close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9090

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9090
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) G 06F 7/50
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20040993
(22) 2004.10.27
(43) 2005.06.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Авгуль Леонид Болеславович; Трухан Олег Константинович;
Супрун Валерий Павлович (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) BY 2629 C1, 1999.
BY 5117 C1, 2003.
BY 5471 C1, 2003.
RU 2012038 C1, 1994.
RU 2018931 C1, 1994.
GB 2008294 A, 1979.
US 5617345 A. 1997.
JP 4167127 A, 1992.
BY 9090 C1 2007.04.30
(57)
Устройство для сложения, содержащее первый элемент И, элементы ЗАПРЕТ с первого по четвертый, два мажоритарных элемента с порогом два, два мажоритарных элемента
с порогом четыре и два элемента сложения по модулю два, i-й вход (i = 1, 5 ) j-го из которых
Фиг. 1
BY 9090 C1 2007.04.30
(j = 1, 2) соединен с i-м входом j-го мажоритарного элемента с порогом два, i-м входом
j-го мажоритарного элемента с порогом четыре и i-м входом устройства j-й группы, выход
первого элемента сложения по модулю два соединен с первым прямым входом первого
элемента ЗАПРЕТ, второй прямой вход которого соединен с выходом первого мажоритарного элемента с порогом два и прямым входом второго элемента ЗАПРЕТ, первый
вход запрета которого соединен с входом запрета первого элемента ЗАПРЕТ и выходом
первого мажоритарного элемента с порогом четыре, выход второго мажоритарного элемента с порогом два соединен с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ и первым
прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, вход запрета которого соединен с первым
входом запрета третьего элемента ЗАПРЕТ и выходом второго мажоритарного элемента с
порогом четыре, отличающееся тем, что содержит элементы И со второго по шестой,
элементы ЗАПРЕТ с пятого по восьмой, четыре элемента 2-2И-2ИЛИ, восемь элементов
3-2И-3ИЛИ и два элемента ИЛИ-НЕ, первый вход первого из которых соединен с входом
запрета пятого элемента ЗАПРЕТ и выходом первого мажоритарного элемента с порогом
два, второй вход соединен со вторым входом запрета второго элемента ЗАПРЕТ, прямым
входом пятого элемента ЗАПРЕТ, входом запрета шестого элемента ЗАПРЕТ и первым
входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым входом шестого
элемента ЗАПРЕТ и выходом первого мажоритарного элемента с порогом четыре, выход
второго мажоритарного элемента с порогом два соединен с входом запрета седьмого элемента ЗАПРЕТ и первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента сложения по модулю два, вторым входом запрета
третьего элемента ЗАПРЕТ, вторым прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, прямым входом седьмого элемента ЗАПРЕТ, входом запрета восьмого элемента ЗАПРЕТ и
первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго
мажоритарного элемента с порогом четыре и прямым входом восьмого элемента ЗАПРЕТ,
выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, первым
входом четвертого элемента И, первым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, первым
входом второго элемента 2-2И-2ИЛИ, первым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ и
первым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, выход пятого элемента ЗАПРЕТ соединен
со вторым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, вторым входом второго элемента
2-2И-2ИЛИ, вторым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, первым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ и первым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с третьим
входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, третьим входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом четвертого элемента 3-2И3ИЛИ, первым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ и первым входом шестого элемента 32И-3ИЛИ, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с третьим входом третьего элемента
3-2И-3ИЛИ, третьим входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом пятого
элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ, первым входом
седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ и первым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, выход
шестого элемента ЗАПРЕТ соединен с третьим входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ,
третьим входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ,
вторым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, первым входом третьего элемента
2-2И-2ИЛИ и первым входом четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ, выход первого элемента И
соединен с третьим входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, третьим входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ, вторым входом четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ, первым входом пятого элемента И и первым входом шестого
элемента И, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом третьего элемента И, третьим входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, четвертым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом
пятого элемента 3-2И-3ИЛИ и четвертым входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, выход
2
BY 9090 C1 2007.04.30
седьмого элемента ЗАПРЕТ соединен со вторым входом четвертого элемента И, третьим
входом второго элемента 2-2И-2ИЛИ, четвертым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ,
четвертым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом шестого элемента
3-2И-3ИЛИ и четвертым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, выход третьего элемента
ЗАПРЕТ соединен с четвертым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, пятым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом
пятого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ и третьим
входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ, выход четвертого элемента ЗАПРЕТ соединен с
четвертым входом второго элемента 2-2И-2ИЛИ, пятым входом второго элемента
3-2И-3ИЛИ, пятым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ и третьим входом четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ, выход восьмого элемента ЗАПРЕТ соединен с шестым
входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ,
шестым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ,
четвертым входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ и вторым входом пятого элемента И,
выход второго элемента И соединен с шестым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ,
шестым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом четвертого элемента
2-2И-2ИЛИ и вторым входом шестого элемента И, выход (j + 2)-го элемента И соединен с
j-м выходом устройства, выход j-го элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с (j + 2)-м выходом
устройства, выход k-го элемента (k = 1, 8 ) 3-2И-3ИЛИ соединен с (k + 4)-м выходом устройства, выход (j + 2)-го элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с (j + 12)-м выходом устройства,
выход (j + 4)-го элемента И соединен с (j + 14)-м выходом устройства.
Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и может быть
использовано для построения быстродействующих арифметических устройств ЭВМ и
специализированных процессоров.
Известно устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций, содержащее элементы И, элементы ИЛИ-НЕ, элементы сложения по модулю два и линейки логических элементов 2-2И-2ИЛИ и элементов 3-2И-3ИЛИ [1].
Устройство формирует (n + 1)-разрядный унитарный двоичный код суммы n одноразрядных двоичных чисел, поступающих на его входы.
Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, так
как оно не выполняет сложение чисел с разрядностью два и более бит.
Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим
решением к предлагаемому является устройство для сложения пяти двухразрядных двоичных чисел (четверичных цифр), содержащее четыре элемента сложения по модулю два,
два мажоритарных элемента с порогом два, два мажоритарных элемента с порогом четыре, четыре элемента ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ и элемент И [2].
Устройство формирует четырехразрядный позиционный двоичный код суммы пяти
двухразрядных двоичных чисел, поступающих на его входы.
Недостатком известного устройства также являются ограниченные функциональные
возможности, поскольку оно не формирует унитарный двоичный код суммы.
Изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей устройства для сложения за счет формирования унитарного двоичного кода суммы
пяти двухразрядных двоичных чисел.
Названный технический результат достигается путем использования новых логических элементов, а также изменением межсоединений элементов в схеме устройства.
Устройство для сложения содержит первый элемент И, элементы ЗАПРЕТ с первого
по четвертый, два мажоритарных элемента с порогом два, два мажоритарных элемента с
3
BY 9090 C1 2007.04.30
порогом четыре и два элемента сложения по модулю два, i-й вход (i = 1, 5 ) j-го из которых
(j = 1, 2) соединен с i-м входом j-го мажоритарного элемента с порогом два, i-м входом jго мажоритарного элемента с порогом четыре и i-м входом устройства j-й группы. Выход
первого элемента сложения по модулю два соединен с первым прямым входом первого
элемента ЗАПРЕТ, второй прямой вход которого соединен с выходом первого мажоритарного элемента с порогом два и прямым входом второго элемента ЗАПРЕТ, первый
вход запрета которого соединен с входом запрета первого элемента ЗАПРЕТ и выходом
первого мажоритарного элемента с порогом четыре. Выход второго мажоритарного элемента с порогом два соединен с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ и первым
прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, вход запрета которого соединен с первым
входом запрета третьего элемента ЗАПРЕТ и выходом второго мажоритарного элемента с
порогом четыре.
