SU842798A1 - Устройство дл сложени и вычитани - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ И ВЫЧИТАНИЯ

изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых вычислительных машин дл  сложени  и -вычитани  чисел, представленных параллельньоми кодами.

Известны устройства дл  сложени  и вычитани , в которых операци , вычитание осуществл етс  без перевода отрицательного числа в дополнительный код 1..

Недостаток таких устройств состоит в том, что при разных знаках слагаемых необходимо обеспечивать коммутацию слагаемых перед подачей их на вход сумматора, что усложн ет устройство в целом.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  сложени  и вычитани , содержащее регистры операндов, один из которых способен производить инверсию кода, сумматор и блок управлени , анализирующий знаки операндов и перенос из старшего разр да сумматора и выдающий управл ющий сигнал дл  инвертировани  кода 3.

Недостаток такого устройства низкое быстродействие и сложность

конструкции в св зи с тем, что выдача кода суммы с сумматора осуществл етс  через регистр одного из операндов, вследствие чего по вл етс  .необходимость вспомогательных средств дл  задержки параллельного кода. Поэтому врем  от момента по влени  операндов на входах сумматора до момента по влени  кода результата на выходе регистра соот-г ветствующего операнда будет складыватьс  из времени на завершение переходных процессов в сумматоре, времени задержки на вспомогательных элементах и времени завершени  переходных процессов в выходном регистре с учетом схем приема, инвертировани  и вьщачи кодов. Использование одного регистра дл  одного из операндов и дл  кода результата приводит также к необходимости введени  в это устройство элементов дл  управлени  приемом в регистр и выдачей из него кодов операнда и результата .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и упрощение устройства.

Дл  достижени  поставленной цели устройство дл  сложени  и вычитани .

содержащее сумматор и блок управлени причем первый и второй входы блока управлени  соединены с шинами знаковых разр дов операндов, выход переноса старшего разр да сумматора соединен с третьим входом блока управлени , вход переноса младшего разр да сумматора соединен с выходом циклического переноса блока управлени  , содержит блоки инвертирова- ни  первого и второго операндов и выходной блок инвертировани , а бло управлени  содержит узел анализа соотношени  знаков операндов и узел формировани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса, причем информационные входы блоков инвертировани  первого ч вторрго операндов соединены с соответствующими входами устройства, выходы блоков инвертировани  первого и второго операндов соединены соответственно с первым и информационными входами сумматора, выход которого подключен к информационному входу выходного блока инвертировани , выход которого ЯВЛЯ-. етс  выходом результата устройства, входы узла анализа соотношени  знаков операндов соединены соответствено с первым и вторым входами блока управлени , первый и«второй выходы признака наличи  только одного отрицательного знака операнда узла анализа соотношени  знаков,  вл ющиес  соответствующими выходами блока управлени , соединены с управл ющими входами соответственно блоков инвертировани  первого и второго операндов, первый, второй, третий и четвертый входы узла форми зовани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса соединены соответственно с третьим входо блока управлени  и выходами признака наличи  двух отрицательных знаков операндов, совпадени  знаков опрандов и несовпадени  знаков операндов узла анализа соотношени  знаков выходы знака результата и признака переполнени  узла формировани  знак результата, .а«а переполнени  и циклического переноса  вл ютс  соотве гствуюш.ими выходами блока управлени  и устройства, выход циклического переноса узла формировани  знака результата, признака переполнени и циклического переноса  влфтс  соответствующим выходом блока управлени , выход знака разности узла формировани  знака результата , признака переполнени  и циклического переноса,  вл ющийс  соответствующим выходом блока управлени , соединен с первым входом коррекции сумматора и управл ю щйм входом выходного блока инвертировани , второй вход коррекции сукматора подключен к выходу признака совпадени  знаков узла анализа соотношени  знаков; узел анализа соотношени  знаков содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем входы узла соединены со входами первого злемента И и со :входами первого и второго злементов НЕ соответственно, выходы первого и второго элементов НЕ соединены со входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственн со входами элемента ИЛИ, выход которого через третий элемент НЕ подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами , вьисод первого элемента И соединен свыходом признака наличи  двух отрицательных знаков операндов узла, выход элемента или соединен с выходом признака совпадени  знаков операндов узла, выход третьего элемента НЕ соединен с выходом признака несовпадени  знаков операндов узла, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с первым и вторым входами признака наличи  толко одного отрицательного знака операнда . Кроме того, узел формировани знака результата, признака переполнени  и циклического переноса содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем выход элемента ИЛИ соединен с выходом знака результата узла, выходы первого , второго и третьего элементов И. соединены соответственно с выходами признака пе1реполнени , циклического переноса и знака разности узла, первый вход элемента ИЛИ соединен Со вторым входом узла, первые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с третьим и четвертым входами узла,. первый вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И и входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом узла, а выход - со вторым входом элемента ИЛИ.

На чертеже представлена схема устройства ..

Устройство содержит блок 1 управлени , (комбинационныйУ сумматор 2, блок 3 инвертировани  первого операнда , блок 4 инвертировани  второго операнда, выходной блок 5 инвертировани . Блок 1 управлени  выполн на эл,ементах И 6 - 12, ИЛИ 13 и 14, НЕ 15 - 18, при этом элементы И 6 9 , ИЛИ 13, НЕ 15 - 17 образуют узел 19 анализа .соотношени  знаков операдов , а элементы И 10 - 12, ИЛИ 14, НЕ 18 - узел 20 формировани  знака результата, признака переполнени  (ПП) и циклического переноса. Знаковые разр ды операндов Зн А и Зн В поступают на входы блока 1 управлени , а коды операндов-А и В поступают на входы соответствующих блоков 3 и 4 инвертировани . В зависимости от необходимости выполнени  операций сложени  или вычитани  операнды поступают йа вхо ды устройства дл  сложени  с одинаковыми эваками (положительными ил ютрицательными), дл  вычитани  - с разными знаками, причем вычитаемое со знаком минус может поступать на любой из двух входов устройства; Сложение осуществл етс  в пр мых кодах, при вычитании отрицательное число инвертируетс  соответствуюошм блоком 3 iUiH 4 инвертировани , а результат с выхода сумматора 2 при этом инвертируетс  выходным блоком 5 инвертировани  перед выдачей его на выход устройства только при отрица,тельном знаке результата вычитани . На выходе элемента И 8 по вл етс  сигнал Отрицателен только операнд А , на выходе элемента И 9 сигнал Отрицателен только операнд В , которые используютс  дл  управлени  входными блоками 3 и 4 инвертировани  . На выходе элемента ИЛ 13 по вл етс  сигнал Знаки операн дов одинаковые , поступающий также на один из управл ющих входов сумматора 2 дл  осуществлени  коррекции На выходе элемента ИЛИ 14 по вл  етс  знак результата Зн С. На выход элемента И 10 при сложении по вл ет с  ПП. На выходе элемента И 11 при вычитании по вл етс  сигнал циклического (кругового) переноса. На выходе элемента И 12 по вл етс  при вычитании знак результата, который используетс  дл  осуществлени  корр ции сумматора 2 и управлени  выходным блоком 5 инвертировани . Ниже приведены числовые примеры выполнени  устройством операций сложени  и В1;1читани  дес тичных чисел Пример. Знаки слагаемых одинаковые: 148+259 407 (знак результата + запоминаетс ) или - 148259 4б7 (знак результата - запоминаетс ) . а) Операци  сложени  .0001.0100.1000 0010.0101.1001 oioKioioTSooi 0110.0110 (коррекци  кодом 6 в разр дах Л100.РООО.Р111 где возник межте -д- -7 радный перенос или сумма больше 9 (1001) перенос от коррекции игнорируемс ) , П р и м е р 2. Знаки слагаемых разные, отрицательное чидло по абсолютной величине больше положительного: 273-471 - 198. а)Инвертирование кода ьтри11ате|Пьного числа 471 (1011.1000.1110), б)Операци  сложени  0010.0111.0011 1011.1000.1110 1110.0000.0001 /циклический перенос отсутствует, значит знак результата МИНУС); (коррекци  кодом 0110.0110 числа б в разр 1110 .0110.0111 дах, где возник межтетрадный перенос) г) 00.001.00 (инвертирование кода результата сложени ), Примерз. Знаки слагаемых разные, отрицательное iиcлo по абсолютной величине меньше положительнйго: -273+471 198 а)Инвертирование кода отрицательного числа 273(1101.1000.1100); б)Операци  сложени  1101.1000.1100 0100.0111.0001 ( возник цикличесГТоОО .1111.1101 кий перенос, знаI цикл перенос чит знак результата плюс); в) 1010.1010 ( коррекци  кодом DOO1.1001.1000 числа 10 в разр дах , где не воз ,0001,. 1001.1000 ник межтетрадный перенос; перенос 1 9 8 от коррекции игнорируетс ) . Код результата на выходе устройства по вл етс  после поступлени  кодов операндов на его входы спуст  некоторое врем , необходимое дл  завершени  переходных процессов в блоке 1 управлени , сумматоре 2 и блоках 3-5 инвертировани . При всех прочих равных услови х это врем  как минимум на величину задержки вспомогательных элементов Меньше , чем в известном устройстве. Объем оборудовани  устройства еньше, чем известного, так как по равнению с трем  п-разр дными блоками инвертировани  кодов предлагамЬго устройства в известном устройтве имеетс  схема обращени  кода в оставе регистра операнда и дополительно предусмотрены дл  нормалього функционировани  при выполнеии операций сложени -вычитани : элементов между выходом сумматора входом регистра операнда дл  заержки кодов; п управл емых элеменOB на входе регистра операнда дл 

приема кодов со входных шин устройства или с выходов вспомогательных элементов задержки; п управл емых элементов дл  выдачи кодов с выхода регистра операнда на вход сумматора или на выход устройства; схема формировани  управл ющих сигналов дл  указанных выше дополнительных элементов .

