SU1242938A1 - Вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в измерительно-информационных системах в качестве устройства обработки информации. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей квадратора за счет вычислени  функции произведени  двух чисел и функций суммы и разности квадратов двух чисел. Алгоритм работы устройства основан на операции возведени  в квадрат,, котора  в свою очередь реализуетс  .вычислением конечной суммы числового р да в соответствии с зависимостью т 2 (21-1) I + 3 + 5 + ...+ (2т-1). Сущность изобретени  заключаетс  в том, что .введение в устройство дополнительных коммутаторов позволило на одном счетчике получить числовые р ды дл  реализации перечисленных функций. В зависимости от положени  комму- TaTopJoB на выходе сумматора образуетс  та или ина  частична  сумма числового р да счетчика, что позвол ет .получать на выходном регистре значени  требуемых функций. 1 ил. с (О (Л 4 N) СО сс 00

Description

- 10

Изобретение относитс  к вычисГ- ительной технике и может быть испольовано в измерительно-информацион- ci -Ь - ::; ых системах в качестве устройства бработки информации.5

Цель изобретени  расширение ласса решаемых задач за счет вычисени  дополнительных функций: Z а + Ь Z а - Ъ

На чертежепредставлена функциональ а  схемавычислительного устройства.

Вычислительное устройство содерит и -разр дный счетчик 1(н-разр д- ость обрабатываемых чисел), дешифра ор -2, элемент ИЛИ 3, трехвходовой и

(и+2)-разр дный коммутатор 4, элемент 5, элемент ИЛИ 6, двухвходовой ком- утатор 7, элемент НЕ 8, дешифратор

9,элемент ИЛИ 10, элемент НЕ I1,

(2п+1)-разр дный сумматор 12, 20

элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, двухходовой коммутатор 14, ()-раз-  дный регистр 15, вход 16 начальной

установки устройства входы 17 и Г8

соответственно первого и второго - 25

аргументов устройства, первый 19 и

второй 20 входы управлени  типом one

рации и выход 21 устройства.

Устройствл работает следующим

образом.

Операци  возведени  в квадрат в

устройстве основана на реализации зазависимости

l+3+-5+... + (2m-) (2i-l).

1 1

ыполнение операции умножени  в устройстве сводитс  к выполнению, операции возведени  в квадрат меньшего из перемножаемых чисел и прибавлению этого меньшего числа к полученному 40 результату такое количество раз, которое равно разности между перемножаемыми числами:

m(k-m),при m i k;

k(m-k),пpи ,45

где m и k - перемножаемые числа.

Выполнение операции вычислени  суммы и разности квадратов двух чисел основано на реализации следую- щих зависимостей:50

сх .

Е (41-2),при а Ъ

1 Д

tс,

5: (41-2) + 21: (21-1),при

-Ьм а,ь 55

30

35

l

/

1-1

Перед операции новки уст рицательн счетчик 1 ютс  в ну

Вьтолн задаетс  второй 20 вом следу ние; 10 01 - вычи чисел; П ратов дву

При вы занных оп 19 и 20 у ды дешифр одном из гической тенциал л коде опер логическо выходе де дении в к вычислени сел - на- разности четвертом го выхода переключе при логич ратора 9 в положен пает инфо И 5, а пр элемента того выхо ет перекл что при поступает мента ИЛИ да элемен Информаци четвертог тупает на выхода ко вход деши навливает операций,

г (41-2) +:(2i-), при

1-1

1 С(М

а

О, при а - Ъ

s:(2i-i),

10

ci -Ь - ::; 5

и

20

25

40

45

50

55

30

35

; (21-1), при а Ъ

L

Перед началом выполнени  каждой операции на вход 16 начальной установки устройства подаетс  импульс отрицательной пол рности, по которому счетчик 1 и регистр 15 устанавливаютс  в нулевое состо ние.

Вьтолн ема  операци  в устройстве задаетс  сигнашами на первой 19 и второй 20 шине управлени  устройством следующим образом: 00 - умножение; 10 возведение в квадрат; 01 - вычисление суммы квадратов двух чисел; П - вычисление разности квадратов двух чисел.

При выполнении любой из вьше указанных операций код операции с шин 19 и 20 управлени  поступает на вхо-. ды дешифратора 9 и устанавливает на одном из его выходов цотенциал логической , а на остальных - потенциал логического О. Так, при коде операции умножени  потенциал логической I получают на первом выходе дешифратора 9, при возведении в квадрат - на втором, при вычислении суммы квадратов двух чисел - на- третьем, при вычислении разности квадратов двух чисел - на четвертом выходе. Информаци  с первого выхода дешифратора 9 управл ет переключением коммутатора 7 так, что при логической 1 на выходе дешифратора 9 коммутатор 7 устанавливаетс  в положение, когда на его выход поступает информаци  с выхода элемента И 5, а при логи- еском О - с выхода элемента ШШ 6. Информаци  с четвертого выхода дешифратора 9 управл ет переключением коммутатора 14 так, что при О на выход коммутатора.14 поступает информаци  с выхода элемента ИЛИ 6, а при 1 - с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮ1ЦЕЕЕ .ИЛИ 13. Информаци  с второго, третьего и четвертого выходов дешифратора 9 поступает на входы элемента ИЛИ 10, с выхода которого поступает на второй вход дешифратора 2, на котором устанавливает 1 при выполнении всех операций, кроме умножени .

3

Дешифратор 2 работает следующим образом.

При входной информации на первом втором входах 00, 10, 01, II на первом , втором, третьем и четвертом вы- ходах имеетс  соответственно 1000, 0100, 0010, 0001.

Информаци  с выхода данного дешифратора 2 управл ет переключением коммутатора 4 следующим образом: 1000 - на выход коммутатора 4 поступает содержимое счетчика , 0010 - на выход коммутатора 4 поступает содержимое счетчика 1, умноженное на два плюс единица;0001 - на выход коммутатора 4 поступает содержимое счетчика 1, умноженное на четыре плюс два.

При выполнении устройством операций умножени , вычислени  суммы и разности квадратов двух чисел числа в устройство поступают синхронно импульсами положительной пол рности по первому 17 и второму 18 информационным входам устройства. При выполне- НИИ устройством операции возведени  квадрат число в устройство поступает по первому информационному входу 17 импульсами положительной пол рности. При этом на второй информационный вход 18 подан сигнал О, который поступает на второй вход элемента И 5 и устанавливает его выход в нуль

Рассмотрим работу устройства при выполнении операции возведени  в квадрат. Коммутаторы 7 и 14 устанавливаютс  в такое положение, когда на их выходы поступает информаци  с выхода элемента ИЛИ 6, а коммутатор 4 - в положение, когда на его выход поступает содержимое счетчика 1, умноженное на два плюс единица. На сумматоре 12 происходит суммирование содержимого регистра 15 с информацией с выходов коммутатора 4.

Первый импульс числа, возводимого в квадрат, проход  через элемент ИЛИ 6, поступает на выходы коммутаторов 7 и 14. Задним фронтом / переходом уровн  сигнала с логической 1 в логический О этого импульса происходит запись результата суммировани  (...001) в регистр 15 и увеличение содержимого счетчика I на единицу. С приходом второго им- пульса числа по его заднему фронту происходит запись результата суммировани  (7770100) в регистр 15 и .

38 .4

увеличение содр-ржимого счетчика на единицу. Дальнейиа  работа устройства при выполнении операции возведени  в квадрат происходит aнaлoгIfчнo

При выполнении устройством операции вычислени  разности квадратов двух чисел коммутаторы 7 и 14 устанавливаютс  в положении, когда на их выход поступает информаци  соответственно с элемента ИЛИ 6 и элемета ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13. По приходу первых импульсов чисел на выходе комутатора 7 получают импульс положительной пол рности, равный по длительности импульсам на информационных входах 17 и 18 устройства на выходе коммутатора 14 информаци   не измен етс , т.е. на выходе имеетс  потенциал логического О. Задним фронтом импульса на счетном входе счетчика 1 его содержимое увеличиваетс  на единицу и равно ...0001. По приходу вторых импульсов чисел на выходе коммутатора 7 получают импул задним фрогттом которого содержимое счетчика 1 увеличиваетс  на единицу а на выходе коммутатора 14 информаци  не измен етс , т.е. на выходе имеетс  потенциал логического О. Дальнейша  работа устройства до момента прекращени  импульсов ,на одном из информационных входов I7 и 18 проходит аналогично. Когда на одном из информационных входов 17 и 18 прекрат тс  импульсы, это значит , что по этому входу поступало меньшее число и этот информационный вход до конца операции находитс  в нуле. Наличие нул  на одном из информационных входов 17 и 18 устанавливает выход элемента И 5 в нуль, который поступает на первый вход дешифратора 2. Наличие нул  на первом и единицы на втором входах дешифратора 2 устанавливает на его выходах информацию 0010, котора  переключает коммутатор на передачу содержимого счетчика, умноженного на два плюс единица. Следующий импульс большего из чисел проходит через элемент lUTli 6 на выход коммутатора 7, а также через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 на выход коммутатора 14. Задним фронтом этого импульса в регистр 15 записьюаетс  результат суммировани  содержимого регистра 15(...000) с информацией с выхода коммутатора 4, а также происходит увеличение содержимого счет- чика на единицу.

Дальнейший процесс вычислени  разности квадратов двух чисел про- ходит аналох ично, т.е. по каждому заднему фронту импульса содержимое счетчика 1 увеличиваетс  на единицу , а .также производитс  запись результата суммировани  в регистр 15

При выполнении операции умножени  или вычислени  суммы квадратов двух чисел коммутатор 14 устанавливаетс  в положение, когда на его выход пос- тупает информаци  с выхода элемента ИЛИ 6. Коммутатор 7 при умножении установлен в положение, когда на его вход поступает информаци  с выхода элемента И 5, а при вычислении суммы квадратов двух чисел - в положение, когда на его выход поступает информаци  с элемента ИЛИ 6.

По приходу первых импульсов чисел на выходе коммутаторов 7 и 14 и на выходе элемента И 5 получают положительный импульс, равный по длительности входным импульсам чисел. Сигнал логической 1 с выхода элемента И 5 поступает на первый вход дешифрато- ра 2, где на втором входе 1-1меетс  потенциал логического О (умножение ) или потенциал логической l (вычисление суммы квадратов двух чисел). Коммутатор ;, 4 с информацией с выхода дешифратора 2 в течение вреени равного длительности импульса на выходе элемента И 5, находитс  в положении, когда на его вькод поступает содержимое счетчика, умноженное 40 на два плюс единица (умножение), или содержимое счетчика, умноженное на четыре плюс два (вычисление суммы квадратов двух чисел). На сумматоре 12 происходит суммирование ин- 45

формации с выхода коммутатора 4(,,,001 - умножение или .,.0010 вычисление суммы квадратов двух чисел ) с содержимым регистра 15 (,,.000),Задним фронтом первого 50 импульса, поступившего на синхро- вход регистра 15, в него записываетс  результат суммировани  (,.,00 - умножени  шги ,..010 - вычисление суммы квадратов двух чисел), а задним 55 фронтом импульса, приход щего на счетный вход счетчика 1, его состо ние измен етс  с ...000 fia ,.,001,

Дальнейша  работа устройства до момента прекращени  импульсов на одном из информационных входов проходит аналогично. Когда .на одном из информационных входов устройства прекрат тс  импульсы, это значит, что по этому входу поступало меньшее число и этот информационный вход устройства до конца выполнени  операции находитс  в нуле. Наличие нул  на одном из информационных входов устройства устанавливает выход элемента И 5 в нуль до конца выполнени  операции. При нуле на первом входе дешифратора 2 коммутатор 4 установлен в положение, когда на его выход пост упает содержимое счетчика (умножение) или содержимое счетчика умноженное на два плюс единица ( вычисление суммы квадратов двух чисел ) „

