SU451078A1 - Устройство для сложения-вычитания двоичных чисел - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах электронных цифровых вычислительных машин.

Известны устройства, реализующие сложение и вычитание кодов, представленных в двоичной и двоично-дес тичной системах счислени , выполненные на двоично-дес тичных сумматорах , содержащие триггеры знаковых разр дов и триггерные тетрады регистров первого и второго числа, тетраду знакового разр да и триггерные тетрады сумматора, вентили двоичного сложени , вентиль сброса сумматора, вентили инвертировани  первого и второго числа регистров, триггер одинаковых знаков, вентиль знаковых разр дов, вентиль сброса знаковых разр дов, триггеры запоминани  переносов из триггерных тетрад сумматора.

В предлагаемом устройстве, с целью его упрощени , четвертые входы всех тетрад сумматора соединены с шиной установки тетрад сумматора в состо ние «ОНО, п тые входы всех его тетрад, за исключением тетрады знакового разр да - с соответствующими выходами вентилей коррекции, первые входы которых соединены с шиной коррекции, а вторые входы - соответственно с нулевыми выходами триггеров запоминани  переносов из соответствующих триггерных тетрад, единичные выходы которых соединены соответственно с входами вентил  запрета коррекции, а нулевые- с входами собирательной схемы «не цифра, причем выходы вентил  запрета коррекции и собирательной схемы «не цифра подключены соответственно к первому и второму входам вентил  выработки сигнала окончани  операции , третий и четвертый входы которого соединены соответственно с шиной опроса нецифровых значений числа и шиной окончани  этапа двоичного сложени , причем шестые входы тетрад сумматора, за исключением тетрады знакового разр да, соединены с выходом вентил  инвертировани  триггеров запоминани  переносов из тетрад, первый вход которого подключен к шине опроса отрицательного результата , а второй - к выходу дополнительного вентил . Первый вход последнего св зан с дополнительным выходом тетрады знакового разр да, а второй - с нулевым выходом триггера одинаковых знаков. Это позвол ет упростить с.хему коррекции триггерных тетрад сумматора , управление которой осуществл етс  нулевыми выходами соответствующих триггеров запоминани  переносов из триггерных тетрад , а также легко организовать по схеме «ИЛИ собирательную схему «не цифра и по схеме «И вентиль запрета этапа коррекции, на входы которых подаютс  соответственно нулевые и единичные выходы триггеров запоминани  переносов из триггерных тетрад.

В предлагаемом устройстве анализ на нецифровое представление производитс  перед этапом двоичного сложени  сложением провер емого числа с числом, имеющим в каждой тетраде значени  «0110, и если в результате сложени  возникает перенос из старшего разр да любой тетрады, то число считаетс  нецифровым .

При сложении чисел с одинаковыми знаками значение, полученное при анализе одного из чисел на нецифровое представление, складываетс  с другим числом по правилам двоичной арифметики. Если из тетрады произошел перенос, то лишн   шестерка, полученна  при анализе на «не цифру, автоматически кор .ректируетс , так как вместо дес ти при переносе вычитаетс  шестнадцать, а из тех тетрад, из которых не произошел перенос, необходимо вычесть шесть. Вычитание производитс  в дополнительном коде.

При сложении чисел с разными знаками необходимо инверсию отрицательного числа сложить с положительным числом по правилам двоичной арифметики.

Если результат двоичного сложени  положительный , то из тех тетрад, из которых произошел перенос, автоматически корректируетс  лишн   шестерка, полученна  при инверсии отрицательного числа, а из тех тетрад, из которых не возник перенос, необходимо вычесть шестерку.

Если результат двоичного сложени  отрицательный , то необходимо произвести инвертирование его, которое автоматически корректирует лишние шестерки: А-В 15-(А4-(15- -В) - (А-В), где А и В - дес тичные цифры; из тетрад, из которых произошел перенос , после инвертировани  результата двоичного сложени  необходимо вычесть шесть, так как на этапе двоичного сложени  из тетрады при переносе вместо дес ти произошло вычитание шестнадцати.

Па чертеже изображена схема устройства дл  сложени -вычитани  двоичных чисел.

