup druhého hradla pro vytvoření negovaného logického součinu ja připojen ke druhému vstupu čtvrtého hradle pro vytvoření negovaného logického součinu, jehož první vstup je připojen k negovanému výstupu bistabllního klopného obvodu typu D a zároveň k třetímu výstupu, zatímco výetup hradla pro vytvoření negovaného logického součtu je připojen ke vetupu dat blatabilního klopného obvodu typu D. Výstup čtvrtého hradle pro vytvořeni negovaného logického eoučinu je připojen ke čtvrtému výstupu pro přenos při čítání zpět.

Hlavni výhodou zapojeni podle vynálezu je jeho relativní jednoduchost ve srovnání ae zapojením, které by při použití stávajících dostupných přístrojů bylo schopno provádět aspoň stejný počet druhů činnosti. Náklady spojené a realizací zařízení zapojeného podle vynálezu jsou ovšem také výrazně nižší, než v případě pořízení souboru přístrojů schopných plnit aspoň stejný soubor činností.

Zařízení zapojené podle vynálezu dává kromě jiného například možnost předzpracování průběžně změřených dat, případně informací, za účelem jejich ekonomického ukládání do paměti, z níž mohou být později předány k dalšímu podrobnému zpracováni.

Na výkresu je znázorněno schéma zapojení víceúčelového obvodu pro digitální zařízení.

První vstup 12 pro přenos z nižěích řádů při čítání vpřed je připojen ke třetímu vetupu prvního hradla £ pro vytvoření negovaného logického eoučinu a zároveň ke třetímu vetupu pátého hradla 2 pro vytvoření logického eoučinu.

Druhý vstup 13 pro volbu funkce je připojen ke vetupu prvního hradla 1 pro vytvoření logického součinu, jehož výetup je připojen k prvnímu vetupu hradla 6 pro vytvořeni negovaného logického součtu.

Třetí vstup 14 pro funkci registru vpřed je připojen k prvnímu vetupu druhého hradla 2 pro vytvoření logického eoučinu.

čtvrtý vstup 15 pro funkci registru zpět je připojen k prvnímu vetupu třetího hradle 2 pro vytvoření logického součinu. <

213 086

Pátý vstup 16 pro nastavení registru je připojen k prvnímu vstupu čtvrtého hradla 4 pro vytvoření logického součinu.

Šestý vstup 17 pro přenos z nižších řádů při Čítání zpět je připojen k prvnímu vstupu druhého hradla 8 pro vytvoření negovaného logického součinu a zároveň k Šestému vstupu hradla g.

Sedmý vetup 18 pro posun registru vpřed je připojen ke druhému vstupu hradla 2, jehoS výstup je připojen ke druhému vstupu hradla 6.

Osmý vstup 19 pro posun registru zpět je připojen ke druhému vstupu hradla 3, jehož = výstup je připojen ke třetímu vstupu hradla 6.

Devátý vstup 20 pro nastavení registru je připojen ke druhému vstupu čtvrtého hradla 4 pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen ke čtvrtému vstupu hradla 6.

Desátý vstup 21 pro komplementaci obsahu paměťové buňky při čítání vpřed je připojen ke čtvrtému vstupu hradla g.

Jedenáctý vstup 22 pro komplementaci obsahu paměťové buňky při čítání zpět je připojen k pátému vstupu hradla g. .

Dvanáctý vstup 23. odčítací, při čítání vpřed, je připojen k sedmému vstupu hradla g a zároveň ke druhému vstupu hradla 8.

Třináctý vstup 24. odčítací, při čítání zpět, je připojen k osmému vstupu hradla g a zároveň ke třetímu vstupu hradla 8.

Čtrnáctý vstup 25 je připojen k nulováčímu vstupu R bistabilního klopného obvodu g typu D.

Patnáctý vstup 26, přičítací, při čítání vpřed, je připojen ke druhému vstupu hradla g a zároveň ke druhému vstupu hradla g.

Šestnáctý vstup 27. přičítací, při čítání zpět, je připojen k prvnímu vstupu hradla g a zároveň k prvnímu vstupu hradla g.

Sedmnáctý vetup 28 je připojen ke vstupu S pro nastavení obvodu g.

První výstup 29 pro přenos do vySSích řádů při čítání vpřed je spojen s negovaným výstupem třetího hradla 10 pro vytvoření negovaného logického součinu.

Druhý výstup 30 je přímým výstupem £ obvodu g.