В отличие от прототипа, устройство содержит элементы И со второго по шестой, элементы ЗАПРЕТ с пятого по восьмой, четыре элемента 2-2И-2ИЛИ, восемь элементов
3-2И-3ИЛИ и два элемента ИЛИ-НЕ. Первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с
входом запрета пятого элемента ЗАПРЕТ и выходом первого мажоритарного элемента с
порогом два, второй вход соединен со вторым входом запрета второго элемента ЗАПРЕТ,
прямым входом пятого элемента ЗАПРЕТ, входом запрета шестого элемента ЗАПРЕТ и
первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым входом
шестого элемента ЗАПРЕТ и выходом первого мажоритарного элемента с порогом четыре. Выход второго мажоритарного элемента с порогом два соединен с входом запрета
седьмого элемента ЗАПРЕТ и первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента сложения по модулю два, вторым входом
запрета третьего элемента ЗАПРЕТ, вторым прямым входом четвертого элемента
ЗАПРЕТ, прямым входом седьмого элемента ЗАПРЕТ, входом запрета восьмого элемента
ЗАПРЕТ и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом
второго мажоритарного элемента с порогом четыре и прямым входом восьмого элемента
ЗАПРЕТ. Выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом третьего элемента
И, первым входом четвертого элемента И, первым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ,
первым входом второго элемента 2-2И-2ИЛИ, первым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ
и первым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ. Выход пятого элемента ЗАПРЕТ соединен со вторым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, вторым входом второго элемента
2-2И-2ИЛИ, вторым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, первым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ и первым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ. Выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с третьим
входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, третьим входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ,
первым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ и первым входом шестого элемента
3-2И-3ИЛИ. Выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с третьим входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ, третьим входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ, первым входом
седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ и первым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ. Выход
шестого элемента ЗАПРЕТ соединен с третьим входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ,
третьим входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом седьмого элемента
3-2И-3ИЛИ, вторым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, первым входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ и первым входом четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ. Выход первого элемента И соединен с третьим входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, третьим входом
восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, вторым входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ, вторым
входом четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ, первым входом пятого элемента И и первым
входом шестого элемента И. Выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен со вторым входом третьего элемента И, третьим входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, четвертым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ,
4
BY 9090 C1 2007.04.30
четвертым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ и четвертым входом седьмого элемента
3-2И-3ИЛИ. Выход седьмого элемента ЗАПРЕТ соединен со вторым входом четвертого
элемента И, третьим входом второго элемента 2-2И-2ИЛИ, четвертым входом второго
элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым
входом шестого элемента 3-2И-3ИЛИ и четвертым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ.
Выход третьего элемента ЗАПРЕТ соединен с четвертым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ,
пятым входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом седьмого элемента 3-2И-3ИЛИ и
третьим входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ. Выход четвертого элемента ЗАПРЕТ соединен с четвертым входом второго элемента 2-2И-2ИЛИ, пятым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом шестого
элемента 3-2И-3ИЛИ, пятым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ и третьим входом
четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ. Выход восьмого элемента ЗАПРЕТ соединен с шестым
входом первого элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом третьего элемента 3-2И-3ИЛИ,
шестым входом пятого элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом седьмого элемента 3-2И3ИЛИ, четвертым входом третьего элемента 2-2И-2ИЛИ и вторым входом пятого элемента И. Выход второго элемента И соединен с шестым входом второго элемента 3-2И-3ИЛИ,
шестым входом четвертого элемента 3-2И-3ИЛИ, шестым входом шестого элемента
3-2И-3ИЛИ, шестым входом восьмого элемента 3-2И-3ИЛИ, четвертым входом четвертого элемента 2-2И-2ИЛИ и вторым входом шестого элемента И. Выход (j + 2)-го элемента
И соединен с j-м выходом устройства. Выход j-го элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с (j + 2)-м
выходом устройства. Выход k-го элемента (k = 1, 8 ) 3-2И-3ИЛИ соединен с (k + 4)-м выходом устройства. Выход (j + 2)-го элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с (j + 12)-м выходом
устройства. Выход (j + 4)-го элемента И соединен с (j + 14)-м выходом устройства.
На чертеже (фиг. 1) представлена схема устройства для сложения.
Устройство содержит два элемента сложения по модулю два 1 и 2, два мажоритарных
элемента с порогом два 3 и 4, два мажоритарных элемента с порогом четыре 5 и 6, два
элемента ИЛИ-НЕ 7 и 8, восемь элементов ЗАПРЕТ 9-16, шесть элементов И 17-22, четыре элемента 2-2И-2ИЛИ 23-26, восемь элементов 3-2И-3ИЛИ 27-34, пять входов первой
группы 35-39, пять входов второй группы 40-44 и шестнадцать выходов 45-60.
