SU1727121A1 - Device for calculating difference of squares of two numbers - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в системах обработки информации и управлени . Цель изобретени  - повышение быстродействи  и упрощение устройства. Устройство содержит четыре счетчика, три элемента ИЛИ, п+2 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где п разр дность входного аргумента, четыре элемента И, два элемента ИЛИ-НЕ, триггер, генератор, элемент задержки, сумматор с соответствующими св з ми. Принцип работы устройства основан на пошаговой реализации алгоритма вычислени  под управлением блока син- хронизации с трем  динамическими выходами. 1 ил.The invention relates to computing and automation and can be used in information processing and control systems. The purpose of the invention is to increase the speed and simplify the device. The device contains four counters, three elements OR, n + 2 elements EXCLUSIVE OR, where n is the width of the input argument, four AND elements, two OR-NOT elements, a trigger, a generator, a delay element, an adder with the corresponding connections. The principle of operation of the device is based on the step-by-step implementation of the calculation algorithm under the control of the synchronization unit with three dynamic outputs. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в системах обработки информации и управлени .The invention relates to computing and automation and can be used in information processing and control systems.

Известно устройство дл  вычислени  разности квадратов двух чисел, которое содержит генератор импульсов, триггер, реверсивный счетчик, суммирующий счетчик, элементы И, блок синхронизации и сумматор .A device for calculating the difference of the squares of two numbers is known, which comprises a pulse generator, a trigger, a reversible counter, a summing counter, AND elements, a synchronization unit, and an adder.

Недостатками этого устройства  вл ют- с  ограниченна  функциональна  возможность и сложность конструкции.The disadvantages of this device are - with the limited functionality and complexity of the design.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  вычислени  разности квадратов двух чисел, содержащее п ть счетчиков, триггер, генератор, элемент задержки , сумматор, элементы ИЛИ, элементы И и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Closest to the present invention is a device for calculating the difference of the squares of two numbers, containing five counters, a trigger, a generator, a delay element, an adder, OR elements, AND elements, and an EXCLUSIVE OR elements.

Недостатком такого устройства  вл етс  сложность конструкции; кроме того, быстродействие устройства падает сThe disadvantage of such a device is the complexity of the design; in addition, the device’s speed drops from

увеличением разности чисел, над которыми производ т операцию вычислени .by increasing the difference of the numbers over which the calculation operation is performed.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и упрощен неустройства.The aim of the invention is to improve the speed and simplified disruption.

Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  вычислени  разности квадратов двух чисел , содержащем генератор тактовых импульсов , триггер, четыре элемента И, два счетчика, блок синхронизации сумматор, три элемента ИЛИ, два элемента ИЛИ-НЕ, группу элементов ИСКЛ ЮЧАЮЩЕ Е ИЛ И, элемент И СКЛ КАЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И.второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с первым входом второго элемента И, первый и второй входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к выходам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых объединены, и к входам первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен сThe goal is achieved by the fact that in a device for calculating the difference of squares of two numbers, containing a clock generator, a trigger, four AND elements, two counters, a synchronization block, an adder, three OR elements, two OR OR NOT elements, a group of elements SPLITTING ELSE, AND the element AND SCR BURNING OR, the output of which is connected to the first input of the first element I. The second input of which is connected to the output of the clock generator and to the first input of the second element AND, the first and second inputs of the element EXCLUSIVE OR connected to the outputs first and second elements OR, to the first inputs of the third and fourth elements AND, the second inputs of which are combined, and to the inputs of the first element OR — NOT, the output of which is connected to