Třetí výstup 31·je negovaným výstupem 2 obvodu g.

čtvrtý výstup 32. pro přenos do vySSích řádů při Čítání zpět, je spojen s negovaným výstupem čtvrtého hradla 11 pro vytvoření negovaného logického součinu.

První vstup hradla 1 je připojen k přímému výstupu £ obvodu g, který je zároveň připojen ke druhému přímému výstupu 30 obvodu g a k druhému vstupu třetího hradla 10 pro vytvoření negovaného logického součinu. První vetup hradla 10 je připojen k výstupu hradla g a výetup hradla 10 je připojen k prvnímu výstupu 29 pro přenos do vyšších řádů při čítání vpřed.

Vstup dat D obvodu g je připojen k výstupu hradla 6. Vstup C je připojen k výstupu hradla g·, negovaný výstup 2 obvodu g je připojen k třetímu negovanému výstupu 31 obvodu g a zároveň k prvnímu vstupu čtvrtého hradla 11 pro vytvořeni negovaného logického součinu. Druhý vstup hradla 11 je připojen k výstupu hradla 8, jehož výstup je připojen ke čtvrtému výstupu 32 pro přenos do vyšších řádů při čítání zpět.

213 ΟΒβ

Zapojení podle vynálezu může být takto činná: zaprvé jako jednosměrný čítač vpřed, zadruhé jako jedmosněrný čítač zpět, zatřetí pro přičtení jednobitová informace na prvním přičítacím vstupu 26 při čítání vpřed, začtvrtá -pro přičteni jednobitová informace na druhém přičítacím vstupu 27 při čítání zpět, zapátá při odečtení jednobitová informace na prvním odčítacím vstupu 23 při čítáni vpřed, zaěestá pro odečtení jednobitová informace na druhám odčítacím vstůpu 24 při čítání zpět, zasedmá pro komplementaci obsahu paměťová buňky při čítání vpřed, zaosmá pro komplementaci obsahu paměťová buňky při čítání zpět, zadevátá pro nastavení obsahu paměťové buňky, přičemž se provede bui nastavení libovolného počátečního etavu v každém stupni řetězce tvořícího čítač, nebo posunuti informace v posuvném registru zpět.

Nastavení počátečního etavu nebo posun informace v posuvnám registru se přitom provede přivedením pracovního impulzu na desátý vstup 21 nebo na jedenáctý vstup 22 pro komplementaci obsahu paměťové buňky při čítání vpřed nebo zpět. 0 tom, který z případů vpředu uvedených nastane, zn. nastavení libovolného počátečního stavu v každém stupni řetězce tvořícího čítač nebo posunutí informace v posuvném registru vpřed, případně vzad, nebo komplementace obsahu paměťové buňky, rozhoduje, na který ze vstupů 13. 14. 15. 16 je přiváděna úroveň logické jedničky.

V případě, že je úroveň logické jedničky přiváděna na vstup 12, funguje obvod 2 j°ko obvod typu T a celý obvod umožňuje a realizuje funkce popsaná v odstavcích zaprvé” až zasedmá.

V případě, že je úroveň logické jedničky přivedena na vstup 14. registr funguje vpřed, je-li úroveň logické jedničky přivedena na vstup 15. registr funguje zpět a je-li úroveň logické jedničky přivedena na vstup 16, provádí ee nastavení registru. Přitom ověem je rozhodující, jaké signály se přivádějí na vstupy 18, 19. 20.

Spouětění funkce se děje zavedením pulzu na vstup 21 nebo 22.

Jednotlivé základní druhy činnosti obvodu podle vynálezu lže provádět pouze postupně, nikoliv současně, a přitom je nutné splnit dvě základní podmínky: zaprvé nejdříve nastavit logické úrovně na nevyužitých vstupech způsobem vpředu uvedeným a teprve potom pracovní úrovně na použitých vstupech zapojení obvodu, zadruhé provozovat vždy pouze jedinou činnost v daném funkčním kroku. Jednotlivé funkční kroky musí být od sebe odděleny stavem, při němž ne věech spouštěcích vstupech je zavedena úroveň logické jedničky. Týká ae to vstupů 12,

21» 21, 22, 22» 21. Ιέ. 22·

Činnost obvodu při čítání vpřed: činnosti ae zúčastňuje vstup 12, obvod vstupy 22, 28, hradla 2» 1» 12, i, 2 ^a výstupy 2g, 22» 21· Úroveň logické nuly je na vstupech 1$, 1·!,

16. Úroveň logické jedničky je na vstupech 12, 12, 21, 22, 22, ££, 2g, 26, 2J, 28.