Формирование в предлагаемом устройстве признака ПП, кроме исключени  случаев выдачи неправильного результата при сложении, позвол ет производить сложение операндов с учетом возможного по влени  ПП, что в свою очередь, например при сложении двоично-дес тичных чисел, позвол ет сократить объем сумматора на один разр д при обеспечении той же точности. Например, сложение любых четырехразр дных дес тичных чисел можно производить на четырехразр дном сумматоре и использовать призна переполнени  дл  отображени  возникающей от переноса единицы в п том дес тичном разр де.

Кроме того, в устройстве предусмотрены св зи, обеспечивающие управление коррекцией кодов в сумматоре при сложении-Ъычитании чисел в системах счислени , при которых возникают случаи нарушени  кода данной системы.

Claims (3)

1. Устройство дл  сложени  и вычитани  содержащее сумматор и блок управлени , причем первый и второй входы блока управлени  соединены с шинами знаковых разр дов операндов, выход переноса старшего разр да сумматора соединен с третьим входом блока управлени , вход переноса младшего разр да сумматора соединен с выходом циклического переноса блока управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и упрощени  устройства, оно содержит блоки инвертировани  первого и второго операндов и выходной блок инвертировани , а блок управлени  содержит узел анализа соотношени  знаков операндов и узел формировани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса, причем информационные входы блоков инвертировани  первого и второго операндов срединены с соответствующими входами устройства, выходы блоков инвер тировани  первого и второго операндов соединены соответственно с первым и вторым информационными входами сумматора, выход которого подключен к информационному входу выходного блоса инвертировани , выход которого  вл етс  выходом результата устройства, входы узла анализа соотношени  знаков операндов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управлени , первый и второй выходы признака наличи  только одного отрицательного знака операнда узла анализа соотиошени  знаков операндов,  вл ющиес  соответствующими выходами блока управлени , соединены с управл ющими входами соответственно блоков инвертировани  первого и второго операндов , первый, второй, третий и четвертый входы узла формировани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса соединены соответственно с третьим входом блока управлени  и выходами признака наличи  двух отрицательных знаков операндов, совпадени  знаков операндов и несовпадени  знаков операндов узла анализа соотношени  знаков операндов, выходы знака результата и признака переполнени  узла форм ировани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса  вл ютс  соответствующими выходами блока управлени  и устройства , выход циклического переноса узла формировани  знака результата , признака переполнени  и циклического переноса  вл етс  соответствующим выходом блока управлени , выход знака разности узла формировани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса,  вл ющийс  соответствующим выходом блока управлени , соединен с первым входом коррекции сумматора и управл ющим входом выходного блока инвертировани , второй вход коррекции сумматора подключен к выходу признака совпадени  знаков узла анализа соотношени  знаков.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес   тем, что узел анализ соотношени  операндов содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем входы узла соединены со входами первого элемента И и со входами первого и второго элементов НЕ соответственно, выходы первого и второго элементов НЕ соединены со входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно СО входами элемента ИЛИ, выход которого через третий элемент НЕ подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами узла, выход первого элемента И соединен с выходом признака наличи  двух отрицательных знаков операндов узла, 6ыход элемента ИЛИ соединен с выходом признака совпадени  знаков операндов узла, выход третьего элемента НЕ соединен с выходом признака несовпадени  знаков операндов узла, выходы

третьего и четвертого элементов И соединены с первым и вторым выходами признака наличи  только одного отрицательного знака операнда.

3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что узел формировани  знака результата, признака переполнени  и циклического переноса содернсит элементы И,ИЛИ, НЕ, причем выход элемента ЙЛИ соединен с выходом знака результата узла, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены соответственно с выходами признака переполнени , циклического переноса и знака разности узла, первый вход элемента ИЛИ соединен со вторым входом узла, первые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с третьим .

и четвертым входами узла, первый вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И и входом1ЭлементаНЕ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом узла, а выход - со вторым входом элемента ИЛИ.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 332459, кл. G 06 F 7/50, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР № 393740, кл. G 06 F 7/50, 1970.

3.Карцев М.А. Арифметика цифровых машин. М., Наука, 1969,

с. 234, 299-305, рис. 1(прототип).