Dispositif additionneur électronique numérique de série La présente invention concerne un disposi tif additionneur électronique destiné à opérer sur des nombres exprimés dans des systèmes décimaux codés en binaire.
Il est bien connu dans la technique que les calculateurs peuvent être aisément construits en vue d'opérer sur des nombres exprimés dans le système binaire. Cependant, il est très dési rable de faire les opérations sur des nombres exprimés dans les systèmes décimaux conven tionnels; c'est pourquoi les systèmes décimaux codés en binaire qui permettent de bénéficier des deux avantages sont aujourd'hui utilisés de préférence aux autres dans les calculateurs. Dans de tels systèmes, un chiffre décimal peut être représenté, par exemple, par un groupe de quatre chiffres binaires. La valeur du chiffre décimal est déterminée en notant la présence ou l'absence des unités binaires dans cha cune des quatre positions de chiffres d'un groupe.
On a montré précédemment de quelle fa çon on peut établir un circuit capable d'addi tionner des paires de nombres décimaux codés en binaire en utilisant des éléments bistables combinés avec des réseaux logiques définis par des équations qui utilisent la notation de l'al gèbre de Boole.
Le circuit faisant l'objet de la présente invention constitue un perfectionne ment par rapport aux circuits connus ayant pour but d'additionner en série des nombres décimaux codés en binaire, le perfectionnement résidant dans la réduction substantielle de l'équipement nécessaire à la réalisation de cette fonction. De plus, le circuit de la présente invention utilise un système permettant de résoudre les réseaux logiques suivant des dis positifs plus simples et plus compréhensibles pour le personnel qui entretient l'équipement.
Cet avantage est considérable, car le problème de vérifier les circuits et leur fonctionnement est un problème de première importance pour des systèmes calculateurs complexes de ce type.
En bref, la présente invention permet d'ad ditionner une paire de nombres décimaux codés en binaire grâce à l'utilisation de trois circuits bistables qui accumulent de façon efficace l'in formation nécessaire durant les quatre périodes d'impulsions constituant un cycle d'opération. Les circuits bistables sont introduits successive ment, de manière à fonctionner comme les étages d'un compteur binaire conventionnel durant les trois premières périodes du cycle. Le mode d'opération permet, cependant, à chaque circuit bistable de représenter un étage d'ordre croissant progressivement du compteur binaire à chacune des trois périodes succes sives d'impulsions.
Pendant la quatrième pé riode du cycle, les circuits permettent la trans formation du comptage du nombre binaire accumulé en un nombre-somme représenté dans le système décimal codé en binaire utilisé pour les chiffres introduits.
Ainsi, suivant l'invention, on fournit un dispositif additionneur électroniques numérique de série destiné à additionner des couples de nombres codés binaires, chaque nombre entier codé pris parmi lesdits nombres étant exprimé sous forme d'une séquence de quatre chiffres binaires, une valeur pondérée prédéterminée étant attribuée à chaque chiffre suivant sa posi tion dans la séquence, le dispositif comportant une source de signaux de synchronisation pro duisant, 'de manière continue, un cycle récur rent de quatre signaux de synchronisation, ledit dispositif étant caractérisé par un premier, un second et un troisième organes bistables disposés de manière à constituer un registre numérique binaire,
connu en soi, et par un réseau logique destiné à recevoir lesdits signaux de synchro nisation et muni de lignes d'entrée prévues pour recevoir simultanément une séquence de quatre signaux binaires indiquant des nombres entiers correspondants pris parmi les nombres codés, chaque signal binaire étant synchronisé avec un signal de synchronisation dudit cycle, ledit réseau comprenant un premier, un second, un troisième et un quatrième groupe de circuits logiques, le premier groupe de circuits répon dant aux trois premiers signaux binaires pon dérés des entiers correspondants, de manière à produire des signaux de sortie à la fin de chacune des trois premières périodes des si gnaux de synchronisation, les signaux de sortie provoquant l'enregistrement, par le registre nu mérique binaire, sous forme binaire vraie,
de la somme des trois premiers chiffres binaires pondérés, le second groupe de circuits logiques répondant à un signal de sortie émanant du dispositif bistable qui emmagasine le chiffre binaire vrai d'ordre le plus bas au cours de la période du troisième signal de synchronisa tion de manière à produire sur une ligne de sortie émanant du réseau logique le premier chiffre binaire pondéré de sortie de la somme,
le troisième groupe de circuits logiques répon dant à des signaux de sortie qui émanent des organes bistables qui indiquent la somme par- tielle qui y est emmagasinée au cours de la période du quatrième signal de synchronisation et à des signaux d'entrée indiquant les qua trièmes chiffres binaires pondérés,
de manière à produire le second chiffre binaire pondéré de sortie de la somme sur ladite ligne de sortie et le quatrième groupe de circuits logiques ré pondant à des signaux indiquant la somme partielle emmagasinée dans le registre numé rique binaire au cours de la période du qua trième signal de synchronisation et à des signaux d'entrée indiquant les quatrièmes chif fres binaires pondérés, de manière à produire des signaux de sortie provoquant l'enregistre ment par le second et le troisième organes bi- stables des quatrième et troisième chiffres binaires pondérés, respectivement,
de la somme en question et provoquant l'enregistrement par le premier organe bistable de toute retenue résultant de l'addition des nombres entiers correspondants et répondant à des signaux de sortie émanant du registre au cours de la pre mière et de la seconde périodes du cycle de signaux de synchronisation suivant, de manière à produire les troisième et quatrième chiffres binaires pondérés de la somme sur la ligne de sortie.
Plus particulièrement, le circuit de somma tion de la présente invention se compose de dispositifs bistables, comme des circuits flip- flop , et d'un réseau de contrôle associé. Les deux groupes de signaux représentant les nom bres à additionner sont introduits en série dans le réseau de contrôle qui possède une action cyclique commandée par des impulsions syn- chronisantes venant d'une autre source. Le groupe de signaux à la sortie de l'additionneur représente le nombre correspondant à la somme des deux nombres introduits et est exprimé dans le même code utilisé pour les nombres introduits.
Le réseau de contrôle des flip-flops fonc tionne suivant un ensemble d'équations logi ques. Chacune de ces équations définit quand et comment un flip-flop doit changer d'état. Les signaux de sortie des flip-flops ainsi que les formes de signaux à l'entrée correspondent aux termes des équations qui sont combinées par des opérations d'addition ou de multipli cation logiques. Ces opérations sont accom plies physiquement par des réseaux comprenant des ensembles de diodes et de résistances qui relient les lignes transportant les potentiels re présentatifs des termes des équations. Les im pulsions synchronisantes sont utilisées pour synchroniser et faire avancer effectivement le circuit de sommation dans le but de faire se dérouler le processus.
Quand, en raison de la mise en jeu d'une impulsion de synchronisation, les termes du réseau sont à même de satisfaire un signal de commande à un flip-flop, la multi plication logique de ce signal de commande par l'impulsion de synchronisation suivante fait basculer le flip-flop, à moins qu'il ne soit déjà dans l'état commandé par le signal, auquel cas il reste dans le même état. L'action cyclique du circuit de sommation correspond à la réception de quatre chiffres binaires successifs qui définissent un groupe décimal. Un ensemble auxiliaire de flip-flops est disposé de façon à compter successivement les impulsions d'horloge et à fournir des poten tiels représentatifs du comptage de quatre cy cles.
Ainsi, on peut dire que l'état électrique des réseaux logiques et, par conséquent, des flip- flops eux-mêmes, change suivant les termes de tension représentant les chiffres à l'entrée, l'état des flip-flops suivant la commande de l'impul sion synchronisante précédente, et l'étape du cycle à travers lequel l'additionneur progresse.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un schéma synoptique illus trant de façon générale la forme d'exécution du dispositif additionneur.
La fig. 2 représente un schéma synoptique du compteur d'impulsions accompagné des équations logiques qui définissent les signaux de commande de chacun des étages en flip- flop.