Устройство выполняет сложение пяти двухразрядных двоичных чисел:
Y = X1 + X2 + X3 + X4 + X5,
где Хi = 2хi1 + хi2; i = 1, 5 .
Очевидно, что 0 ≤ Xi ≤ 3 и 0 ≤ Y ≤ 15.
Результат сложения представляется в виде шестнадцатиразрядного унитарного двоичного кода Y = (yo, y1, ..., y15). При этом yj = 1, если и только если Y = j, 0 ≤ j ≤ 15.
Устройство для сложения работает следующим образом.
На входы первой группы 35, 36, 37, 38 и 39 поступают старшие разряды х11, х21, х31, х41
и х51 (в произвольном порядке), на входы второй группы 40, 41, 42, 43 и 44 - младшие разряды х12, х22, x32, х42 и х52 (в произвольном порядке) суммируемых чисел Xi, i = 1, 5 .
На выходах 45, 46, ..., 60 формируются соответственно значения разрядов у0, y1, ..., у15
шестнадцатиразрядного унитарного двоичного кода Y.
Работа устройства для сложения поясняется таблицей (фиг. 2).
Схема устройства (фиг. 1) построена в соответствии со следующими соотношениями:
y0 = F0⋅G0;
y1 = F0⋅G1;
y2 = F0⋅G2 ∨ F1⋅G0;
y3 = F0⋅G3 ∨ F1⋅G1;
y4 = F0⋅G4 ∨ F1⋅G2 ∨ F2⋅G0;
у5 = F0⋅G5 ∨ Fl⋅G3 ∨ F2⋅Gl;
y6 = F1⋅G4 ∨ F2⋅G2 ∨ F3⋅G0;
5
BY 9090 C1 2007.04.30
y7 = F1⋅G5 ∨ F2⋅G3 ∨ F3⋅G1;
y8 = F2⋅G4 ∨ F3⋅G2 ∨ F4⋅G0;
y9 = F2⋅G5 ∨ F3⋅G3 ∨ F4⋅G1;
y10 = F3⋅G4 ∨ F4⋅G2 ∨ F5⋅G0;
y11 = F3⋅G5 ∨ F4⋅G3 ∨ F5⋅G1;
y12 = F4⋅G4 ∨ F5⋅G2;
y13 = F4⋅G5 ∨ F5⋅G3;
y14 = F5⋅G4;
y15 = F5⋅G5,
где F0 = M2∨L , F1 = M 2 ⋅L, F2 = M2⋅ M 4 ⋅ L , F3 = M2⋅ M 4 ⋅L, F4 = M4⋅ L , F5 = M4⋅L;
G0 = m2∨l , G1 = m 2 ⋅l, G2 = m2⋅ m 4 ⋅ l , G3 = m2⋅ m 4 ⋅l, G4 = m4⋅ l , G5 = m4⋅l;
L = x11 ⊕ x21 ⊕ x31 ⊕ x41 ⊕ x51, l = x12 ⊕ x22 ⊕ x32 ⊕ x42 ⊕ x52;
М2 = М2(х11, х21, х31, х41, x51) и m2 = m2(х12, х22, х32, х42, х52) - функции, реализуемые пятивходовыми мажоритарными элементами с порогами два;
М4 = М4(х11, х21, х31, х41, х51) и m4 = m4(x12, x22, x32, x42, x52) - функции, реализуемые пятивходовыми мажоритарными элементами с порогами четыре.
Отметим, что пятивходовый мажоритарный элемент с порогом 1 ≤ k ≤ 5 реализует
функцию Мk, которая определяется следующим образом:
1, если z1 + z 2 + ... + z 5 ≥ k;
M k = M k (z1 , z 2 , ..., z 5 ) =
0, если z1 + z 2 + ... + z 5 < k,
где zl ∈ {0, 1}, 1 ≤ l ≤ 5.
Достоинствами устройства для сложения являются высокое быстродействие и широкая область применения.
Источники информации:
1. Патент РБ 5314, МПК G 06F 7/00, 7/22, 2003.
2. Патент РБ 2629, МПК G 06F 7/50, 1999 (прототип).
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
141 Кб
Теги
by9090, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа