[go: up one dir, main page]

RU2840388C1 - Binary subtractor - Google Patents

Binary subtractor Download PDF

Info

Publication number
RU2840388C1
RU2840388C1 RU2024135216A RU2024135216A RU2840388C1 RU 2840388 C1 RU2840388 C1 RU 2840388C1 RU 2024135216 A RU2024135216 A RU 2024135216A RU 2024135216 A RU2024135216 A RU 2024135216A RU 2840388 C1 RU2840388 C1 RU 2840388C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
exclusive
binary
output
inputs
Prior art date
Application number
RU2024135216A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Васильевич Андреев
Руслан Викторович Шкирдов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2840388C1 publication Critical patent/RU2840388C1/en

Links

Abstract

FIELD: digital computer engineering.
SUBSTANCE: binary subtractor contains eleven EXCLUSIVE OR elements, six elements AND, and two OR elements, connected to each other with implementation of subtraction of four-bit binary numbers, set by binary signals.
EFFECT: reduced circuit complexity of the device while maintaining the possibility of generating a binary code of the difference of two four-bit binary numbers.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.The invention relates to computer technology and can be used for constructing automation equipment, functional units of control systems, etc.

Известен двоичный вычитатель [1], который содержит логические элементы и формирует двоичный код разности двух трехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.A binary subtractor is known [1], which contains logical elements and forms a binary code of the difference of two three-digit binary numbers specified by binary signals, and a bit that determines its sign.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного двоичного вычитателя, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырехразрядных двоичных чисел. The reason that prevents the achievement of the technical result specified below when using the known binary subtractor is the limited functionality due to the fact that the processing of four-digit binary numbers is not allowed.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип двоичный вычитатель [2], который содержит одиннадцать элементов исключающее ИЛИ, шесть элементов И и формирует двоичный код разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак. При этом схемная глубина прототипа равна 9.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of its features is the binary subtractor [2], adopted as a prototype, which contains eleven elements of exclusive OR, six elements of AND and forms a binary code of the difference of two four-digit binary numbers specified by binary signals, and a bit determining its sign. In this case, the circuit depth of the prototype is 9.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится схемная сложность, обусловленная тем, что цена по Квайну схемы прототипа равна 46.The reason preventing the achievement of the technical result specified below when using the prototype is the complexity of the circuit, due to the fact that the Quine price of the prototype circuit is 46.

Техническим результатом изобретения является упрощение схемы двоичного вычитателя за счет уменьшения ее цены по Квайну при сохранении функциональных возможностей прототипа и не большая чем у прототипа схемная глубина.The technical result of the invention is a simplification of the binary subtractor circuit by reducing its Quine price while maintaining the functional capabilities of the prototype and a circuit depth no greater than that of the prototype.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в двоичном вычитателе, содержащем одиннадцать элементов исключающее ИЛИ и шесть элементов И, k-й (), ()-й входы и первый выход двоичного вычитателя, первый и второй входы m-го () элемента и соединены соответственно с первым, вторым входами k-го элемента исключающее ИЛИ и первым входом первого элемента И, выходом и первым входом m-го элемента исключающее ИЛИ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены два элемента ИЛИ, первый, второй входы пятого элемента исключающее ИЛИ, первый, второй входы и выход i-го () элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами девятого, третьего, первым, вторым входами ()-го и первым входом ()-го элементов исключающее ИЛИ, первый вход ()-го и выход ()-го элементов исключающее ИЛИ, второй вход шестого и выход ()-го элементов И соединены соответственно с выходом ()-го элемента И и вторым входом i-го элемента ИЛИ, выходом пятого элемента И и вторым входом ()-го элемента исключающее ИЛИ, первый вход одиннадцатого элемента исключающее ИЛИ соединен с выходом шестого элемента И, а вторые входы шестого, одиннадцатого и выход седьмого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с выходами восьмого, десятого элементов исключающее ИЛИ и вторым выходом двоичного вычитателя, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами пятого, шестого и одиннадцатого элементов исключающее ИЛИ.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a binary subtractor containing eleven exclusive OR elements and six AND elements, the k -th ( ), ( )-th inputs and the first output of the binary subtractor, the first and second inputs of the m -th ( ) element and are connected respectively to the first, second inputs of the k -th element of exclusive OR and the first input of the first element of AND, the output and the first input of the m -th element of exclusive OR, the peculiarity is that two OR elements are additionally introduced into it, the first, second inputs of the fifth element of exclusive OR, the first, second inputs and the output of the i -th ( ) OR elements are connected respectively to the outputs of the ninth, third, first, second inputs ( )-th and the first entrance ( )-th elements exclusive OR, first input ( )-th and exit ( )-th elements exclusive OR, the second input of the sixth and the output ( )-th AND elements are connected respectively to the output ( )-th AND element and the second input of the i -th OR element, the output of the fifth AND element and the second input ( )-th element of the exclusive OR, the first input of the eleventh element of the exclusive OR is connected to the output of the sixth element of the AND, and the second inputs of the sixth, eleventh and the output of the seventh elements of the exclusive OR are connected, respectively, to the outputs of the eighth, tenth elements of the exclusive OR and the second output of the binary subtractor, the third, fourth and fifth outputs of which are connected, respectively, to the outputs of the fifth, sixth and eleventh elements of the exclusive OR.

На чертеже представлена схема предлагаемого двоичного вычитателя.The drawing shows the circuit diagram of the proposed binary subtractor.

Двоичный вычитатель содержит элементы исключающее ИЛИ 11,…,111, элементы И 21,…,26 и элементы ИЛИ 31, 32, причем первый вход элемента 111, первый вход и выход элемента 1 m () соединены соответственно с выходом элемента 26, вторым и первым входами элемента 2 m , первый, второй входы элемента 15, первый, второй входы и выход элемента 3 i () подключены соответственно к выходам элементов 19, 13, первому, второму входам элемента 1 i +6 и первому входу элемента 1 i +8, первый вход элемента 1 i +6 и выход элемента 12 × i , второй вход элемента 26 и выход элементов 22 × i соединены соответственно с выходом элемента 22 × i -1 и вторым входом элемента 3 i , выходом элемента 25 и вторым входом элемента 1 i +8, а вторые входы элементов 16, 111 и выходы элементов 11, 17, 15, 16, 111 подключены соответственно к выходам элементов 18, 110 и первому, второму, третьему, четвертому, пятому выходам двоичного вычитателя, k-й () и ()-й входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 1 k .The binary subtractor contains the elements exclusive OR 1 1 ,…,1 11 , the elements AND 2 1 ,…,2 6 and the elements OR 3 1 , 3 2 , where the first input of the element is 1 11 , the first input and output of the element are 1 m ( ) are connected respectively to the output of element 2 6 , the second and first inputs of element 2 m , the first, second inputs of element 1 5 , the first, second inputs and output of element 3 i ( ) are connected respectively to the outputs of elements 1 9 , 1 3 , the first, second inputs of element 1 i +6 and the first input of element 1 i +8 , the first input of element 1 i +6 and the output of element 1 2 × i , the second input of element 2 6 and the output of elements 2 2 × i are connected respectively to the output of element 2 2 × i -1 and the second input of element 3 i , the output of element 2 5 and the second input of element 1 i +8 , and the second inputs of elements 1 6 , 1 11 and the outputs of elements 1 1 , 1 7 , 1 5 , 1 6 , 1 11 are connected respectively to the outputs of elements 1 8 , 1 10 and the first, second, third, fourth, fifth outputs of the binary subtractor, the k -th ( ) And ( )-th inputs of which are connected respectively to the first and second inputs of element 1 k .

Работа предлагаемого двоичного вычитателя осуществляется следующим образом. На его первый, шестой, третий, восьмой и пятый, второй, седьмой, четвертый входы подаются соответственно двоичные сигналы и , которые задают подлежащие обработке четырехразрядные двоичные числа , , причем и определяют значения старших и младших разрядов соответственно. Поскольку наборы 00 и 11 значений сигналов (), являются равноценными для элементов 1 k , 2 k , достаточно рассмотреть функционирование предлагаемого вычитателя для следующих наборов значений этих сигналов: 00, 01, 10. В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов предлагаемого вычитателя, полученные с учетом работы его элементов для всех возможных комбинаций указанных наборов. The proposed binary subtractor operates as follows. Binary signals are fed to its first, sixth, third, eighth and fifth, second, seventh, fourth inputs, respectively. And , which specify the four-digit binary numbers to be processed , , and And define the values of the senior and junior digits respectively. Since the sets 00 and 11 of signal values ( ), are equivalent for elements 1 k , 2 k , it is sufficient to consider the operation of the proposed subtractor for the following sets of values of these signals: 00, 01, 10. The table below shows the values of the output signals of the proposed subtractor, obtained taking into account the operation of its elements for all possible combinations of the specified sets.

0000 0000 0000 0000 0000000000 0101 0101 1010 0000 1011010110 0000 0000 0000 0101 1111111111 0101 0101 1010 0101 1010110101 0000 0000 0000 1010 0000100001 0101 0101 1010 1010 1011110111 0000 0000 0101 0000 1111011110 0101 1010 0000 0000 1110011100 0000 0000 0101 0101 1110111101 0101 1010 0000 0101 1101111011 0000 0000 0101 1010 1111111111 0101 1010 0000 1010 1110111101 0000 0000 1010 0000 0001000010 0101 1010 0101 0000 1101011010 0000 0000 1010 0101 0000100001 0101 1010 0101 0101 1100111001 0000 0000 1010 1010 0001100011 0101 1010 0101 1010 1101111011 0000 0101 0000 0000 1110011100 0101 1010 1010 0000 1111011110 0000 0101 0000 0101 1101111011 0101 1010 1010 0101 1110111101 0000 0101 0000 1010 1110111101 0101 1010 1010 1010 1111111111 0000 0101 0101 0000 1101011010 1010 0000 0000 0000 0100001000 0000 0101 0101 0101 1100111001 1010 0000 0000 0101 0011100111 0000 0101 0101 1010 1101111011 1010 0000 0000 1010 0100101001 0000 0101 1010 0000 1111011110 1010 0000 0101 0000 0011000110 0000 0101 1010 0101 1110111101 1010 0000 0101 0101 0010100101 0000 0101 1010 1010 1111111111 1010 0000 0101 1010 0011100111 0000 1010 0000 0000 0010000100 1010 0000 1010 0000 0101001010 0000 1010 0000 0101 0001100011 1010 0000 1010 0101 0100101001 0000 1010 0000 1010 0010100101 1010 0000 1010 1010 0101101011 0000 1010 0101 0000 0001000010 1010 0101 0000 0000 0010000100 0000 1010 0101 0101 0000100001 1010 0101 0000 0101 0001100011 0000 1010 0101 1010 0001100011 1010 0101 0000 1010 0010100101 0000 1010 1010 0000 0011000110 1010 0101 0101 0000 0001000010 0000 1010 1010 0101 0010100101 1010 0101 0101 0101 0000100001 0000 1010 1010 1010 0011100111 1010 0101 0101 1010 0001100011 0101 0000 0000 0000 1100011000 1010 0101 1010 0000 0011000110 0101 0000 0000 0101 1011110111 1010 0101 1010 0101 0010100101 0101 0000 0000 1010 1100111001 1010 0101 1010 1010 0011100111 0101 0000 0101 0000 1011010110 1010 1010 0000 0000 0110001100 0101 0000 0101 0101 1010110101 1010 1010 0000 0101 0101101011 0101 0000 0101 1010 1011110111 1010 1010 0000 1010 0110101101 0101 0000 1010 0000 1101011010 1010 1010 0101 0000 0101001010 0101 0000 1010 0101 1100111001 1010 1010 0101 0101 0100101001 0101 0000 1010 1010 1101111011 1010 1010 0101 1010 0101101011 0101 0101 0000 0000 1010010100 1010 1010 1010 0000 0111001110 0101 0101 0000 0101 1001110011 1010 1010 1010 0101 0110101101 0101 0101 0000 1010 1010110101 1010 1010 1010 1010 0111101111 0101 0101 0101 0000 1001010010 0101 0101 0101 0101 1000110001 0101 0101 0101 1010 1001110011

Согласно представленной таблице имеем , где – четырехразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами ( и определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно), причем если число D является положительным либо , то , если отрицательным, то и оно представлено в дополнительном коде. According to the table presented we have , Where – a four-digit binary number specified by binary signals ( And determine the values of the senior and junior digits, respectively), and if the number D is positive or , That , if negative, then and it is presented in additional code.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый двоичный вычитатель имеет схемную глубину, равную 9, и формирует двоичный код разности двух четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак. При этом схема предлагаемого двоичного вычитателя проще, чем у прототипа, поскольку ее цена по Квайну равна 38.The above information allows us to conclude that the proposed binary subtractor has a circuit depth equal to 9 and forms a binary code of the difference of two four-digit binary numbers specified by binary signals and a bit determining its sign. At the same time, the circuit of the proposed binary subtractor is simpler than that of the prototype, since its Quine price is 38.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент РФ 2629453, кл. G06F7/50, 2017 г.1. Russian Federation Patent 2629453, class G06F7/50, 2017.

2. Патент РФ 2789722, кл. G06F7/50, 2023 г.2. Russian Federation Patent 2789722, class G06F7/50, 2023.