La fig. 3 représente le schéma détaillé d'un circuit flip-flop caractéristique, par exemple le flip-flop <I>FI,</I> dans le compteur d'impulsions. La fig. 4 est un diagramme représentant les formes de signaux auxquels on s'est référé dans l'explication du fonctionnement du flip- flop <I>FI.</I>
La fig. 5 est un schéma du circuit du réseau logique de comptage pour le compteur d'impul sions. La fig. 6 est un schéma synoptique des flip- flops d'addition montrant l'état des différents flip-flops pendant la première période d'impul sions.
La fig. 7 est un schéma synoptique des flip- flops d'addition montrant l'état des différents flip-flops au cours de la deuxième période d'impulsions.
La fig. 8 est un schéma synoptique des flip- flops d'addition montrant l'état des différents flip-flops au cours de la troisième période d'im pulsions.
La fig. 9 est un schéma synoptique des flip- flops d'addition montrant l'état des différents flip-flops au cours de la quatrième période d'impulsions.
La fig. 10 est un schéma des circuits des réseaux logiques générateurs de propositions complexes utilisées un grand nombre de fois dans les circuits d'addition.
La fig. 11 est un schéma des réseaux logiques d'entrée de grille pour le flip-flop <B>SI.</B> La fi-. 12 est un schéma des réseaux logiques d'entrée de grille pour le flip-flop S2. La fig. 13 est un schéma des réseaux logiques d'entrée de grille pour le flip-flop S3.
La fig. 14 est un schéma des réseaux logiques de sortie, générateurs des formes dé tension représentatives de la somme. <I>Description</I> générale En se référant d'abord à la fig. 1, un schéma synoptique montre l'ensemble du dis positif additionneur. L'additionneur 10 se com pose des flip-flops <I>SI, S2</I> et S3 ainsi que d'un réseau logique arithmétique de sortie 11. Les formes de tension sur les entrées<I>Sa</I> et<B><I>SI,</I></B> représentent des nombres décimaux codés des tinés à être additionnés dans l'additionneur 10. Le signal apparaissant à la sortie So représente la somme des nombres à l'entrée.
Un générateur d'impulsions d'horloge ou de synchronisation 12 émet continuellement des signaux carrés qui déterminent les périodes d'impulsions synchronisantes P. Une période d'impulsions est l'intervalle entre le front avant de deux impulsions d'horloge successives.
Ces périodes ont pour but de déterminer le temps alloué à un chiffre binaire qui se manifeste par exemple par le potentiel de sortie d'un flip-flop. Un potentiel élevé de sortie sur la connexion de la plaque de droite par exemple d'un flip-flop exprime le chiffre binaire un , alors qu'un potentiel faible sur le même point représente le chiffre binaire zéro .
Comme un chiffre décimal est représenté par un bloc de quatre chiffres binaires, la présence ou l'absence d'un potentiel élevé sur les entrées<I>Sa</I> ou S,, pendant chacune des quatre périodes d'impulsions consécutives, doit être observée. Le compteur d'impulsions 14, qui compte les impulsions d'horloge du géné rateur 12, définit l'aspect des chiffres binaires particuliers dans un bloc décimal. Ceci est accompli par les sorties du réseau logique de comptage 13 qui, avec les flip-flops <I>FI</I> et F2, constitue le compteur 14.
Les tensions de sortie du compteur 14 représentent des comptages <I>Pl,</I> P2, <I>P;,</I> P4, Pl, P2, P.3, P.,, etc., d'une façon cyclique.. Le potentiel de comptage qui est élevé pendant une période d'horloge donnée, indique quel chiffre binaire particulier d'un bloc décimal est observé à l'entrée de l'addi- tionneur 10.
Le tableau suivant 1 représente le code binaire utilisé pour représenter les chiffres décimaux.
Les impulsions de synchronisation Pl, <I>P.>,</I> P3 et P4 pour l'entrée, et P3, P-,, <I>PI</I> et P2 pour la sortie, définissent, avec les poids numériques associés à ces périodes d'impulsions, 1, 2, 4, 2 respectivement, les colonnes du tableau.
L'équi valent décimal du code binaire à chaque ran gée horizontale est ainsi obtenu sur le tableau en totalisant les composantes effectives du
EMI0004.0032
<I>Tableau <SEP> 1</I>
<tb> Entrée <SEP> P, <SEP> P,, <SEP> P@ <SEP> ! <SEP> P,
<tb> Impulsion
<tb> synchro- <SEP> nisante <SEP> Sortie <SEP> P_ <SEP> P, <SEP> P, <SEP> P,
<tb> I
<tb> Poids <SEP> numérique <SEP> I <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> I <SEP> 1
<tb> I
<tb> 0 <SEP> il <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> I
<tb> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Equivalent <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> décimal <SEP> à <SEP> - <SEP> I- 4 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> l'entrée <SEP> et <SEP> @._ <SEP> '_--' à <SEP> la <SEP> sortie <SEP> 5.
<SEP> II <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 6 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> I <SEP> I
<tb> 7 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> .
<tb> 8 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 9 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 poids numérique, indiquées par le binaire 1 dans les colonnes appropriées. Il est â noter que les équivalents des chiffres décimaux 2, 3, 4, 5, 6 et 7 peuvent être représentés par deux combinaisons de codes différentes. Le code représenté dans le tableau II suivant repré sente l'inversion d'un signal de façon à obte nir un code du complément comme cela est désiré quand on opère une soustraction.
Comme on le verra dans la description ci- dessous, la valeur d'un chiffre décimal à l'en trée peut être exprimée suivant l'une quel conque des deux combinaisons sans que le fonctionnement correct du circuit d'addition en soit affecté. Il faut bien comprendre cepen dant que le chiffre décimal à la sortie sera toujours représenté par le code du tableau 1.
EMI0005.0001
<I>Tableau <SEP> 11</I>
<tb> Impulsion <SEP> synchro nisante. <SEP> Entrée <SEP> P4 <SEP> P, <SEP> P@ <SEP> P,
<tb> Poids <SEP> numérique <SEP> 2 <SEP> q <SEP> 2 <SEP> I <SEP> 1
<tb> <U>I <SEP> I <SEP> I</U>
<tb> 2 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> @i <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> @ <SEP> 0
<tb> 3 <SEP> i <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> Equivalent
<tb> décimal <SEP> à <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> I
<tb> l'entrée <SEP> et <SEP> i
<tb> I <SEP> Î <SEP> @ <SEP> I
<tb> à <SEP> la <SEP> sortie <SEP> 5 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> [ <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> ;
<SEP> 1
<tb> 6 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 7 <SEP> 1 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> i <SEP> 0 <SEP> 1 En se référant à nouveau à la fig. 1, on décrira maintenant de façon détaillée com ment l'additionneur 10 fonctionne pour addi tionner le nombre décimal 68 codé en binaire et introduit à l'entrée S,, et le nombre décimal 27, codé en binaire, introduit simultanément à l'entrée S,,.
Dans le tableau I, le chiffre décimal 8 est défini par un chiffre binaire zéro dans la position d'impulsion Pl, alors que les positions P,, P3 et P4 sont définies par le chiffre binaire un .
Ainsi, dans la fig. 1, un potentiel rela tivement bas est introduit à l'entrée<I>Sa</I> pendant la période Pl, et un potentiel relativement élevé est introduit en Sa pendant les périodes P,,, P3 et P4. Le chiffre décimal 6, qui suit immédia tement le chiffre décimal 8 à l'entrée S6 est représenté sur le tableau 1 par le chiffre binaire zéro pour la période PI ;
suivi du chiffre binaire un pour les périodes P, et P3, et finalement suivi du chiffre binaire zéro pour la période P4. Ainsi, un potentiel rela tivement bas se manifeste en SQ pendant la période PI suivi par un potentiel relativement élevé pendant les périodes P@ <I>et</I> P.3, et finale ment par un potentiel relativement bas pendant la période P4. De façon similaire, on peut reconnaître le nombre décimal 27 à l'entrée S,,
. Les chiffres binaires d'entrée dans chaque bloc sont introduits en série dans l'addition- neur 10 dans le même ordre que les potentiels de comptage Pl, Pz, P;, P4 sont alimentés.