Схема содержит тетраду знакового разр да 1 и триггерные тетрады 2 сумматора; триггер знакового разр да 3 и триггерные тетрады 4 первого числа; триггер знакового разр да 5 и триггерные тетрады 6 регистра второго числа; схему двоичного сложени , состо щую из первой шины 7 двоичного сложени , второй шины 8 двоичного сложени  и вентилей 9 двоичного сложени ; схему подготовки регистров к сложению, состо щую из вентил  10 знаковых разр дов, шины И опроса одинаковых знаков, вентил  12, триггера 13 одинаковых знаков, шины 14 опроса триггера одинаковых знаков, вентил  15 сброса знаковых разр дов, шины 16 сигнала подготовки регистров к сложению, вентил  17 инвертировани  регистра первого числа, вентил  18 инвертировани  регистра второго числа и вентил  19 сброса сумматора; схему коррекции, состо щую из триггеров 20 запоминани  переносов из триггерных тетрад, вентилей 21 коррекции, щины 22 коррекции.

дополнительного вентил  23, шины 24 опроса отрицательного результата и вентил  25 инвертировани  триггеров запоминани  переносов из тетрад; шину 26 установки тетрад сумматора в состо нии собирательную схему 27 «не цифра ; вентиль 28 запрета коррекции; схему выработки сигнала окончани  операции, состо щую,из шины 29 опроса нецифровых значений числа, шины 30 окончани 

этапа двоичного сложени  и вентил  31 выработки сигнала окончани  операции.

Выходы тетрад 4, 6 и триггеров 3, 5 знаковых разр дов первого и второго регистров подключены соответственно к первым и вторым входам вентилей 9 двоичного сложени , третьи и четвертые входы которых соединены соответственно с первой 7 и второй 8 шиной двоичного сложени , а выходы - соответственно с первыми входами тетрады 1 знакового

разр да и триггерными тетрадами 2 сумматора , вторые входы которых св заны с выходом вентил  сброса сумматора, первый вход которого соединен с шиной 16 сигнала подготовки регистров к сложению и с первыми входами

вентилей 17, 18 инвертировани  первого и второго числа регистров, а второй выход - с нулевым выходом триггера 13 одинаковых знаков, единичный вход которого подключен к выходу вентил  12, первый вход которого

соединен с шиной 11 опроса одинаковых знаков , а второй вход - с выходом вентил  10 знаковых разр дов, первый и второй входы которого св заны соответственно с единичными выходами триггеров 3, 5 знаковых разр дов

первого и второго регистров и со вторыми входами вентилей 17, 18 инвертировани  первого и второго числа регистров, выходы которых соединены соответственно со входами триггерных тетрад 4, 6 регистров первого и

второго числа, при этом входы триггеров 3, 5 знаковых разр дов соединены с выходом вентил  15 сброса знаковых разр дов, первый вход которого подключен к шине 14 опроса триггера одинаковых знаков, а второй

вход - к единичному выходу триггера одинаковых знаков 13, и триггеры 20 запоминани  переносов из триггерных тетрад сумматора, единичные входы которых соединены с соответствующими выходами тетрад 2 сумматора и третьими входами последующих тетрад сумматора, причем выход последней тетрады 1 знакового разр да сумматора соединен с третьим входом первой триггерной тетрады сумматора, четвертые же входы всех тетрад сумматора соединены с шиной 26 установки тетрад сумматора в состо ние «0110, п тые входы всех его тетрад за исключением тетрады знакового разр да - с соответствующими выходами вентилей 21 коррекции , первые входы которых соединены с щиной 22 коррекции, а вторые входы - соответ ственно с нулевыми выходами триггеров 20 за поминани  переносов из соответствующи.х триггерных тетрад, единичные выходы которых соединены соответственно с входами

вентил  28 запрета коррекции, а нулевые - с входами собирательной схемы 27 «не цифра , причем выходы вентил  запрета коррекции и собирательной схемы «не цифра подключены соответственно к первому и второму входам вентил  31 выработки сигнала окончани  операции, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с шиной 29 опроса нецифровых значений числа и шиной 30 окончани  этапа двоичного сложени , причем шестые входы тетрад сумматора, за исключением тетрады знакового разр да, соединены с выходом вентил  25 инвертировани  триггеров запоминани  переносов из тетрад, первый вход которого подключен к шине 24 опроса отрицательного результата, а второй - к выходу дополнительного вентил  23, первый вход которого св зан с дополнительным выходом тетрады 1 знакового разр да, а второй - с нулевым выходом триггера 13 одинаковых знаков.