юYu

4 ЬО4 b

входом установки нул  триггера, выходы сумматора соединены с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходам первого счетчика, а выходы к входам второго элемента ИЛ И-НЕ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами вычитани  соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго слагаемых сумматора и с входами первого и второго элементов ИЛИ, входы синхронизации первого и второго вычитающих счетчиков подключены к первому выходу блока синхронизации, вход запуска которого  вл етс  одноименным входом устройства , а второй и третий выходы подключены соответственно к входу синхронизации сумматора и входу установки единицы триггера , информационные входы первого и второго вычитающих счетчиков  вл ютс  соответственно первым и вторым информационными входами устройства, входы сброса первого и второго вычитающих счетчиков объединены и  вл ютс  входом сброса устройства , выход второго элемента ИЛ И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и входом установки нул  первого счетчика, счетный вход которого объединен со счетным входом второго счетчика и подключен к выходу первого элемента И, третий вход которого объединен с одноименными входами третьего и четвертого элементов И и подключен к выходу триггера, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с инверсным входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента И..trigger setup input, the adder outputs are connected to the first inputs of EXCLUSIVE OR groups, the second inputs of which are connected to the outputs of the first counter, and the outputs to the inputs of the second element IL AND –NE, the outputs of the third and fourth elements I are connected to the subtraction inputs of the first and second, respectively subtractive counters, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second components of the adder, respectively, and with the inputs of the first and second OR elements, the synchronization inputs of the first and second subtractive counters Adjacent to the first output of the synchronization unit, whose startup input is the device input of the same name, and the second and third outputs are connected respectively to the synchronization input of the adder and the installation input of the trigger unit, the information inputs of the first and second deducting counters are the first and second information inputs of the device, the reset inputs of the first and second subtractive counters are combined and are the reset input of the device, the output of the second element IL AND-NOT is connected to the first input of the third element and OR and the installation input zero of the first counter, the counting input of which is combined with the counting input of the second counter and connected to the output of the first element AND, the third input of which is combined with the same inputs of the third and fourth elements AND and connected to the output of the trigger, the output of the EXCLUSIVE OR element is connected to the inverse input of the second element AND, the output of which is connected to the second input of the third element OR, the output of which is connected to the second input of the fourth element AND ..

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  вычислени  разности квадратов двух чисел,.где показаны вычитающие счетчики 1 и 2, счетчики 3 и 4, сумматор 5, блок синхронизации 6, триггер 7, элементы ИЛИ8-10, элементы ИЛИ-НЕ 11 и 12, элементы И 13-16, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-21 и генератор тактовых импульсов 22..The drawing shows a functional diagram of a device for calculating the difference of squares of two numbers, where subtractive counters 1 and 2, counters 3 and 4, adder 5, synchronization unit 6, trigger 7, elements OR8-10, elements OR-NOT 11 and 12, are shown. elements AND 13-16, elements EXCLUSIVE OR 17-21 and clock generator 22 ..

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В исходном состо нии счетчики 1-4 и триггер 7 наход тс  в нулевом состо нии. На выходах сумматора 5, элементов ИЛИ 8, 9, ИЛИ-НЕ 12 , И 13, 15, 16, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17-21, блока, синхронизации 6 - логический 0, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 11- логическа  1. Импульсы с выхода генератора 22 через элементы И 14 и ИЛИ 10 поступают на входы элементов И 13,16.In the initial state, the counters 1-4 and trigger 7 are in the zero state. At the outputs of the adder 5, elements OR 8, 9, OR-NOT 12, AND 13, 15, 16, EXCLUSIVE OR 17-21, block, synchronization 6 - logical 0, and at the output of the element OR-NOT 11 - logical 1. Pulses from the output of the generator 22 through the elements AND 14 and OR 10 arrive at the inputs of the elements And 13,16.

После прихода импульса управлени  на вход элемента 6, на его первом динамическом выходе через врем  ti формируетс  сигнал, который производит запись информации (чисел) в счетчики 1 и 2. При этом на выходах элементов ИЛИ 8,9 по вл етс  высокий , а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 11 - низкий уровни напр жени . Через врем  t2 на втором динамическом выходе элемента 6After the arrival of the control pulse at the input of element 6, a signal is generated at its first dynamic output at time ti, which records information (numbers) into counters 1 and 2. At the same time, at the outputs of the elements OR 8.9, it appears high, and at the output element OR NOT 11 - low voltage levels. Through time t2 on the second dynamic output of element 6

0 по вл етс  сигнал, по которому информаци  с выходов счетчиков 1 и 2 поступает в. сумматор 5, где хранитс  в виде суммы двух чисел на его выходах. Так как при сложении двух n-разр дных чисел количество разр 5 дов может увеличитьс  на единицу, то сумматор 5 имеет п+1 выход, причем последний выход  вл етс  выходом переноса. На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18-21 по вл етс  высокий уровень напр жени , а0 a signal is received by which information from the outputs of counters 1 and 2 enters. an adder 5, where it is stored as a sum of two numbers at its outputs. Since the addition of two n-bit numbers to the number of bits 5 dov can increase by one, the adder 5 has n + 1 output, the last output being the transfer output. At the outputs of the EXCLUSIVE OR 18-21 elements, a high voltage level appears, and

0 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 по прежнему остаетс  логический 0.0 at the output of the element OR NOT 12 remains the logical 0.