činnost obvodu při Čítání zpět: činnosti se zúčastňuje vstup 17. obvod 2» vstupy 22, 28, hradla 8, J, 11, 1, 6 a výstupy 22» 21» 12· Úroveň logické nuly je na vstupech 1£, 1*>,

16. Úroveň logické jedničky je na vstupech 12, 12» 21. 22. 22, 24. 26, 27. 25. 28.

činnost obvodu při přičítání první informace k obsahu paměťové buňky: činnosti se zúčastňují vstupy 12 , 22 , 28, 26, obvod 2» hradla 2» 2» 12» 1» 2 ^a výstupy 2g, 22» 21· Úroveň logické nuly je na vstupech 14. 15. 16. Úroveň logické jedničky je· na vstupech

12. II, 21» 22» 22, 2á. 22, 22. 2S·

213088

Činnost obvodu při přičítání druhé informace k obsahu paměťové buňky: činnosti se zúčastňuji vstupy 12. 25. 28. 27. obvod g, hradle 8, g, 11, 1,6a výstupy 30, 31. 32. Úroveň logické nuly je na vstupech 14. 15. 16. Úroveň logické jedničky je na vstupech 13, lg,

Sí· SS· Sí· Si· Sé· Sž· SS· činnost obvodu při odčítání první informace od obsahu paměťové buňky: činnosti se zúčastňují vstupy lg, 2g, 28, 2g, obvod g, hradla g, g, 10, 1, 6 a výstupy 2g, 30, 31, Úroveň logické nuly je na vstupech 14, lg, 16. Úroveň logické jedničky je na vstupech 12. II» žl» 22» 24, 26, 2g, 2g, 28.

činnost obvodu při odčítání druhé informace od obsahu paměťové buňky: činnosti se zúčastňují vstupy 17. 25. 28. 24. obvod g, hradla 8, g, 11. 1, 6 a výstupy 30. 31, 32. Úroveň logické nuly je na vstupech 14, lg, 16. Úroveň logické jedničky je na vstupech 12, 12, 21, 22, 2g, 26, 2g, 2g, 28.

činnost obvodu při změně obsahu paměťové buňky na jednotkový element: činnosti se zúčastňuje vstup 21 pro přetvoření čísla na jeho komplement při čítání vpřed a/nebo vstup 22 pro přetvoření čísla na jeho kOmplemeftt při čítání zpět, dále obvod 9 a hradla g, 1, 6 a výstupy 30, 31. Úroveň logické nuly je na vstupech 14, 15, 16. Úroveň logické jedničky je ns vstupech 12, lg, lg, 2g, 24, 26, 2g, 2g, 28.

činnost obvodu při nastavení paměťové buňky na zvolený logický stav, v němž je zahrnut posun registru vpřed nebo zpět: činnosti se zúčastňuje vstup 18 a/nebo vstup 19 a/nebo vstup 20 nebo vstup 21, obvod g, hradlo £ nebo hradlo g nebo hradlo £, hradla 6, g a výstup 30 nebo výetup 31. Úroveň logické nuly je na vstupu lg. Úroveň logické jedničky je na vstupu 14 nebo na vstupu 15 nebo na vstupu 16 a déle ne vstupech 12. lg, 23. 24. 26,

2g, 25,.28.

Každý ze vstupů 14. lg, 16 je při věech druzích činnosti zaměnitelný se vstupy 18, lg, 20 a každý z těchto vstupů je použitelný pro volbu tří druhů činnosti obvodu podle vynálezu.

Využití zapojení podle vynálezu je Široké, neboť zapojení lze použít jak pro konstrukci zařízení jednoduchého, tak pro zařízeni komplikovaná a kombinovaná, která jsou schopná provádět různé kombinace činnosti β tak realizovat velmi náročné, složité digitální operace. Z hlediska rozsahu modifikací zapojení podle vynélezu nelze nijak vymezit jejich počet ani jejich druhy. Zapojení je univerzálně použitelné.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení víceúčelového obvodu pro digitální zařízení, které je použitelné pro konstrukci různých přístrojů, jako je vratný čítač, sčítačka, odčítačka, případně obvody pro vytvářeni dvojkového nebo dekadického komplementu čísla, dále obousměrný posuvný registr, násobička, převodník kódů, jakož pro konstrukci zařízení, které je vytvořeno kombinaci uvedených přístrojů, vyznačené tím, že první vstup (12) pro přenos z nižSích řádů při čítání vpřed je připojen ke třetímu vstupu prvního hradla (5) pro vytvoření negovaného logického součinu a zároveň ke třetímu vstupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického SOUČinu, druhý vstup (13) pro volbu funkce je připojen ke druhému vstupu prvního hradla (1) pro vytvoření logického součinu, jehož výetup je připojen k prvnímu vstupu hradla (6)

