SU1238069A1 - Вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может найти применение дл  выполнени  множительных и делительных операций над врем - импульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства в режиме умножени  врем импульсных сигналов. Устройство содержит первый счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые входы - к шинам ввода первого и второго врем импульсных сигналов соответственно , первый и второй элементы ИЛИ, второй счетчик, вход которого подключен к выходу второго элемента И, третий и четвертый элементы И, п тый элемент И, один из входов которого соединен с шиной установки режима Делени , а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, вькод которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого  вл етс  выходом устройства Новым в устройстве  вл етс  то, что в него дополнительно включены сумматор, регистр , четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый, второй и третий счетчики выполнены с возможностью параллельного заноса информации, а второй счетчик, кроме того, - с возможностью реверсивного счета, Причем выходы разр дов второго счетчика , начина  с второго, соединены с соответствующими информационными входами разр дов первого счетчика, выходы которого подключены к информационным входам разр дов второго счетчика и к первой группе входов сумматоров . Начина  с второго входа, выходы сумматора подключены к входам регистра, а выходы регистра - к второй группе входов сумматора и к информационным входам разр дов третьего счетчика, счетный вход которого соединен с управл ющим входом второго счетчика Вход задани  режима которого соединен с управл ющим входом третьего счетчика и с шиной установки режима Умножение. Выход переполнени  подключён к второму входу третьего элемента ИЛИ, а выход перво- то разр да соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого, подключен к шине установки режима Деление, а выход - к третьему входу второго элемента И и через элемент НЕ - к управл ющему входу первого счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И. Выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы (С (О N5 СО оо о C3t со

Description

входов сумматора. Шина ввода первого сигнала и с вторым входом второго врем импульсного сигнала соединена с элемента ИЛИ, выход которого соеди вторым входом п того элемента И, йен с первым входом четвертого элес первым входом второго элемента ИЛИ .п.й

и с одним из входов третьего элемента И, другой вход которого соединен с шиной ввода второго врем импульсного

«СП дсрвим илидом четиертогс мента И, второй вход которого подклю чен к выходу генератора импульсов, а выход - к управл ющему входу реги Л Q 1 TJTT

а стра

1 ил.

Изо&ретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  выполнени  множительных и делительных операций над врем - импульсными сигналами с представлением результата в цифровой форме.

Цель изобретени  - повышение бы- .стродействи .

На чертеже представлена функциональна  схема вычислительного устройства .

Устройство содержит первый счетчик 1, сумматор 2, второй счетчик 3, первый элемент И 4, элемент НЕ 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 и п тый 9 элементы И, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы ИЛИ, регистр 14, третий счетчик 15, генератор 16 тактовых импульсов, вход 17 первого числа устройства, вход 18 второго числа устройства, вход 19 установки режима Умножение устройства и вход 20 установки режима Деление устройства , причем выход генератора 16 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого 4, второго 6 и третьего 7 элементов И, второй вход .первого элемента И 4 соединен с входом 17 первого числа устройства, второй вход второго элемента И 6 соеди- с входом 18 второго числа устройства , выход второго элемента И 6 соединен со счетным входом второго счетчика 3, вход 20 установки режима Деление устройства соединен с первым входом четвертого элемента И 8, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 10, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика 15, информационные входы которого соединены соответствено с информационными входами второй группы сумматора 2 и с разр дными

сигнала и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соеди йен с первым входом четвертого эле-- -- .п.й

«СП дсрвим илидом четиертогс мента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к управл ющему входу реги Л Q 1 TJTT

а стра

1 ил.

выходами регистра 14, информахщонные входы которого соединены соответственно с разр дными выходами сумматора 2, разр дные выходы (начина  с

второго) второго счетчика 3 соединены соответственно с информационными выходами первого счетчика 1, разр дные выходы которого соответственно - с информационными входами второго

счетчика 3 и с информационными входами первой группы сумматора 2, начина  с второго разр да, вход разрешени  записи регистра 14 соединен с выходом третьего элемента И 7, счет

5 ный вход третьего счетчика 15 соедн - нен с входом разрешени  записи информации в параллельном коде второго счетчика 3, выход переполнени  кото- рого соединен с вторым входом перво0 го элемента ИЛИ 10, а выход первого разр да соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом п того элемента И 9 и первым входом третьего

5 элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с входом 20 установки режима Деление устройства, а выход третьего элемента ИЛИ 12 соединен с третьим входом второго элемента И б

30 и с входом элемента НЕ 5, выход ко- .торого соединен с входом разрешени  записи информации в параллельном коде первого- счетчика 1, выход второго элемента ИЛИ 11 соединен с первым входом первой группы входов суммато - ра 2, входы 17 и 18 первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 13, выход которого соеди- до нен с вторым входом третьего элемента И 7 , вход 17 первого числа устройства соединен с вторыми входами четвертого 8 и п того 9 элементов И, первый вход п того элемента И 9 сое35

3

динен с входом 18 второго числа устройства , вход 19 установки режима Умножение устройства соединен с входом установки режима пр мого счета второго счетчика 3 и входом разрешени  записи информации в параллельном коде третьего счетчика 15, выход первого элемента И 4 соединен со счет

ным входом первого счетчика 1 о

Устройство работает следующим образом ,

Церед началом вычислени  все счетчики и регистр привод тс  в исходное состо ние (цепи сброса на чертеже не показаны).