Ces potentiels de comptage synchronisent l'addi- tionneur 10 de façon qu'il accorde à chaque chiffre d'entrée codé en binaire son poids et qu'il émette les chiffres binaires correspondant à la somme dans l'ordre aux périodes d'impul sion nécessaires. Le signal somme S, est re présenté par la forme d'onde correspondant au nombre décimal 95.
Comme cela est indi qué dans la fig. 1, le signal de sortie So est décalé de deux périodes, c'est-à-dire qu'il est en retard de deux impulsions du compteur 14, en ce sens que les quatre chiffres binaires du bloc décimal sortant, comparés aux comptages d'impulsions synchronisantes à l'entrée ne sont pas supposés être dans les positions P3, P4, PI et P, respectivement.
Ceci est dû à un retard de deux impulsions d'horloge inhérent à l'éta blissement des chiffres codés correspondant à la somme effectuée par l'additionneur 10.
Les propositions logiques peuvent être con sidérées comme étant représentées dans les circuits par les flip-flops qui sont des disposi tifs électroniques possédant deux états stables possibles, et seulement deux. L'un de ces deux états est appelé vrai (il est quelquefois représenté dans les tableaux par 1 ) et l'au tre état est appelé faux ( 0 dans les tableaux).
Le vrai et le faux état d'une proposition sont relatifs de préférence à des termes qui sont physiquement représentés dans les circuits comme la tension continue en un point par exemple. Cette tension peut exister à l'un de deux niveaux différents. Quand un terme est effectif, la tension est relativement élevée (E,,) ; et quand il est ineffectif, la tension est relati vement basse<B>(El,),</B> voir fig. 3.
Ainsi, en reliant les lignes de sortie, par exemple, à chacune des plaques des -tubes d'un circuit flip-flop, la ligne de sortie possédant la tension relativement élevée détermine l'état (ou terme) effectif du flip-flop. L'autre ligne de sortie possédant la tension relativement basse représente alors l'état ineffectif. Suivant le présent système, il est désirable de pouvoir commander un flip-flop de propo sition vers son état faux ou vrai par des si gnaux appliqués à des entrées séparées.
Ces lignes d'entrée sont couplées aux grilles de chacun des tubes du circuit flip-flop ; ainsi en appliquant une impulsion négative à la bonne ligne d'entrée, le circuit flip-flop peut être commandé et basculer vers l'état désiré.
La nomenclature utilisée pour la présente invention se sert des combinaisons de lettres majuscules et de nombres pour désigner les flip-flops de proposition eux-mêmes. Les sor ties des flip-flops sont caractérisées par des lettres majuscules correspondant avec le nom bre associé en indice. En vue de différencier l'état vrai d'un circuit flip-flop, du faux état, ce dernier est distingué du précédent par le signe prime .
D'autre part, les entrées d'un flip-flop sont désignées par les lettres minuscules correspon dantes avec le nombre associé en indice. L'en trée ayant pour effet de mettre un flip-flop dans un état faux est distinguée de l'autre par un indice zéro précédant la lettre minuscule. <I>Compteur d'impulsions</I> En se référant ensuite à la fig. 2, les flip- flops <I>FI</I> et F2 constituant les étages du compteur d'impulsions, sont illustrés schéma tiquement.
Les équations logiques définissant les en trées de commandes pour chacun des étages flip-flop sont les suivantes f1 = FX f, = F,'F, C J, = FIC "f, = F,F@C Les sorties des flip-flops sont reliées aux entrées, de façon que le compteur d'impulsions puisse compter à travers un cycle de quatre comptages consécutifs, soit Pl, P,, P3 et P4.
Le dispositif du compteur est un dispositif parallèle en, ce sens qu'une impulsion C du générateur d'impulsions synchro 12 est appli quée à toutes les entrées de flip-flops simul tanément. Les interconnexions de porte ( ga- ting ) des sorties de flip-flop, cependant, ne permettent qu'à certains flip-flops d'être com- mandés par les impulsions successives C, de façon qu'ils puissent basculer d'une manière ordonnée pour indiquer les comptages de cy cles.
Les combinaisons des états des flip-flops qui indiquent le contenu de chiffres du comp teur sont représentées dans le tableau suivant. Ce tableau 111 est une représentation binaire des comptages d'impulsions<I>PI à</I> P;
.
EMI0006.0049
<I>Tableau <SEP> 111</I>
<tb> Flip-flops
<tb> F1 <SEP> i <SEP> F2
<tb> P<B>l</B> <SEP> 0 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> P4'= <SEP> F,'+F,F.,
<tb> P_ <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> P, <SEP> = <SEP> F,F,
<tb> P,, <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> P, <SEP> = <SEP> F,'F2'
<tb> i
<tb> P, <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> P, <SEP> = <SEP> F,F2' En se référant ensuite à la fig. 3, un dia gramme schématique est représenté, montrant la manière dont est connecté le flip-flop <I>FI</I> pour fonctionner comme premier étage du compteur d'impulsions.
Le circuit flip-flop utilisé est bien connu, et il se compose de deux triodes VI et V,, la plaque de chacune d'entre elles étant reliée à la grille de l'autre par une résistance R en parallèle avec une capacité C. La plaque de chaque triode est reliée à travers une résis tance de charge séparée comme la résistance RI à une source de tension positive B -I-. La cathode de chaque triode est mise à la masse.
Chacune des grilles des tubes est reliée à tra vers une résistance de grille séparée R., à une source de polarisation<B>-E.</B> Le circuit flip- flop est pourvu de circuits de commande asso ciés à chacune de ses grilles et de circuits de sortie reliés à chacune des plaques.
Chaque fois que le flip-flop est considéré comme se trouvant dans un état un<B> ,</B> la lampe au néon L, connectée en série avec une résistance de protection Ro aux bornes à la résistance de charge de gauche Rh s'allume ; quand le flip-flop se trouve dans un état zéro la lampe au néon est éteinte.
Les lignes de sortie<I>FI</I> et<I>Fi</I> du flip-flop <I>FI</I> sont prises sur les plaques de droite et de gauche, respectivement. En vue de maintenir la variation de la tension de plaque entre les niveaux El, et El, des diodes de verrouillage telles que les diodes 20 et 21 associées à la sortie de droite<I>FI</I> sont pourvues sur chaque ligne de sortie.
Les entrées des flip-flops sont contrôlées par les circuits-porte 22 et 23 associés aux grilles des tubes<I>VI</I> et V., respectivement. Cha cun des circuits-porte 22 et 23 est couplé à travers un circuit de différenciation 24 et une diode de blocage 25 à la grille de l'un des tubes, comme on peut le voir en particulier pour la grille de gauche, celle du tube V1.
Pour cet étage particulier de comptage, la sortie de la plaque de droite<I>FI</I> est reliée à l'une des entrées de la porte de gauche 22, et la sortie de la plaque de gauche FI' est reliée à l'une des entrées de la porte de droite 23. L'impulsion C est appliquée simultanément à la seconde entrée de chacun des circuits de porte 22 et 23.
Ces circuits 22 et 23 sont des réseaux lo giques. Dans de tels circuits, comme cela peut être noté en particulier pour la porte de gau che 22, les entrées sont appliquées aux ca thodes des diodes 27 et 28 dont les anodes sont reliées à une ligne commune 29 qui re joint la source de tension positive B -;- à travers une résistance de charge R;.