Claims (1)

Двоичный вычитатель, содержащий одиннадцать элементов исключающее ИЛИ и шесть элементов И, причем k-й (), ()-й входы и первый выход двоичного вычитателя, первый и второй входы m-го () элемента и соединены соответственно с первым, вторым входами k-го элемента исключающее ИЛИ и первым входом первого элемента И, выходом и первым входом m-го элемента исключающее ИЛИ, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два элемента ИЛИ, первый, второй входы пятого элемента исключающее ИЛИ, первый, второй входы и выход i-го () элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами девятого, третьего, первым, вторым входами ()-го и первым входом ()-го элементов исключающее ИЛИ, первый вход ()-го и выход ()-го элементов исключающее ИЛИ, второй вход шестого и выход ()-го элементов И соединены соответственно с выходом ()-го элемента И и вторым входом i-го элемента ИЛИ, выходом пятого элемента И и вторым входом ()-го элемента исключающее ИЛИ, первый вход одиннадцатого элемента исключающее ИЛИ соединен с выходом шестого элемента И, а вторые входы шестого, одиннадцатого и выход седьмого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с выходами восьмого, десятого элементов исключающее ИЛИ и вторым выходом двоичного вычитателя, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с выходами пятого, шестого и одиннадцатого элементов исключающее ИЛИ.A binary subtractor containing eleven exclusive OR elements and six AND elements, with the k -th ( ), ( )-th inputs and the first output of the binary subtractor, the first and second inputs of the m -th ( ) element and are connected respectively to the first, second inputs of the k -th exclusive OR element and the first input of the first AND element, the output and the first input of the m -th exclusive OR element, characterized in that two OR elements are additionally introduced into it, the first, second inputs of the fifth exclusive OR element, the first, second inputs and output of the i -th ( ) OR elements are connected respectively to the outputs of the ninth, third, first, second inputs ( )-th and the first entrance ( )-th elements exclusive OR, first input ( )-th and exit ( )-th elements exclusive OR, the second input of the sixth and the output ( )-th AND elements are connected respectively to the output ( )-th AND element and the second input of the i -th OR element, the output of the fifth AND element and the second input ( )-th element of the exclusive OR, the first input of the eleventh element of the exclusive OR is connected to the output of the sixth element of the AND, and the second inputs of the sixth, eleventh and the output of the seventh elements of the exclusive OR are connected, respectively, to the outputs of the eighth, tenth elements of the exclusive OR and the second output of the binary subtractor, the third, fourth and fifth outputs of which are connected, respectively, to the outputs of the fifth, sixth and eleventh elements of the exclusive OR.
RU2024135216A 2024-11-26 Binary subtractor RU2840388C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2840388C1 true RU2840388C1 (en) 2025-05-22

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190339944A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 Eric B. Olsen Reverse conversion apparatus for residue numbers
RU2709653C1 (en) * 2019-03-11 2019-12-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Binary subtractor
RU2789731C1 (en) * 2022-03-18 2023-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Binary subtractor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190339944A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 Eric B. Olsen Reverse conversion apparatus for residue numbers
RU2709653C1 (en) * 2019-03-11 2019-12-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Binary subtractor
RU2789731C1 (en) * 2022-03-18 2023-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Binary subtractor
RU2789722C1 (en) * 2022-03-18 2023-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Binary subtractor
RU2829014C1 (en) * 2024-05-17 2024-10-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Binary subtractor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2840388C1 (en) Binary subtractor
RU2700554C1 (en) Majority module
RU2847963C1 (en) Binary calculator
RU2849027C1 (en) Binary subtractor
US3381117A (en) Minimal pin multipurpose logic circuits
RU2789722C1 (en) Binary subtractor
RU2829014C1 (en) Binary subtractor
US3249746A (en) Data processing apparatus
RU2708793C1 (en) Modulo three adder
RU2789723C1 (en) Device for selecting the smaller of two binary numbers
RU2842869C1 (en) Comparator of binary numbers
RU2762548C1 (en) Adder-multiplier modulo three
RU2835073C1 (en) Arbitrary modulus accumulating adder
RU2713862C1 (en) MULTIPLIER MODULO q
RU2789731C1 (en) Binary subtractor
RU2770798C1 (en) MODULO q SUBTRACTOR
RU2702970C1 (en) ADDER MODULO q
RU2809213C1 (en) Majority module
RU2778675C1 (en) Adder modulo three
RU2843505C1 (en) Binary number selector
RU2764707C1 (en) Modulo seven arithmetic unit
RU2770799C1 (en) Binary number dividing apparatus
RU2761103C1 (en) Parallel unit counter
US3698632A (en) Fluidic adder-subtracter utilizing threshold logic
RU2758184C1 (en) Binary adder