Режим делени  врем импульсных сигналов . Этот режим задаетс  путем подачи разрешающего потенциала уровн  1 на вход 20 и потенциала уровн  О на вход элемента ИЛИ 10, При этом счетчики 1 и 15 перевод тс  в режим пр мого счета, В момент начала врем - импульсных сигналов Т, и Т (Т, ; Т ) открьшаютс  элементы И Аи 6, и на выходе элемента И 8 по вл етс  потенциал уровн  1, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управл ющий вход счетчика 3, перевод  его в режим параллельной записи и импульсы ;опорной частоты с выхода генератора 16 тактовых импульсов начинают поступать в счетчик I, формиру  в нем нарастающий код. При этом код, формируемый в счетчике 1, с выхода последнего заноситс  в счетчик 3„

В момент времени, соответствующий окончанию врем импульсного сигнала Т, поступление импульсов с выхода генератора 16 в счетчик 1 прекращаетс  и в нем фиксируетс  код N 0 Этот же код оказываетс  в счетчике 3 Одновременно на выходе элемента И 8 по вл етс  потенциал уровн  О, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управл ющий вход счетчика 3, перевод  его в режим вычитани . Переход потенциала с высокого к низкому уровню на выходе элемента ИЛИ 50 записывает 1 в счетчик 15, Это означает, что в больший временной интервал Т один раз уложилс  интервал Т. На счетный вход счетчика 3 через элемент И 6 продолжают поступать импульсы с выхода генератора 16 тактовых импульсов и его содержимое начинает уменьшатьс , В момент времени, когда содержимое счетчика 3 становитс  равным нулю, а это произойдет через врем  Т после поступлени  N, импуль0694

сов, на выходе переполнени  его по вл етс  импульс, который через элемент ИЛИ 10 поступает на управл ющий вход счетчика 3, заносит в него код

N. ИЗ счетчика 1 и записьгеаетс  в счетчик 15. Это означает, что в интервал еще раз уложилс  интервал Т. Дальнейша  последовательность работы устройства аналогична описанной выше до окончани  врем импульсного сигнала Т. В момент окончани  врем импульсного сигнала Т Элемент И 6 закрьгоаетс  и поступление импульсов в счетчик 3 прекращаетс ,

при этом в счетчике 15 фиксируетс  код, соответствующий целой части отношени  Т, а в счетчике 3 фиксируетс  остаток от делени .

Режим умножени  врем импульсньос

сигналов. Этот режим задаетс  путем подачи разрешающего потенциала 1 уровн  на вход 19 и потенциала О на вход 20 уровн . При этом счетчик 3 находитс  в режиме пр мого счета,

а счетчик 15 в режиме параллельной записи. В момент времени, соответствующий по влению первого Т и второго Tj врем импульсных сигналов на

выходе элемента И 9 по вл етс  потенциал уровн  1, который через

элемент ИЛИ I2 поступает на вход элемента НЕ 5, и тогда на управл ющем входе 1 по вл етс  потенциал уровн  0 что переводит его в режим пр мого счета; на выходе

элемента ИЛИ 11 по вл етс  потенциал уровн  1, который поступает на первый (младший 2 ) разр д первой группы входов сумматора 2; открЬша- ютс  элементы И 4, 6, 7 и импульсы опорной частоты с выхода генератора 16 начинают поступать в счетчики 1 и 3 и на управл ющий вход регистра 14 одновременно,

Первый импульс своим передним

фронтом, т.е. перепадом из О в 1, переписьшает код 00...01 из сумматора 2 в регистр 14, откуда этот код поступает на вторую группу входов сумматора 2 и в счетчик 15, а

задним фронтом, т.е. перепадом из 1 в О, записывает 1 в первый разр д счетчика 1, Выход первого разр да счетчика 1 (с весом 2) подключен к второму разр ду первой группы входов сумматора 2, выход п-го разр да счетчика 1 подключен к п+1 разр ду первой группы входов сумма- .тора 2. Поэтому после окончани 

первого импульса, пришедшего на вход счетчика 1, в регистре 14 (и в счетчике 15) устанавливаетс  код 00...01 т.е. 1 1, на первую группу входов сумматора 2 подаетс  код 00,,,011, а на его выходах оказьшаетс  код 00. ,...JOO, С приходом второго импульса на счетный вход счетчика 1 по вл етс  импульс и на выходе эле- мента И 7, и код 00... ЮО передним фронтом этого импульса записываетс  в регистр 14 и счетчик 15, а задним фронтом устанавливает в счетчике 1 код 00....10. После окончани .второ- го импульса в счетчике 15 фиксируетс  код 00..о..100, т.е. 2 4, на первую группу входов сумматора 2 поступает код 00„..101, на его выходах код ...1001 о Дальнейша  работа уст- ройства до момента окончани  меньшег из временных интервалов, происходит аналогично, . за счеттого, что по мере заполнени  счетчика 1 на первой группе входов сумматора 2 форми- руетс  последовательность нечетных чисел 2п-), а в сумматоре 2 происходит их последовательное сложение, в регистре 14 формируетс  код N п