   213 Οββ pro vytvoření negovaného logického součtu, třetí vstup (14) pro posun registru vpřed je připojen k prvnímu vstupu druhého hradla (2) pro vytvoření' logického součinu, jehož výstup je připojen k druhému vstupu hradla (6) pro vytvoření negovaného logického součtu, čtvrtý vetup (15) pro posun registru zpět je připojen je připojen k prvnímu vstupu třetího hradla (3) pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen ke třetímu vstupu hradla (6) pro vytvoření negovaného logického součtu, pátý vstup (16) pro nastavení registru je připojen k prvnímu vetupu čtvrtého hradla (4) pro vytvoření logického součinu, jehož výstup je připojen ke čtvrtému vstupu hradla (6) pro vytvoření negovaného logického součtu, šestý vstup (17) pro přenos z nižších řádů při číténí zpět je připojen k prvnímu vetupu druhého hradla (8) pro vytvoření negovaného logického součinu a zároveň k šestému vstupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu, jehož výatup je připojen k hodinovému vetupu (C) blstabilního klopného obvodu (9) typu S, zatímco první vstup prvního hradla (1) pro vytvoření logického součinu je připojen ke druhému vstupu třetího hradla'(10) a zároveň k přímému výstupu (Q) biatabilního klopného obvodu (9) typu D a ke druhému výstupu (30) zapojení, sedmý vstup (18) pro posun registru vpřed je připojen ke druhému vstupu druhého hradla (2) pro vytvoření logického součinu, osmý vstup (19) pro posun registru zpšt je připojen ke druhému vetupu třetího hradla (3) pro vytvoření logického součinu, devátý vetup (20) určený pro nastavení registru, je připojen ke druhému vstupu čtvrtého hradla (4) pro vytvoření logického součinu, desátý vstup (21) pro přetvoření čísla na jeho komplement při čítání vpřed je připojen ke čtvrtému vstupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu, jedenáctý vstup (22) pro přetvoření čísla na jeho komplement při čítání zpět je připojen k pátému vstupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu, dvanáctý vstup (23), odčítací, při číténí vpřed, je připojen k sedmému vetupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu a zároveň ke druhému vstupu druhého hradla (8) pro vytvoření negovaného logického součinu, třináctý vetup (24), odčítací, při*číténí zpět, je připojen k osmému vstupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu a zároveň ke třetímu vstupu druhého hradla .(8) pro vytvoření negovaného logického součinu, patnáctý vstup přičítací (26) při čítání vpřed je připojen ke druhému vetupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu a zároveň ke druhému vetupu prvního hradla (5) pro vytvoření negovaného logického součinu, šestnáctý vetup (27), aečítací, při čítání zpět, je připojen k prvnímu vetupu pátého hradla (7) pro vytvoření logického součinu a zároveň k prvnímu vetupu prvního hradla (5) pro vytvoření negovaného logického součinu, jehož výatup je připojen k prvnímu vetupu třetího hradla (10) pro vytvoření negovaného logického součinu, jehož výstup je připojen k prvnímu výstupů (29) zapojení pro přenoe při čítání vpřed, čtrnáctý vstup (25) je připojen ke vetupu (B) pro nulování biatabilního klopného obvodu (9) typu D, sedmnáctý vstup (28) je připojen ke vetupu (S) pro nastavení biatabilního klopného obvodu (9) typu D, výstup druhého hradla (8) pro vytvoření negovaného logického součinu je připojen ke druhému vetupu čtvrtého hradla til) pro vytvoření negovaného logického součinu, jehož první vstup je připojen k negovanému výstupu (Q) blstabilního klopného obvodu (9) typu D a zároveň k třetímu výstupu (31), zatímco výstup hradla (6) pro vytvoření negovaného logického .součtu je připojen ke vetupu (D) dat blstabilního klopného obvodu (9) typu D a výstup čtvrtého hradla (11) pro vytvoření negovaného logického součinu je připojen ke čtvrtému výstupu (32), pro přenos při číténí zpět.

   1 výkres