Через врем  t3 на третьем динамическом выходе блока 6 по вл етс  сигнал, пе- ревод щий триггер 7 в единичноеAt time t3, a signal appears at the third dynamic output of block 6, which translates trigger 7 into a single

5 состо ние. Импульсы генератора 22, которые до этого момента поступали на входы элементов И 13, 16 с выхода элемента ИЛИ 10, начинают прохрдить через элементы И 13, 16 на вычитающие входы счетчиков 1 и5 state. The pulses of the generator 22, which up to this point arrived at the inputs of the elements And 13, 16 from the output of the element OR 10, begin to prohrdit through the elements And 13, 16 on the subtractive inputs of counters 1 and

0 2. Каждый импульс генератора 22 уменьшает содержимое счетчиков 1 и 2 на одну единицу до тех пор, пока один из них переходит в нулевое состо ние. Предположим, что первым обнул етс  счетчик 1. Тогда на выходе0 2. Each pulse of generator 22 reduces the contents of counters 1 and 2 by one unit until one of them goes into the zero state. Suppose that counter 1 is zeroed first. Then at the output

5 элемента ИЛИ 8 по вл етс  сигнал логического нул . При этом на выходе элемента ИThe 5th element OR8 appears as a logical zero signal. In this case, the output element

16формируетс  низкий уровень напр жени , который запрещает дальнейший счет счетчику 1. К этому моменту в счетчике 216 forms a low voltage level that prohibits further counting by counter 1. At this point, counter 2

0 будет число, равное разности двух чисел, которые были в счетчиках 1 и 2. Одновременно на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ0 will be a number equal to the difference of two numbers that were in counters 1 and 2. At the same time, at the output of the element EXCLUSIVE OR

17формируетс  сигнал логической 1, который через элемент И 14 запрещает, а через17 the signal is formed logical 1, which, through the element And 14 prohibits, and through

5 элемент И 15 разрешает прохождение импульсов генератора 22.5 element And 15 allows the passage of the pulses of the generator 22.

Счетчики 3 и 4 начинают накапливать счетные импульсы. При совпадении кода числа в счетчике 3 с кодом числа на выходахCounters 3 and 4 begin to accumulate counting pulses. If the code of the number in the counter 3 coincides with the code of the number at the outputs

0 сумматора 5 на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18-21 формируютс  низкие уровни напр жени , которые привод т к по влению на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 логической 1, поступающей на вход сброса0 adder 5 at the outputs of the elements EXCLUSIVE OR 18-21 low voltage levels are formed, which lead to the appearance at the output of the element OR-NOT 12 logical 1, which is fed to the reset input

5 счетчика 3 и через элементы ИЛИ 10 и И 13 - на вычитающий вход счетчика 2. Вследствие этого содержимое счетчика 2 уменьшаетс  на единицу, а счетчик 3 обнул етс . Счетчик 3 вновь начинает накапливать информацию , весь цикл работы повтор етс .5, counter 3, and through the elements OR 10 and AND 13, to the subtracting input of counter 2. As a result, the contents of counter 2 are reduced by one, and counter 3 is zeroed. Counter 3 begins to accumulate information again, the entire cycle of operation repeats.

Это будет продолжатьс  до тех пор, пока счетчик 2 не перейдет в нулевое состо ние. При этом в счетчике 4 будет записано число, равное произведению суммы двух чисел, которые были в счетчиках 1 и 2, на их разность, т.е. разность квадратов этих чисел.This will continue until counter 2 transitions to the zero state. In this case, the counter 4 will be written down a number equal to the product of the sum of the two numbers that were in counters 1 and 2 by their difference, i.e. difference of squares of these numbers.

После того как счетчик 2 перейдет в нулевое состо ние, на выходе элемента ИЛИ- НЕ 11 формируетс  сигнал логической 1, который переведет триггер 7 в нулевое состо ние . Наличие низкого потенциала на выходах элементов И 13, 15, 16 запрещает работу счетчиков 1-4.After the counter 2 goes to the zero state, the output of the element ORI- NOT 11 generates a signal of the logical 1, which switches the trigger 7 to the zero state. The presence of low potential at the outputs of the elements And 13, 15, 16 prohibits the operation of counters 1-4.

Сигналы с выхода триггера 7 можно также использовать в качестве признака окончани  работы устройства.The signals from the output of the trigger 7 can also be used as a sign of the end of the operation of the device.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  вычислени  разности квадратов двух чисел, содержащее генератор тактовых импульсов, два счетчика, триггер , первый и второй вычитающие счетчики, сумматор, три элемента ИЛИ, блок синхронизации , четыре элемента И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с первым входом второго элемента И, первый и второй входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к вы ходам соответствен но первого и второго элементов ИЛИ, к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых объединены , и к одноименным входам первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединено входом установки нул  триггера, выходы сумматора соединены с первымиApparatus of the Invention A device for calculating the difference of squares of two numbers, comprising a clock pulse generator, two counters, a trigger, first and second subtraction counters, an adder, three OR elements, a synchronization unit, four AND elements, a first and second OR elements NOT, an EXCLUSIVE group of elements OR, the EXCLUSIVE element OR whose output is connected to the first input of the first element AND, the second input of which is connected to the output of the clock generator and to the first input of the second element AND, the first and second inputs of the SPACK element THE ORDER OR are connected to the outputs of the first and second OR elements respectively, to the first inputs of the third and fourth AND elements, respectively, the second inputs of which are combined, and to the same inputs of the first OR element NOT, the output of which is connected by the installation input of the zero trigger, the adder outputs are connected with the first входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходам первого счетчика, а выходы - к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами вычитани  соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго слагаемыхthe inputs of the EXCLUSIVE OR elements, the second inputs of which are connected to the outputs of the first counter, and the outputs to the inputs of the second element OR NOT, the outputs of the third and fourth elements AND are connected to the subtraction inputs of the first and second subtractive counters, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second terms сумматора и с входами первого и второго элементов ИЛИ, входы синхронизации первого и второго вычитающих счетчиков под- ключены к первому выходу блока синхронизации, вход запуска которого  вл етс  одноименным входом устройства, а второй и третий выходы подключены соответственно к входу синхронизации сумматора и входу установки единицы триггера, информационные входы первого и второгоand the inputs of the first and second elements OR, the synchronization inputs of the first and second subtractive counters are connected to the first output of the synchronization unit, the startup input of which is the device's input of the same name, and the second and third outputs are connected respectively to the synchronization input of the adder and unit installation input trigger, informational inputs of the first and second вычитающих счетчиков  вл ютс  соответственно первым и вторым информационными входами устройства, а их входы сброса объединены и  вл ютс  входом сброса устройства , отличающеес  тем, что, с цельюdeducting counters are respectively the first and second information inputs of the device, and their reset inputs are combined and are the reset input of the device, characterized in that, in order to повышени  быстродействи  и упрощени  устройства, выход второго элемента ИЛИ- Н Е соединен с первым входом третьего эле- мента ИЛИ и входом установки нул  первого счетчика, счетный вход которогоincrease the speed and simplify the device, the output of the second element OR-H E is connected to the first input of the third element OR and the installation input of the zero of the first counter, the counting input of which объединен со счетным входом второго счетчика и подключен к выходу первого элемента И, третий вход которого объединен с одноименными входами третьего и четвертого элементов И и подключен к выходуcombined with the counting input of the second counter and connected to the output of the first element And, the third input of which is combined with the same inputs of the third and fourth elements And and connected to the output триггера, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с инверсным входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входуtrigger, the output of the EXCLUSIVE OR element is connected to the inverse input of the second element AND, the output of which is connected to the second input of the third OR element, the output of which is connected to the second input четвертого элемента И,the fourth element is And,