Chaque fois que l'entrée de plaque du cir- cuit-porte est à un potentiel élevé, l'impul sion C appliquée à l'autre entrée est transmise à la sortie. Cette impulsion est différenciée dans le circuit différenciateur 24 et la portion positive est bloquée par la diode 25 alors que la portion négative passe et fait basculer le tube <I>VI.</I>
On montre, sur la fig. 4, les formes de tension apparaissant en différents points de l'étage compteur<I>FI</I> décrit ci-dessus. Sur la ligne 1, on peut voir les impulsions périodiques synchronisantes C ; sur la ligne 11, la tension- plaque de sortie<I>FI</I> qui se trouve initialement à un potentiel élevé<B>(El,)</B><I>;
</I> sur la ligne<I>111,</I> la tension-plaque de sortie FÎ qui se trouve ini tialement à un potentiel faible<I>(El).</I> Comme on peut le voir sur la ligne<I>IV,</I> chaque fois que les tensions<I>FI</I> et C se trouvent simulta nément à un potentiel élevé, le terme of f est censé passer à travers le circuit-porte 22 comme une impulsion rectangulaire de forme similaire à celle de l'impulsion C.
Le géné rateur d'impulsions est à basse impédance de façon à être certain que le front avant de l'im pulsion ne soit pas arrondi mais relativement carré. Sur la ligne V, la forme du signal introduit à l'entrée de la grille de gauche est essentiellement l'impulsion résultant de la dif férenciation du front avant 1 de l'impulsion rectangulaire <B>J</B> j. j. On peut donc remarquer que le flip-flop <I>FI</I> change d'état avec le front avant de l'impulsion o
f j (impulsion C). Il est à noter également que, le tube de gauche VI ayant cessé de conduire, la tension de sortie- plaque FI' croit graduellement suivant la cons tante de temps du circuit flip-flop. La sortie Fr est maintenant à un potentiel élevé, de telle sorte qu'à l'arrivée de l'impulsion sui vante C, le circuit-porte de droite 23 laisse passer l'impulsion C et, par conséquent,
le front avant différencié 32 de cette dernière impulsion fait basculer le flip-flop <I>FI</I> vers son état d'origine.
Il devient maintenant évident que les im pulsions C divisent le temps des opérations du circuit en deux phases distinctes. Pendant la première phase d'une période d'impulsions, quand la tension du générateur d'impulsions est basse, les phénomènes transitoires se dé roulent. Pour un fonctionnement assuré, ces phénomènes transitoires doivent être terminés avant l'arrivée du front avant de l'impulsion C.
Pendant la durée de l'impulsion, les circuits du réseau logique peuvent être considérés comme étant en train d'observer les flip-flops et les autres sources d'entrée afin de détermi ner si une impulsion devrait ou ne devrait pas passer sur la grille d'un flip-flop. L'impulsion C doit être assez longue pour qu'elle puisse, en tenant compte de sa durée de montée, atteindre son amplitude de crête avant la fin de la période d'horloge. L'impulsion doit aussi être produite par un générateur à basse impédance, de sorte qu'un bord carré puisse être créé sur le front avant de l'impulsion qui passe à tra vers les circuits-porte.
Ces conditions rendent possible la création, par différenciation, d'une impulsion négative, coïncidant avec la fin de la période d'horloge, qui peut être utilisée pour faire basculer les flip-flops. On se référera maintenant aux fig. 2 et 5. Au lieu de montrer les diagrammes de câblage des circuits logiques, comme dans la fi-. 3, les circuits restants présentent des dia grammes synoptiques simplifiés des flip-flops. II est entendu cependant que tous les flip-flops sont identiques.
Comme on le voit sur la fig. 2, seules les lignes d'entrée et de sortie du flip- flop sont indiquées et celles-ci sont marquées suivant la convention exposée précédemment. De plus, les circuits de différenciation et de blocage des entrées de grilles sont omis dans les diagrammes d'ensemble pour simplifier. Seules les portes, indiquant le produit logique de l'entrée de contrôle et de l'entrée d'horloge sont montrées à chacune des entrées, de manière à souligner le fait que les impulsions C sont appliquées simultanément à toutes les entrées de flip-flop.
Les équations logiques définissent quand et comment les circuits flip-flop doivent changer d'état en accord avec les termes effectifs du système pendant chaque période d'horloge du cycle du système. Ecrire les équations logiques de commande de grille d'un circuit flip-flop revient à indiquer les termes qui doivent posséder simultanément un potentiel élevé pour qu'un flip flop donné dans- un état donné puisse basculer. Deux opé rations distinctes sont utilisées dans les équa tions.
La première, la multiplication logique , signifie que tous les termes dans le produit particulier de l'équation doivent être au po tentiel relativement élevé pour que ce produit soit effectif dans l'équation. La seconde, 1' ad- dition logique , signifie qu'au moins un des termes de la somme doit se trouver au poten tiel relativemment élevé pour que cette somme soit effective dans une équation particulière.
Ainsi, par exemple, l'équation logique <B>os,</B> = S;l'S3 (P@ + S#"S3 )C qui est physiquement réalisée par le réseau de la fig. 11, peut être interprétée comme énonçant que le flip-flop SI pourra basculer vers son état faux à la fin d'une période d'impulsion d'horloge pendant laquelle les qua tre termes suivants se trouvent à un potentiel élevé :<B><I>Sa',</I></B> Sb' <I>,</I> (P4' <I>+</I> S_'S;') et C ;
le terme (Pl' <I>+</I> & 'S;') lui-même et interprété comme ayant un potentiel élevé si l'un des termes P° et/ou (S" S3') an moins se trouve à un potentiel élevé.
La représentation particulière de ces équa tions logiques a été choisie, car ces équations peuvent être traitées suivant certaines règles bien connues de l'algèbre de Boole. Quand on a décrit une fois le moyen de réaliser physiquement un circuit-type de pro duit logique et de somme logique, les tech niques actuelles permettent aux circuits lo giques de résoudre tout le système logique à établir en se référant directement aux seules équations. L'ensemble des circuits logiques ap paraît généralement comme un réseau impor tant interconnecté composé de ces deux cir cuits fondamentaux.
En réduisant les équations à des circuits physiques, on est amené à recon naître le fait que certains termes complexes communs et certains produits partiels peuvent être fabriqués une seule fois et utilisés à plu sieurs reprises dans les autres parties des ré seaux suivant la nécessité. Ceci simplifie les équations logiques et, par conséquent, réduit le nombre d'éléments des circuits physiques, mais souvent c'est au prix d'une complication.
dans la recherche des équations logiques d'ori- ffi Cr ne. L es techniques présentes permettent néan- moins de retenir dans les équations le système original de pensée, même si les équations sont révisées plusieurs fois, tant que les révisions restent conformes aux règles de l'algèbre de Boole.
<B>Il</B> est à noter que dans la technique actuelle, les circuits destinés à résoudre des multipli cations logiques sont aussi appelés portes et les circuits qui résolvent des additions logiques sont aussi appelés mélangeurs ou mixers . En reprenant la fig. 2, les conditions néces saires pour faire basculer le flip-flop FI, comme cela a déjà été décrit en liaison avec la fig. 3, sont représentées par les équations logiques symboliques f1 <I>=</I> 171'C <I>et</I> of, <I>=</I> 171C.
Si l'on examine les états des flip-flops F, tels que présentés dans le tableau 111, les équa tions logiques symboliques pour le flip-flop F2 peuvent être déterminées de façon similaire. Les conditions nécessaires pour faire basculer le flip-flop F2 vers son état vrai, c'est-à-dire de l'état 0 à l'état 1, sont que le flip-flop <I>FI</I> soit dans un état vrai et le flip-flop F2 lui- même dans un état faux ;
ceci peut être noté symboliquement par f2= F@'FIC. De même, les conditions nécessaires pour faire passer le flip-flop F2 vers un état faux sont que le flip- flop F2 soit vrai ainsi que le flip-flop <I>FI</I> soit <I>of., =</I> F2FIC.
Les réseaux logiques de diode utilisés pour résoudre toutes les équations de commande pour le compteur d'impulsions 14 seront ex posés par la fig. 5.
Les réseaux capables de résoudre physi quement les équations o f I <I>=</I> FIC <I>et</I> f I <I>=</I> F, 'C associés au flip-flop <I>FI</I> sont respectivement les circuits-porte 22 et 23 comme on l'a montré précédemment dans la fig. 3.