п 11 (2п-1) 1+3+5+0..+ (2п-1).

h-(

Обозначим больший врем импульс- ный сигнал Т (Т, , T,j). Пусть пер- . вым окончилс  временной интервал Т (Т, Т), В момент времени, соответствующий окончанию интервала Т, элемент И 6 закрываетс , прохождение импульсов опорной частоты в счетчике 3 прекращаетс  и в чем фиксируетс  код N Т f . На выходах регистра 14 в этот момент находитс  код N , который поступает в счетчик 15 и на вторую группу входов сумматора 2.

Одновременно на выходе элемента И 9 по вл етс  потенциал уровн  О а на управл ющем входе счетчика 1 по вл етс  потенциал уровн  1 и счет- ч ик 1 переходит в режим параллельной записи. Выход второго разр да счетчика 3 подключен к входу первого (младшего ) разр да счетчика 1, выход п+1 разр да счетчика 3 подключен к входу п-го разр да счетчика 1. Поэтому код N записываетс  в счетчик 1 со сдвигом на один разр д влево. Так как выходы счетчика 1 подключены к первой группе сумматора 2 со сдвигом на один

разр д вправо, т.е. п-й выход к п+1 входу, то код N по вл етс  на первой группе входов сумматора 2 без сдвига. При этом код младшего разр да (с весом 2) счетчика 2 поступает на младший разр д первой группы входов сумматора 2 через элемент ИЛИ 11 так как с окончанием меньшего временного интервала (в данном случае Т) на выходе элемента И 10 по вл етс  потенциал низкого уровн 

Таким образом, в момент, соответствующий окончанию временного интер - вала Т,, на первой группе входов сумматора 2 оказываетс  зафиксированным код N- , на второй группе входов - код N , а на выходе - N г Первый импульс опорной частоты, пришедший после окончани  интервала Т, через элемент И 7 на управл ющий вход регистра.14, записывает в него код N-- + N , которьй поступает в счетчик 15 и на вторую группу сумматора 2. После поступлени  импульса опорной частоты на управл ющий вход регистра 14 в нем будет зафиксирован код N + 2N,, третьего N +3N и т.д.. ,

М 2

В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Tj, на выходе элемента ИЛИ 13 по витс  потенциал уровн  О, элемент И 7 закроетс  и в счетчике 15 зафиксируетс  код, равный

т, «г (-NT,)NV

где N - количество импульсов, при- шедших за второй Т врем импульсньй сигнал. Учитыва , что

N, f.-T, , N,

,

получим N (fЛ,(fЛг-foT,)fЛ

i

или

т N

NT NT

4 1

Таким образом, устройство заканчивает процесс умножени  к моменту окончани  большего врем импульсиого сигнала. KjpOMe того, момент окончани  вычислени  не зависит от частоты опорного генератора, а в режиме умножени  не играет роли, какой из врем - импульсных сигналов Т или Т больший .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый, второй и третий счетчики, первый, второй, третий, четвертый и п тый элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соеди- иен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И соединен с входом первого числа устройства, второй вход второго элемента И соединен с входом второго числа устройства, выход второго элемента И соединен со счетньт входом второго счетчика, вход установки режима Деление устройства соединен с первым входом чет- вертого элемента Иj выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, отличающе- е с   тем, что, с целью повьппени  быстродействи , в него зк -дены сумматор , регистр, четвертый элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем второй счетчик выполнен реверсивньм, разр дные выходы которого, начина  с второго, соединены соответственно с информационными входами первого счетчика, разр дные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второго счетчика и с информационными входами первой группы сумматора , начина  с второго разр да, разр дные выходы сумматора соединены соответственно с информационными вхо- дами регистра, вход разрешени  записи которого соединен с выходом третьего элемента И, а разр дные выходы регистра соединены соответственно с информационными входами третьего счетчика и информационными входами второй группы сумматора, счетный вход третьего счетчика соединен с входом разрешени  записи информации в параллельном коде второго счетчика выход переполнени  которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ а выход первого разр да - с первым входом второго элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом п того элемента И и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом установки режима Деление устройства, а выход третьего элемента ИЛИ соединен с третьим входом второго элемента И и, с входом элемента НЕ, выход которого соединен с входом разрешени  записи информации в параллельном коде первого счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом первой группы входов сумматора, входы первого и второго чисел устройства соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, вход первого числа устройства соединен с вторыми входами четвертого и п того элементов И, первый вход п того элемента И - с входом второго числа устройства, вход установки режима Умножение устройства - -с входом установки режима пр мого счета второго счетчика и входом разрешени  записи информации в параллельном коде третьего счетчика, выход первого элемента И соединен со счетнь м входом первого счетчика.

   Составитель В« Гусев Редактор М. Товтин Техред М.Ходанич Корректор Е.Сирохман

   3292/49

   Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб„, д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул„ Проектна , 4