Исходное состо ние триггера одинаковых знаков 13 и триггеров запоминани  переносов из триггерных тетрад 20 - нулевое. Операнды расположены соответственно в регистрах первого и второго числа в пр мом коде. Отрицательному числу соответствует единичное значение знаковых разр дов.

Подава  сигнал по шине 11 опроса одинаковых знаков, триггер одинаковых знаков 13 установитс  в единичное состо ние при одинаковых знаках операндов. Единичное состо ние этого триггера разрешит сброс триггеров знаковых разр дов 3, 5 по сигналу шины опроса триггера одинаковых знаков 14.

Дл  анализа на нецифровое значение первого операнда подаетс  сигнал по шине 26 установки тетрад в состо ни  «ОНО, а затем по первой шине 7 двоичного сложени , и если кака -либо из тетрад повер емого операнда имеет нецифровое значение, то соответствующий триггер запоминани  переносов из триггерных тетрад 20 установитс  в единичное состо ние , а, следовательно, на выходе собирательной схемы «не цифра 27 по витс  высокий потенциал, который разрешит выработку сигнала окончани  операции по сигналу шины опроса нецифровых значений числа 29. Проверка на иецифровое значение второго операнда производитс  аналогичным способом за исключением того, что подаетс  сигнал по второй шине двоичного сложени  8 вместо первой.

При разных знаках операндов сигналом подготовки регистров к сложению (шина 16) производитс  гашение сумматора (вентиль 19) и инвертирование регистра с отрицательны.м операндом (вентили 17, 18). Далее производитс  двоичное сложение подачей сигналов по шинам двоичного сложени  7 и 8 (если знаки операндов одинаковые, то сигнал подаетс  только по шине 7). Если в результате двоичного сложени  получитс  отрицательный результат , что возможно лишь в случае разных знаков операндов, то производитс  инвертирование триггеров 20 запоминани  переносов из триггерных тетрад и триггерных тетрад сумматора 2 при подаче сигнала по шине 24 опроса отрицательного результата. При возникновеНИИ переполнени , что возможно лишь при сложении чисел с одинаковыми знаками, нулевой выход триггера одинаковых знаков 13 запретит по вление на выходе дополнительного вентил  23 высокого уровн .

Далее производитс  коррекци  тех тетрад, соответствуюш,ие триггеры запоминани  переносов которых наход тс  в нулевом состо нии , подачей сигнала по шине коррекции 22. Если перед этапом коррекции все триггеры

запоминани  переносов из триггерных тетрад окажутс  в единичном состо нии, то на выходе вентил  28 запрета коррекции по витс  высокий потенциал, который исключит этап коррекции, так как сигнал, поступающий по

шине 30 окончани  этапа двоичного сложени , в этом случае образует сигнал окончани  операции .

Предмет изобретени 

Устройство дл  сложени -вычитани  двоичных чисел, содержащее триггеры знаковых разр дов и триггерные тетрады регистров первого и второго числа и тетраду знакового разр да и триггерные тетрады сумматора, причем выходы тетрад и триггеров знаковых разр дов первого и второго регистров подключены соответственно к первым и вторым входам вентилей двоичного сложени , третьи и четвертые входы которых соединены соответственно с первой и второй шиной двоичного сложени , а выходы - соответственно с первыми входами тетрады знакового разр да и триггерными тетрадами сумматора, вторые входы

которых св заны с выходом вентил  сброса сумматора, первый вход которого соединен с шиной сигнала подготовки регистров к сложению и с первыми входами вентилей инвертировани  первого и второго числа регистров,

а второй вход - с нулевым выходом триггера одинаковых знаков, единичный вход которого подключен к выходу вентил , первый вход которого соединен с шиной опроса одинаковых знаков, а второй вход - с выходом

вентил  знаковых разр дов, первый и второй входы которого св заны соответственно с единичными выходами триггеров знаковых разр дов первого и второго регистров и со вторыми входами вентилей инвертировани  первого и

второго числа регистров, выходы которых соединены соответственно со входами триггерных тетрад регистров первого и второго числа, при этом входы триггеров знаковых разр дов соединены с выходом вентил  сброса знаковых

разр дов, первый вход которого подключен к шине опроса триггера одинаковых знаков, а второй вход - к единичному выходу триггера одинаковых знаков, и триггеры запоминани  переносов из триггерных тетрад сум.матора , единичные входы которых соединены с со