Ces circuits sont simplement représentés en désignant les entrées de la porte 22, qui est une porte du produit- type à deux entrées par les termes de l'équa tion<I>"</I> f1 et en désignant les entrées de la porte 23 par les termes de l'équation f1. Les sorties de ces portes sont marquées respectivement Jl et f1. Chacun de ces circuits de produit est tel que, chaque fois que l'une quelconque des entrées se trouve à un potentiel relative ment bas, la sortie est également à un potentiel relativement bas ;
si, par contre, toutes les entrées sont à un potentiel relativement élevé, la sortie est à un potentiel relativement élevé. En d'autres termes le potentiel de sortie est égal au plus bas potentiel d'entrée.
L'équation qui permet de produire f2 est, sur la fig. 2, un produit des deux mêmes ter mes définissant off multipliés par un terme additionnant F2'. On remarquera sur la fig. 5 que, au lieu de prévoir un circuit de produit à trois entrées pour résoudre l'équation f2,
la sortie du circuit 22 de produit à double entrée est- reliée en cascade à un second circuit de produit à double entrée 40 en même temps que le nouveau terme F2'. Ainsi la sortie f <I>2</I> du second circuit de produit à double entrée 40 fournit la solution de f2.
L'équation of2 contient également le pro duit commun définissant off. C'est pourquoi la sortie du circuit de produit à double entrée 22 alimente l'une des entrées 41 d'un troi sième circuit de produit à double entrée 42 de même que le nouveau terme F.,. La sortie de ce troisième circuit de produit 42 fournit f2- Les circuits ci-dessus illustrent clairement la manière dont les équations qui définissent les entrées des flip-flops de proposition fonc tionnent,
révèlent la façon dont les sorties des flip-flops sont logiquement interconnectées aux entrées, c'est-à-dire définissent quand et comment les flip-flops devraient changer en fonction des conditions des autres propositions du système.
Les équations représentant les impulsions <I>P.,,</I> P,3, <I>PI</I> et P4 définissent les termes temps nécessaires aux circuits additionneurs termi naux. Ces termes temps sont composés, suivant le tableau 111, des produits logiques des termes représentés par les sorties des flip- flops F. Ces produits sont obtenus physique ment par les réseaux de la fig. 10.
On peut y voir que P2 <I>=</I> (FIF@) se manifeste sur la ligne<I>64 ;</I> P@ <I>=</I> FI'F2 sur la ligne 65 ; P,, = (171F2) sur la ligne 66, et P4 <I>= (Fi</I> -I- FlF2) sur la ligne 67. <I>Circuits de somme</I> Le. circuit d'addition ou de total 10 de la fig. 1 sera maintenant décrit en détail.
La somme des entrées pondérées Sa et Sb est accumulée dans les flip-flops d'addition, dans le système numérique binaire, pendant chaque période de synchronisation ;
cependant, comme; on peut le remarquer en comparant les fi-. 6, 7 8 et 9, chaque flip-flop d'addition ou de somme ne représente pas le même étage de position de chiffre du système binaire pen dant n'importe quelle double période d'impul sions d'un cycle de comptage.
Par exemple, le flip-flop SI représente successivement les éta ges 2 , 21, 22 et 23 pendant les périodes res pectives Pl, P2, <I>P3</I> et<I>P4.</I> Pour cette raison, l'action d'ensemble du circuit d'addition peut être mieux comprise en expliquant en premier lieu l'action d'addition par chacune des quatre périodes d'un cycle.
Le plan général utilisé pour présenter et décrire l'action de l'additionneur pendant cha que période d'impulsion est le suivant Durant chacune des périodes Pl, P.,, P3 et P4 du cycle d'addition, on donne aux entrées Su et Sr, la valeur définie par le tableau I ou le tableau II. De plus, les flip-flops d'addition <I>S1, S2</I> et S3 accumulent de l'information pen dant chacune de ces périodes, comme on peut le voir dans les tableaux associés aux flip-flops d'addition des fig. 6, 7, 8 et 9.
Ceux-ci sont comme suit <I>Période d'impulsion PI</I> (voir fig. 6)
EMI0010.0025
<I>Tableau <SEP> IV</I>
<tb> Flip-flop <SEP> S1
<tb> <U>i</U>
<tb> Stade <SEP> @; <SEP> 2
<tb> I
<tb> Contenu <SEP> décimal <SEP> I <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> i
<tb> de <SEP> l'additionneur
<tb> 1 <SEP> 1 <I>Période d'impulsion</I> P_> (voir fi-. 7)
EMI0010.0027
<I>Tableau <SEP> V</I>
<tb> Flip-flop <SEP> S1 <SEP> I, <SEP> S2
<tb> I
<tb> Stade <SEP> 21 <SEP> 2
<tb> <U>i</U>
<tb> 0 <SEP> il <SEP> 0
<tb> Contenu <SEP> décimal <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> i
<tb> de <SEP> l'additionneur
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 3 <SEP> 1 <SEP> 1 <I>Période d'impulsion P;
</I> (voir fig. 8)
EMI0010.0029
<I>Tableau <SEP> UI</I>
<tb> Flip-flop <SEP> S1 <SEP> S2 <SEP> S3
<tb> i
<tb> Stade <SEP> 2' <SEP> 2' <SEP> 2"
<tb> 0 <SEP> Ii <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> I <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 2 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Contenu
<tb> décimal <SEP> de <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> l'additionneur
<tb> 4 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> I <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 6 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> i <SEP> --I
<tb> 7 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <I>Période d'impulsion Pl</I> (voir (fi-.
9)
EMI0011.0001
<I>Tableau <SEP> V11</I>
<tb> Flip-flop <SEP> ! <SEP> S1 <SEP> S2 <SEP> S3 <SEP> Sortie
<tb> __ <SEP> <U>I</U>
<tb> i
<tb> Stade <SEP> 23 <SEP> 22 <SEP> 21 <SEP> 20
<tb> n
<tb> 0 <SEP> \ <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> I
<tb> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 2 <SEP> I <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> i <SEP> I- I
<tb> 3 <SEP> o <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> 4 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> I
<tb> 5 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> Contenu
<tb> 6 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> décimal
<tb> i
<tb> 7 <SEP> .,
<SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> de
<tb> 8 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> l'addition 9 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> neur
<tb> 10 <SEP> 1
<tb> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 11 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> 12 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 13 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 14
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> o
<tb> i <SEP> 15 <SEP> [@ <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 Avec ces valeurs assignées aux termes des équations logiques de grille, les signaux de commande sont dérivés pour faire basculer les flip-flops à la fin de chacune des périodes d'impulsion en question, de manière à emma- gasiner dans les flip-flops d'addition un comp tage accumulé, tel qu'indiqué par le tableau associé à la période suivante.
Pendant la pé riode<I>PI</I> par exemple, les .réseaux logiques des flip-flops SI<I>et S2</I> aiguillent les entrées S,, et Sv vers l'additionneur, en même temps que l'information contenue dans le flip-flop SI. A la fin de la période P1, des signaux de com mande sont ainsi obtenus pour changer l'état des flip-flops d'addition<I>SI</I> et S2 de manière à établir à cet endroit la somme accumulée indiquée par le tableau V.
De même, pendant la période Pz, les réseaux logiques des flip- flops SI<I>et S2</I> aiguillent les entrées Sd et Sb, aussi bien que l'information des flip-flops SI et S2, de manière à établir les flip-flops SI, <I>S2</I> et S3, à la fin de la période P#, dans un état représentant la somme accumulée telle que définie par le tableau VI. <I>Période d'impulsion PI</I> On peut voir dans la fig. 6, les schémas synoptiques des flip-flops SI,
S2<I>et S3,</I> les équations logiques de commande associées à chacune des entrées de grille pendant la pé riode PI étant les suivantes st = S,,SbCPl OS1 = S@ Sb' CPl s2 = [Sl(S.,'Sb -I- SaSh) + Si (S@Sb + S.,'Sb)
]CPl S@3 - [S1 (Sa Sb + S,Sb) + Sl(S,,Sb' + Sa'Sb)]CPl 53=0 Osa = S2 CPl Comme on l'a noté, le flip-flop <I>SI</I> repré sente le stade 20 d'un compteur binaire,
alors que les flip-flops <I>S2</I> et<I>S3</I> contiennent une information représentant les quatrième et troi sième chiffres binaires respectivement du chif fre décimal codé de somme résultant du cycle d'addition précédent, et ils sont, par consé quent, représentés par des lignes brisées.
Le tableau IV donne le contenu décimal de l'ad- ditionneur, tel qu'il est trouvé dans le flip- flop <I>SI</I> pendant la période<I>Pl.</I> Ce contenu représente la présence ou l'absence d'une re tenue décimale du cycle d'addition précédent. Pendant la période Pl, comme on peut le voir sur le tableau I, on assigne aux entrées extérieures effectives (potentiels élevés) reçues en S,, <I>et Sb</I> un poids unité.
Le comptage déci mal maximum accumulé, capable d'être aiguillé pendant la période<I>PI</I> est donc 3 : une entrée sur S,, et Sb, et une retenue du cycle d'addi tion précédent. Ce total accumulé peut être établi sous forme binaire dans les flip-flops SI et<I>S2</I> à la fin de la période Pl, et accumulé à cet endroit pendant la période P.- Le ta bleau V montre les états qui doivent être assumés par les flip-flops <I>SI</I> et S2 à la fin de la période<I>PI</I> pour représenter le compte ac cumulé pendant la période<I>Pl.</I>
Il est à noter que le flip-flop SI représente le stade ou position numérique 20 du compteur binaire pendant la période<I>Pl.</I> Cependant, en raison de l'exploration de l'information dispo nible pendant la période Pl, le flip-flop <I>SI</I> est commandé de façon à emmagasiner l'in formation correspondant au stade 21 d'un compteur binaire pendant la période P,,, comme cela est indiqué par le tableau V. En regardant ce tableau, il devient évident que le flip-flop <I>SI</I> devrait être dans l'état un- pour une somme décimale partielle de 2 ou 3.
Ces conditions sont : 1o) une retenue ou report du cycle d'addition précédent et une entrée d'unité sur<I>Su</I> ou<B>SI,</B> ou sur tous les deux ; ou 2,) pas de report du cycle d'addition précédent et une, entrée d'unité sur S,, et<I>Sb.</I> Mais, comme on l'a expliqué précédemment, un re port du cycle d'addition précédent est emma gasiné dans le flip-flop <I>SI</I> pendant la période <I>Pl.</I> Si une retenue existe, le flip-flop <I>SI</I> se trouvera déjà dans l'état un .
Ainsi l'équa tion logique de grille nécessaire pour contrôler l'état un du flip-flop <I>SI</I> doit satisfaire seu lement la deuxième de ces conditions si - S.SbCP1 En se référant de nouveau au tableau V, le flip-flop <I>SI</I> devrait basculer vers l'état zéro pour des sommes décimales accumu lées de 0 ou 1. Ces conditions sont : 1,I) pas de report et une entrée d'unité sur Sa ou Sb ou sur aucun des deux ; ou 20) un report et pas d'entrées sur<I>Su</I> ou Sb.
Mais encore une fois, comme le report était emmagasiné dans le flip-flop <I>SI</I> pendant la période Pl, s'il n'existe pas de report, le flip-flop <I>SI</I> se trou vera déjà dans un état zéro<B> .</B> Ainsi, là encore, l'équation logique nécessaire pour con trôler l'état zéro du flip-flop <I>SI</I> doit sa tisfaire seulement la deuxième de ces condi tions :
<B>Os,</B> - Sa'Sb CPi Le contenu du flip-flop S2 correspond au quatrième chiffre binaire de la somme déci male codée, dérivée du cycle d'addition pré cédent et, par conséquent, n'est pas utilisé pendant l'action de sommation de la période <I>Pl.</I> Cependant le flip-flop S2 est utilisé en vue d'emmagasiner la somme des entrées explorées pendant la période<I>Pl.</I> Ainsi, comme on peut le voir sur le tableau V, le flip-flop S2 repré sente le stade 2 d'un compteur binaire et se trouve dans l'état zéro pour des comptes décimaux accumulés de 0 et 2 et dans l'état un pour des comptes décimaux accumulés de 1 et 3.
En considérant en premier lieu les équations logiques de grille pour faire bascu ler le flip-flop S2 vers l'état un à la fin de la période Pl, toutes les conditions possibles qui donnent une somme décimale partielle de 1 ou 3 pendant le temps<I>PI</I> doivent être consi dérées. Ces conditions sont: l o) un report du cycle d'addition précédent et pas d'entrées sur Sd ou<B><I>SI,</I></B><I> ;</I> ou 2 ) un report et une entrée d'unité sur SQ, et<I>Sb ;</I> ou, finalement, 30) pas de report du cycle d'addition précédent et une entrée d'unité sur<I>Su</I> ou Sb, mais pas sur les deux.
L'équation logique de grille satisfaisant les conditions ci-dessus est s;3 - [sl(Sa'sb'+ SasL) <B>+</B> Si'(S@@Sn'-f- Sa S,,)]CP, En étudiant ensuite l'équation logique de grille pour commander le flip-flop S2 vers l'état zéro à la fin de la période Pl, on voit que toutes les conditions possibles qui donnent une somme décimale partielle de 0 ou 2 doivent être considérées.
Ces conditions sont<B>:</B> 1 1,) pas de report du précédent cycle d'addition et pas d'entrées sur S, ou SL ; ou 2,-) pas de report et une entrée d'unité sur S,, et S,, ; ou, enfin, 30) un report et une entrée d'unité sur<I>Su</I> ou SU, mais pas sur les deux.
L'équation logique de grille satisfaisant ces conditions est "52 = [sl' (S. Sb' + S.sb) + Sl(S.Sû + S.'Sb)]CPl Pendant la période Pl,
le flip-flop <I>S3</I> accu mule le troisième chiffre binaire du nombre décimal codé résultant du cycle d'addition pré cédent et voit le quatrième chiffre binaire de la somme codée décalé vers lui à partir du flip-flop <I>S2</I> à la fin de la période<I>Pl.</I> Ainsi les équations logiques de grille seront dérivées par le flip-flop <I>S3</I> au début du cycle suivant d'addition.
On peut voir sur le tableau I que le pre mier potentiel de sortie émis à partir de l'ad- ditionneur pendant la période de P., indiquera si le chiffre décimal de somme est pair ou impair. Une somme de sortie de 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, ou 18, c'est-à-dire tous les nombres pairs aura un<B> </B>zéro<B> </B> comme premier potentiel de sortie. De même, une somme de sortie de 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, et 19 aura un un comme premier potentiel de sortie.
Si l'on remarque que les poids des entrées Su et Sv après la première période d'impulsion sont des valeurs paires, soit 2, 4 et 2 pour les périodes<I>P.,,</I> P3 <I>et P4</I> respectivement, il apparaît évident que l'on peut déterminer pendant la période P_, si le chiffre final de la somme décimale a une valeur paire ou impaire.
Le potentiel représentatif du premier chiffre binaire de sortie peut ainsi être immédiatement déterminé à partir du flip-flop <I>S2</I> pendant le temps P2. Cependant, comme les chiffres binaires de sortie restants ne sont pas déterminables dans l'ordre, il est néces saire de retarder l'utilisation de ce premier chiffre binaire de sortie pendant une autre pé riode d'impulsion.
<I>Période d'impulsion P.,</I> En se référant ensuite à la fig. 7, les sché mas synoptiques des flip-flops <I>SI, S2</I> et<I>S3</I> sont représentés et les équations logiques de com- mande associées à chacune des entrées de grille pour la période P., sont les suivantes <B>SI</B> = SaSbCP2 <B>Os,</B> = S.'Sb,CP2 S2 = [Sl(Sa Sb + S.,Sb) + Si (S#,sb + Sz Sb)]CP2 Ose -- [Sl (Sa,
Sb + SaSb) + Sl(S.Sû + S." Sb)]CP#-1 S3 = S2CP2 osa = S2' CP2 Le tableau V fournit le contenu décimal de ces flip-flops d'addition pendant la période P2. Les entrées effectives (potentiels élevés) reçues en Sa et Sb pendant ce temps ont le poids de deux (Tableau I).
