Сумматор по модулю пять
Владельцы патента RU 2702969:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Устройство предназначено для выполнения операции (X+Y) mod 5, где X,Y∈{000, …, 100} есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство арифметической обработки дискретной информации. Техническим результатом является упрощение схемы сумматора по модулю пять за счет уменьшения ее цены по Квайну и сокращения количества типов логических элементов аппаратурного состава при сохранении функциональных возможностей прототипа. Устройство содержит одиннадцать элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, девять элементов И и элемент ИЛИ. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны сумматоры по модулю пять (авт. св. СССР 1803911, кл. G06F 7/49, 1993 г.; патент РФ 2018931, кл. G06F 7/49, 1994 г.), которые реализуют операцию (X+Y)mod5, где X,Y∈{000,…,100} есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных сумматоров по модулю пять, относится схемная сложность, обусловленная тем, что цена по Квайну схемы каждого из упомянутых аналогов равна 53 и каждый из них содержит логические элементы пяти типов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип сумматор по модулю пять (авт. св. СССР 1658142, кл. G06F 7/49, 1991 г.), который содержит логические элементы и реализует операцию (X+Y)mod5, где Х,Y∈{000,…,100} есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится схемная сложность, обусловленная тем, что цена по Квайну схемы прототипа равна 45 и он содержит логические элементы четырех типов.
Техническим результатом изобретения является упрощение схемы сумматора по модулю пять за счет уменьшения ее цены по Квайну и сокращения количества типов логических элементов аппаратурного состава при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в сумматоре по модулю пять, содержащем восемь элементов И, элемент ИЛИ и три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены элемент И и восемь элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый, второй входы i-го и первый, второй входы j-го 
элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с первым, вторым входами i-го элемента И и выходами (j-6)-го элемента И, (j-1)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы (j+2)-го и первый, второй входы третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами (j-3)-го элемента И, (j+1)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами первого элемента И, второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход (j-4)-го и первый, второй входы шестого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходом (2×j-15)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами четвертого элемента И, пятого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы j-го элемента И, первый, второй, третий входы и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами (2×j-15)-го, девятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходами восьмого, девятого, седьмого элементов И и вторым входом (j-4)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а первый, второй входы k-го 
и первый, второй входы седьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с k-ым, (k+3)-им и третьим, шестым входами сумматора по модулю пять, k-й и третий выходы которого образованы соответственно выходами (2×k+2)-го и одиннадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
На чертеже представлена схема предлагаемого сумматора по модулю пять.
Сумматор по модулю пять содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11,…,111, элементы И 21,…,29 и элемент ИЛИ 3, причем первый, второй входы элемента 1i 
и первый, второй входы элемента 1j 
соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 2i и выходами элементов 2j-6, 1j-1, первый, второй входы элемента 1j+2 и первый, второй входы элемента 13 подключены соответственно к выходам элементов 2j-3, и 1j+1, 21, 12, первый, второй входы элемента 1j-4 и первый, второй входы элемента 16 соединены соответственно с выходами элементов 12xj-15, 3 и 24, 15, первый, второй входы элемента 2j и первый, второй, третий входы элемента 3 подключены соответственно к выходам элементов 12xj-15, 19 и 28, 29, 27, а первый, второй входы элемента 1k 
и первый, второй входы элемента 17 соединены соответственно с k-ым, (k+3)-им и третьим, шестым входами сумматора по модулю пять, k-й и третий выходы которого образованы соответственно выходами элементов 12×k+2 и 111.
Работа предлагаемого сумматора по модулю пять осуществляется следующим образом. На его первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой входы подаются соответственно двоичные сигналы х0,х1,х2∈{0,1} и y0,y1,y2∈{0,1}, которые задают подлежащие обработке трехразрядные двоичные числа X=х2х1х0, Y=y2y1y0, причем х2,у2 и х0,у0 определяют значения старших и младших разрядов соответственно, X,Y∈{000,…,100}. В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов z0,z1,z2 предлагаемого сумматора, полученные с учетом работы элементов 11,…,111, 21,…,29, 3 для всех возможных наборов значений сигналов x0,x1,x2,y0,y1,y2.
Согласно представленной таблицы имеем Z=(Х+Y)mod5, где Z=z2z1z0 - трехразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами z0,z1,z2∈{0,1} (z2 и z0 определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно).
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый сумматор по модулю пять реализует операцию (X+Y)mod5, где X,Y∈{000,…,100} есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами. При этом схема предлагаемого сумматора проще чем у прототипа, поскольку ее цена по Квайну равна 43 и аппаратурный состав образован из логических элементов трех типов.
Сумматор по модулю пять, содержащий восемь элементов И, элемент ИЛИ и три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отличающийся тем, что в него дополнительно введены элемент И и восемь элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый, второй входы i-го 
и первый, второй входы j-го 
элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с первым, вторым входами i-го элемента И и выходами (j-6)-го элемента И, (j-1)-гo элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы (j+2)-го и первый, второй входы третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами (j-3)-го элемента И, (j+1)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами первого элемента И, второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход (j-4)-го и первый, второй входы шестого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходом (2×j-15)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами четвертого элемента И, пятого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы j-го элемента И, первый, второй, третий входы и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами (2×j-15)-го, девятого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходами восьмого, девятого, седьмого элементов И и вторым входом (j-4)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а первый, второй входы k-го 
и первый, второй входы седьмого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с k-ым, (k+3)-им и третьим, шестым входами сумматора по модулю пять, k-й и третий выходы которого образованы соответственно выходами (2×k+2)-го и одиннадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