Следующий импульс большего из чисел, поступающий в устройство при выполнении операции умножени  проходит через коммутатор 14 и задним фронтом записывает в регистр 15 результат суммировани  содержимого регистра 15 (квадрат меньшего числа с информацией с выходов коммутатора 4 (меньшее число),

. Дгшьнейши.й процесс умножени  проходит аналогично, т.е. по каждому заднему фронту поступившего импульса в регистр 15 записываетс  результат сум1-{ировани  содержимого регистра 15 с информацией на выходе коммутатора 4 (меньшее число),

При вычислении суммы квадратов двух чисел следующий импульс боль-- шего из чисел,, поступивший в устройство , проходит через ког-(мутаторы 7 и 14 и записывает в регистр 15 результат суммировани  содержимого регистра 15 с информацией с выхода коммутатора 4,, а также увеличивает соде1:вкиз 1ое счетчика 1 на единицу.

Д,альнейший процесс вычислени  суммы квадратов дв ух чисел проходит аналогично, т,е. по каждому заднему фронту импульса в регистр 15 записываетс  результат суммировани , а содержимое счетчика увеличиваетс  на единицу.

Результат выполнени  операций в устройстве хранитс  в регистре 15

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Вычислительное устройство, содер- жащее счетчик, сумматор, регистр, первый элемент ИЛИ, первый элемент НЕ, причем выход сумматора соединен . с информационным входом регистра, выходы которого соединены с выходами устройства и с входами первого слагае-ю

   мого сумматора, входы младших разр дов второго слагаемого сумматора соединены с шиной логического нул  устройства, где п- разр дность обрабатываемых чисел, вход начальной ts установки устройства соединен с входами сброса счетчика и регистра, входы первого и второго аргументов устройства соединены с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, 20 отличающеес  тем, что, с целью расширени  класса решаемых задач,в него введены три коммутатора, два дешифратора, второй и третий элементы ИЛИ, элемент И, второй эле- 25 мент НЕ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом входы первого и второго аргументов устройства соединены соответственно, с первьии и вторыми входами элемента И и элемента ИСКЛЮ- зо ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы управлени  типом операции устройства соединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго дешифратора, первый выход 5 которого соединен с первым управл ющим входом второго коммутатора и

   через первый элемент НЕ с-вторым управл ющим входом второго коммутатора , первый информационньй вход кото- о рого соединен с выходом элемента и первым информационньм входом первого

   дешифратора, второй информационный вход второго коммутатора соединён с выходом первого элемента ИЛИ и первым информационным входом третьего коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четвертый выход второго дешифратора соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, входом второго элемента НЕ и вторым управл ющим входом третьего коммутатора , первый управл ющий вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, второй и третий выходы второго дешифратора соединены соответственно с первым и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым информационным входом первого дешифратора, первый и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и третьим управл ющими входами первого коммутатора , второй управл ющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами первого дешифратора, выход второго коммутатора соединен со счетным входом счетчика , выход которого соединен с первым информационным входом третьего коммутатора и со сдвигом на один и на два разр да в- сторону старших разр дов соответственно с вторым и третьим информационными входами первого коммутатора, выходы которого соединены с входами старших разр дов второго слагаемого сумматора, выход третьего коммутатора соединен с входом синхронизации регистра .

   I it 3tt

   ЩШШ

   i-t

   i-l

   п-г

   i-tji-tj iJ п-г)  -ij n)

   I

   JHi-t

   И Hf-l   -f «,

   m

   ;аи..1й

   NPTT

   Составитель В„Сьгчев Редактор И.Николайчук Техред Н.Вонкало Корректор Т.Колб

   Заказ 3705/47 Тираж 671Подписное

   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