Le comptage décimal maxi mum qui puisse être exploré pendant cette période P2 est 7, une valeur décimale possible de 3, emmagasinée dans les flip-flops d'addition en même temps qu'une entrée de deux unités sur<I>Sa</I> et Sv. Ce compte décimal exploré pen dant la période P., est emmagasiné sous forme de nombre binaire dans les flip-flops d'addition pendant la période P3 suivant le tableau VI.
Comme on le comprend aisément, le fait d'ac croître un nombre binaire par une puissance de 2 n'affecte pas les chiffres binaires repré sentant les stades d'ordre inférieur du nombre binaire, c'est-à-dire que le fait d'accroître de 21 ou 2 unités un nombre binaire n'affecte pas le chiffre binaire représentant l'ordre 20 du nombre binaire ; et le fait d'accroître un nombre binaire de 22 ou 4 unités n'affecte pas le chiffre binaire représentant le stade 2 ou 21; etc.
Par ce raisonnement, le contenu du flip- flop S2, qui représente le stade 20 durant la période P,, ne peut pas changer par suite des entrées reçues pendant la période P2 et ainsi, il est simplement décalé vers le flip-flop S3 pendant la période P2. Ainsi les équations logiques de grille pour le flip-flop <I>S3</I> pendant la période P2 deviennent et S.3 = S.,CP., osa = SI' CRI Le flip-flop S2 représente,
comme on peut le voir sur le tableau VI, le stade 21 ou posi tion numérique d'un nombre binaire pendant le temps P;h l'état un de ce flip-flop S2 représentant une somme décimale partielle de 2, 3, 6, ou 7.
Les conditions possibles pour donner une somme décimale partielle de 2, 3, 6 ou 7 pendant le temps M sont: 1o) une somme décimale partielle de 2 ou 4, emma gasinée dans l'additionneur et pas d'entrées sur Sd ni sur Sb ; 20) une somme décimale partielle de 2 ou 3 dans l'additionneur et une entrée de deux unités sur<I>Sa</I> et sur S6 ; 30) une somme décimale partielle de 0 ou 1 dans l'ad- ditionneur et une entrée de deux unités sur Sd ou sur Sb mais pas sur les deux.
En examinant le tableau V, on peut voir qu'une somme déci male partielle de 0 ou 1 pendant le temps P, sera indiquée par un état zéro du flip-flop <B><I>SI,</I></B> et qu'une somme décimale partielle de 2 ou 3 dans l'additionneur sera mise en évidence par un état un du flip-flop <B><I>SI.</I></B> Il s'ensuit que l'équation logique de grille qui satisfait les conditions ci-dessus s'écrit s2 = [Sl(Sa Se + S.,Sb) + Sl (Sa,St,
'+ S#,'S,,)]CP_, Sur le tableau VI, une somme décimale partielle de 0, 1, 4 ou S est indiquée par l'état zéro du flip-flop S2 pendant le temps P,;. Les possibilités pour cela sont: 10) une somme décimale partielle de 0 ou 1 dans l'additionneur pendant le temps P2 (tableau V) et pas d'en trées sur Sd ou Sb ; ou 2(l) une somme décimale partielle de 0 ou 1 pendant le temps P,, et une entrée de deux unités sur Sa et sur Sb ;
ou, enfin, 3o) une somme décimale partielle de 0 ou 3 dans l'additionneur pendant le temps P2 et une entrée de deux unités sur Sd ou sur Sb, mais pas sur les deux. Comme il a été indiqué auparavant, une somme décimale partielle de 0 ou 1 est mise en évidence dans l'additionneur pendant le temps P2 par un état zéro du flip-flop <I>SI</I> et une somme décimale partielle de 2 ou 3 est mise en évidence dans l'addition neur pendant le temps P2 par un état un du flip-flop SI.
Ainsi l'équation logique de grille pour faire basculer le flip-flop S2 vers un état faux à la fin du temps P., est os-2 = [S1 (s. se + s.,sb) + Sl(S@Sb '-, Sa Sb)]CP2 Il apparaît évident sur le tableau VI que les sommes décimales partielles de 4, S, 6 et 7 sont indiquées par un état un du flip-flop SI pendant le temps P;
. Les conditions pos sibles pour obtenir l'une de ces sommes sont <B>l o)</B> une somme décimale partielle de 2 ou 3 pendant le temps P., et une entrée de deux unités sur<I>Sa</I> ou Sb, ou sur les deux ; ou 2o) une somme décimale partielle de 0 ou 1 pen dant le temps P@ et une entrée de deux unités sur<I>Sa</I> et sur<I>Sb.</I> Comme une somme décimale partielle de 2 ou 3 dans l'additionneur pendant le temps P., est déjà mise en évidence par l'état < un du flip-flop <I>SI,</I> l'équation logique de grille n'a besoin d'être décrite que pour la der nière condition ci-dessus,
à savoir s1 = Sa,St,CP, De même, l'équation logique de grille pour faire basculer le flip-flop <I>SI</I> vers un état zéro à la fin de la période P.> n'a besoin d'être considérée que pour la condition dans laquelle une somme décimale partielle de 2 ou 3 existe dans l'additionneur (tableau V), aucune entrée n'étant reçue pendant le temps P2, par conséquent "s1 = Sz,'SbCPs <I>Période</I> d'impulsion <I>P;</I> L'action de l'additionneur va être mainte nant décrite pour la période P;
. La fig. & est un schéma des flip-flops de l'additionneur et les équations logiques de grille pendant cette période sont les suivantes <B>si</B> - S;,SbCPs Usl = Sa 'Se CP33 = [Sl(S,,'Sb + S,,Sb) + Sl'(Sa,Sb + S;i Sb)]CP;
< ss = [Sl'(S. Sb + S.Sb) + Sl(S#,Sb'+ S,,'S,,)]CPï s;; = S.,CP "s3 = S2'CPs Le tableau VI donne l'équivalent décimal de la somme accumulée qui est emmagasinée sous forme binaire dans l'additionneur pendant le temps P;; et représente un système de nombre binaire conventionnel de trois stades.
Le poids des entrées extérieures effectives (potentiels élevés) reçues en S,, et Sb est de quatre unités pour chacun pendant la période P; comme cela est indiqué dans le tableau. Comme on peut le comprendre, et suivant les explications dé taillées précédentes, l'accroissement d'un nom bre binaire de quatre ou huit unités n'affectera pas les chiffres du nombre binaire représentant les stades 21 ou 22.
Par conséquent, le contenu du flip-flop S2 pendant le temps P;, représen tant le stade 21 ou position numérique d'une forme de nombre binaire du contenu de l'ad- ditionneur (tableau VI), est simplement trans féré au flip-flop S3 (tableau VII), représentant le même stade d'une forme de nombre binaire du contenu de l'additionneur à la fin de la période P;.
Ainsi les équations logiques de grille du flip-flop <I>S3</I> deviennent s3 = S.,CP3 et Osa = S2, CP3 D'après le tableau VII, qui représente le contenu de l'additionneur pendant la période Pl sous forme de nombre binaire, on peut noter que le flip-flop S2 qui représente le stade ou chiffre 22 d'un nombre binaire, fasse dans un état opposé à celui du flip-flop <I>SI</I> pendant la période P3 (tableau VI) pour un accroissement décimal de 4,
et fasse dans le même état que le flip-flop <I>SI</I> pour un accroissement décimal de 8. Comme les entrées Sa et Sb reçues pen dant la période P;, ont le poids de quatre unités, on peut dire que le flip-flop S2 devrait être pendant la période P4 dans l'état où se trou vait le flip-flop <I>SI</I> pendant la période P3, car ils représentent tous les deux le même stade, soit 223 pendant leurs périodes respectives, au cas où<I>Su</I> ou S,, ne recevrait aucune entrée, ou au cas où des entrées de quatre unités seraient reçues par S,,
et SL pendant la période P;,. On peut dire encore que le flip-flop S2 devrait être, pendant le temps P4, dans un état opposé à celui du flip-flop <I>SI</I> pendant le temps P,h si une entrée de quatre unités était reçue par S, ou SU, mais pas par les deux.
