Устройство для сложения чисел в последовательном коде

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ ЧИСЕЛ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОДЕ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Авгуль Леонид Болеславович Булаш Юрий Леонидович Супрун Валерий Павлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для сложения чисел в последовательном коде, содержащее три синхронных двухступенчатых -триггера, входы синхронизации которых соединены со входом синхронизации устройства, входы обнуления соединены со входом начальной установки устройства, отличающееся тем, что содержит мажоритарный элемент с порогом два, мажоритарный элемент с порогом четыре, мажоритарный элемент с порогом шесть, шесть элементов И и четыре элемента сложения по модулю два, -й вход первого из которых, где 5094 11,2,6, соединен с -м информационным входом устройства, -м входом мажоритарного элемента с порогом шесть, -м входом мажоритарного элемента с порогом четыре и -м входом мажоритарного элемента с порогом два, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, первым входом шестого элемента И и первым входом второго элемента сложения по модулю два, выход которого соединен с информационным входом первого -триггера, прямой выход которого соединен с седьмым входом первого элемента сложения по модулю два, седьмым входом мажоритарного элемента с порогом два,седьмым входом мажоритарного элемента с порогом шесть и седьмым входом мажоритарного элемента с порогом четыре, выход последнего соединен со вторым входом второго элемента сложения по модулю два, с первым входом четвертого и первым входом второго элемента И, выход последнего соединен с первым входом третьего элемента сложения по модулю два, выход которого соединен с информационным входом второго триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом второго элемента сложения по модулю два, с первым входом третьего и первым входом пятого элемента И, вторым входом первого и вторым входом шестого элемента И, инверсный выход второго триггера соединен со вторым входом второго и вторым входом четвертого элемента И,выход последнего соединен с первым входом четвертого элемента сложения по модулю два, выход которого соединен с информационным входом третьего -триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом четвертого и третьим входом шестого элемента И, вторым входом третьего элемента сложения по модулю два, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего элемента И, а инверсный выход третьего -триггера соединен со вторым входом пятого элемента И,выход мажоритарного элемента с порогом шесть соединен с четвертым входом второго элемента сложения по модулю два, со вторым входом третьего элемента И и третьим входом пятого элемента И, выход последнего соединен со вторым входом четвертого элемента сложения по модулю два, третий вход которого соединен с выходом шестого элемента И, а выход первого элемента сложения по модулю два соединен с выходом устройства.(56) Микропроцессорные средства и системы. -2. - 1986. - С.19.2043651 1, 1995.2047216 1, 1995.1182511 , 1985.1783516 1, 1992.5548546 , 1996.04128922 , 1992.4229802 , 1980.0590251 2, 1993. Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и может быть использовано для построения арифметических устройств ЭВМ и специализированных процессоров. Известно устройство для сложения четырех двоичных чисел в последовательном коде,содержащее три одноразрядных двоичных сумматора и два триггера 1. Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, поскольку оно не обеспечивает одновременное сложение более четырех операндов. Наиболее близким по функциональным возможностям и конструкции техническим решением к предлагаемому является конвейерное устройство для сложениядвоичных чисел в последовательном коде, содержащее при 6 пять конвейерных сумматоров, каждый из которых включает в себя комбинационный одноразрядный двоичный сумматор и три триггера 2. 2 5094 1 Недостатком известного устройства для сложения чисел в последовательном коде является высокая конструктивная сложность, а также наличие задержки в выдаче результата сложения (латентность), обусловленной конвейерной структурой. Изобретение направлено на решение задачи упрощения конструкции устройства для сложения чисел в последовательном коде и устранения латентности. Названный технический результат достигается путем использования новых логических элементов (мажоритарных элементов, элементов И и элементов сложения по модулю два), а также изменением межсоединений элементов в схеме устройства. Устройство для сложения чисел в последовательном коде содержит три синхронных двухступенчатых -триггера, входы синхронизации которых соединены с входом синхронизации устройства, входы обнуления соединены с входом начальной установки устройства. В отличие от прототипа устройство содержит мажоритарный элемент с порогом два,мажоритарный элемент с порогом четыре, мажоритарный элемент с порогом шесть, четыре элемента сложения по модулю два и шесть элементов И. При этом -й вход первого элемента сложения по модулю два, где 1,26, соединен с -м информационным входом устройства, -м входом мажоритарного элемента с порогом шесть, -м входом мажоритарного элемента с порогом четыре и -м входом мажоритарного элемента с порогом два. Выход мажоритарного элемента с порогом два соединен с первым входом первого элемента И, первым входом шестого элемента И и первым входом второго элемента сложения по модулю два. Выход второго элемента сложения по модулю два соединен с информационным входом первого -триггера, прямой выход которого соединен с седьмым входом первого элемента сложения по модулю два, седьмым входом мажоритарного элемента с порогом два, седьмым входом мажоритарного элемента с порогом шесть и седьмым входом мажоритарного элемента с порогом четыре. Выход мажоритарного элемента с порогом четыре соединен со вторым входом второго элемента сложения по модулю два, первым входом четвертого элемента И и первым входом второго элемента И. Выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента сложения по модулю два, выход которого соединен с информационным входом второго-триггера. Прямой выход второго -триггера соединен с третьим входом второго элемента сложения по модулю два, первым входом третьего элемента И, первым входом пятого элемента И, вторым входом первого элемента И и вторым входом шестого элемента И. Инверсный выход второго -триггера соединен со вторым входом второго элемента И и вторым входом четвертого элемента И. Выход четвертого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента сложения по модулю два, выход которого соединен с информационным входом третьего -триггера. Прямой выход третьего -триггера соединен с третьим входом четвертого элемента И, третьим входом шестого элемента И и вторым входом третьего элемента сложения по модулю два. Третий и четвертый входы третьего элемента сложения по модулю два соединены соответственно с выходами первого и третьего элементов И. Инверсный выход третьего -триггера соединен со вторым входом пятого элемента И. Выход мажоритарного элемента с порогом шесть соединен с четвертым входом второго элемента сложения по модулю два, вторым входом третьего элемента И и третьим входом пятого элемента И. Выход пятого элемента И соединен со вторым входом четвертого элемента сложения по модулю два, третий вход которого соединен с выходом шестого элемента И. Выход первого элемента сложения по модулю два соединен с выходом устройства. На чертеже (фиг. 1) представлена схема устройства для сложения чисел в последовательном коде. Устройство содержит четыре элемента сложения по модулю два 1-4, мажоритарный элемент с порогом два 5, мажоритарный элемент с порогом четыре 6, мажоритарный элемент с порогом шесть 7, шесть элементов И 8-13, три синхронных двухступенчатых 3 5094 1 триггера 14-16, шесть информационных входов 17-22, вход синхронизации 23, вход начальной установки 24 и выход 25. Устройство выполняет сложение шести -разрядных двоичных чисел 024221,6 , представленных в последовательном коде 6 2 ,где ,0,1,0,1,1,6,0,2. Устройство работает следующим образом. На вход начальной установки 24 подается импульс, обнуляющий триггеры 14, 15 и 16. На информационные входы 17-22 подаются последовательно во времени разряды 0, х 1 х-1, суммируемых чисел(начиная с младших разрядов 0), сопровождаемые серией изтактовых импульсов, поступающих на вход синхронизации 23. После этого поступление данных на информационные входы 17-22 блокируется, а на вход синхронизации 23 подаются дополнительно три тактовых импульса (разрядность суммышести -разрядных чисел равна 3 бита). На выходе 25 устройства последовательно во времени формируются разряды 0, 12 суммы , начиная с младшего 0. После (3)-го тактового импульса устройство готово к выполнению сложения очередных чисел без предварительного обнуления триггеров 14,15 и 16. Устройство построено в соответствии со следующими соотношениями 1234561 322 34 2362 , где ,0,2 - значение -го разряда суммы х - значение -го разряда -го операнда (полагаем, что 0 при) 1, 2, 3 - состояния первого 14, второго 15 и третьего 16 триггеров соответственно в момент прихода -го тактового импульса 1, 2, 3 - сигналы на информационных входах первого 14, второго 15 и третьего 16 триггеров к моменту окончания -го тактового импульса. Здесь(1,2,3,4,5,6,1) - функция, реализуемая мажоритарным элементом с порогом(2,4,6), которая определяется следующим образом 1, если 12345610, если 1234561. Работа устройства иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 2), которые соответствуют сложению шести четырехразрядных чисел Х 10110, Х 21101, Х 31110, Х 40111, Х 51111, Х 61110. Достоинствами устройства для сложения чисел в последовательном коде являются широкие функциональные возможности, простая конструкция, высокое быстродействие и отсутствие латентности при формировании результата. Источники информации 1. А.с. СССР 1783516 1, 1992. 2. Микропроцессорные средства и системы. - 1986. -2. - С.19. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.