Les équations logiques de grille du flip-flop S2 pendant la période P3 sont donc ss = [Sl(S@'Sb'+ SII.Sb) + Sl'(S.Sb'+ Sa'Sb)]CP3 os-2 - [S1 (Sa Sb + SaSb) + Sl(S,,Sb + Sa'Sb)]CP;;
On remarquera d'après le tableau VII que le flip-flop SI se trouve à la fin de la période P3 dans un état un pour des valeurs déci males de 8 à 15 inclus et dans un état zéro pour des valeurs de 0 à 7 inclus.
Considérant en premier lieu l'équation logique de grille pour faire basculer le flip-flop <I>SI</I> vers un état un<B> </B> pendant le temps P3' les possibilités pour une somme décimale partielle de 8 à 15 inclus, à la fin du temps P3 sont : 1,I) une somme décimale partielle de 4 à 7 inclus dans l'additionneur et une entrée de quatre unités en<I>Sa</I> ou<I>Sb</I> ou en<I>Sa</I> et Sv, pendant le temps P3 ;
ou 20) une somme décimale partielle de 0 à 7 inclus dans l'additionneur et une entrée de quatre unités sur Sd et Sb pendant le temps <I>P3.</I> Le flip-flop <I>SI</I> est déjà dans un état un (tableau VI) pour des sommes décimales par tielles de 4 à 7 inclus ; par conséquent, l'équa tion n'a besoin d'être écrite que pour la se conde possibilité, soit s1 = SaSbCP3 Les possiblités pour une somme décimale partielle de 0 à 7 inclus à la fin du temps PÏ sont :
10) une somme décimale partielle de 0 à 3 dans l'additionneur pendant le temps P3 et une entrée de quatre unités sur Sd ou sur Si,.; ou 20) une somme décimale partielle de 0 à 7 dans l'additionneur et pas d'entrées sur Sa ou Sv pendant le temps P3. Mais le flip-flop SI se trouve déjà dans l'état zéro (tableau VI) pour des sommes décimales partielles de 0 à 3 inclus pendant le temps P3 ;
et ainsi il est nécessaire d'écrire l'équation pour la seconde possibilité seulement <B>os,</B> - S.'S,,'CP;; Une comparaison des équations logiques de grille pour les flip-flops d'addition pendant les périodes Ph P2 et P3 montre qu'elles sont identiques, à l'exception de l'équation s;
, pen dant la période<I>Pl.</I> Par exemple, les équations logiques de grille permettant de ramener le flip- flop S2 vers un état un , soit S2 - [Sl(Sa, Sb + S..sb) + Sl'(S.Sb + S. Sb)]C sont les mêmes pour les trois périodes d'impul sions si l'on ne tient pas compte du terme de période lui-même.
Cette similitude des équa tions logiques de grille des flip-flops de l'addi- tionneur est très avantageuse, car elle permet d'utiliser le même réseau logique spécifié pour chaque grille du flip-flop d'addition pendant trois des quatre périodes. Non seulement ceci facilite-t-il grandement les spécifications Logi ques du système, mais aboutit aussi à une di minution des éléments nécessaires pour réaliser physiquement les équations par rapport au cas où un réseau logique séparé est spécifié pour chaque grille et pour chaque période d'impul sion.
Il est à noter que le premier potentiel de sortie, c'est-à-dire le premier chiffre binaire de sortie, indiquant le caractère pair ou impair de la somme décimale totale, est émis par l'additionneur pendant la période P;;. Ce pre mier chiffre binaire de sortie est le chiffre emmagasiné dans le flip-flop <I>S3</I> à la suite du comptage binaire. L'équation logique définis sant la manière dont cette opération est accom plie sera expliquée dans la discussion ci-après.
<I>Période</I> d'impulsion <I>P4</I> Les équations logiques de grille pour com mander les flip-flops pendant la -période P4 sont les suivantes <B>SI</B> = S,SbCP4 <B>OS,</B> = ss3,sa'sb, CP4 S._ = SZ S3 CP4 use - S2[Sl(Sa.sb'+ Sa Sb) + Sa' Sb + S2'l CP4 S3 - S3 [S2(Sa,
+ Sb+ <B>SI')</B> + SIS2'SI'Sb ]CP4 "s3 = S3[S@S@ (S,,Se + S,,'Sb) + Sl' S.,Sb + S2' S-" Sb ]CP4 Il devient maintenant évident que, en no tant la somme décimale partielle emmagasinée dans le compteur et en observant les entrées pendant la période P4,
toute l'information concernant les chiffres codés introduits devient disponible et le chiffre décimal codé en binaire représentant la somme peut être clairement défini. Les réseaux pour déterminer la valeur du deuxième, du troisième et du quatrième chiffre binaire de sortie peuvent être compris en se référant au tableau I décimal codé.
Le deuxième chiffre binaire de sortie est sorti directement du réseau logique qui l'établit pendant la période P4. Le troisième chiffre binaire de sortie, par contre, est emmagasiné dans le flip-flop S3 à la fin de la période P4 et est transmis par l'additionneur pendant la période suivante<I>Pl.</I> L'information, indiquant si le quatrième chiffre binaire de sortie est diffé rent du troisième chiffre binaire,
est emmaga sinée dans le flip-flop S2 à la fin de la pé riode P4. Cette information est ensuite utilisée convenablement pour commander le flip-flop S3 à la fin de la période suivante Pl, de façon qu'il puisse transmettre le quatrième chiffre binaire de sortie pendant la période suivante P.=. Le chiffre de report, qui existe pour toutes les sommes décimales totales de 10 à 19, est aussi déterminé par un réseau logique pendant la période P4 et est emmagasiné dans le flip- flop <I>SI</I> à la fin de la période P4.
Comme le deuxième chiffre binaire est transmis directement hors de l'additionneur, à partir du réseau logique qui l'établit, ce réseau ne sera pas introduit cette fois, mais on décrira plutôt l'équation logique pour emmagasiner le troisième chiffre binaire de sortie dans le flip- flop S3. On notera que, quoique le chiffre décimal de sortie codé en binaire soit toujours représenté par le code du tableau I, l'entrée de l'additionneur peut être représentée par le code du tableau I ou du tableau II.
Comme on peut le comprendre aisément, en procédant à des soustractions à l'aide de calculatrices numé riques, le nombre le plus grand peut être in- versé de manière à donner le complément à neuf et additionné au nombre à soustraire. Comme on l'a dit auparavant, le tableau II est obtenu en inversant le signal d'un nombre de manière à obtenir un code du complément à neuf comme cela est désiré pour une soustrac tion.
Comme il a été dit plus haut, le troisième chiffre binaire est lu sur le flip-flop S3 pen dant la période<I>PI</I> suivante. D'après le ta bleau 1, le flip-flop <I>S3</I> devrait être dans l'état un pendant la période suivante PI pour des sommes décimales totales de 4, 5, 6, 7, 8, 9, 14, 15, 16, 17, 18 et 19. Comme le flip-flop S3 se trouve dans le même état, que la somme soit 4, 5, 6 ou 7, etc., seules les valeurs paires 4, 6, 8, 14, 16 et 18 doivent être considérées.
Pendant le temps P4, trois conditions d'entrée doivent être considérées 1 1,) pas d'entrées en Sz ou en S,, ; 20) une entrée de deux unités en S ou en S,, mais pas les deux ; ou 3o) une entrée de deux unités en S" et en S,,.
Si l'on considère la première condition d'entrée caractérisée par l'absence d'entrées pendant le temps P4, le flip-flop <I>S3</I> devait être basculé vers l'état un à la fin du temps P4 pour des sommes décimales partielles de 4, 6, 8 ou 14 dans l'additionneur pendant la période <I>Pi.</I> Mais d'après le tableau VII, le flip-flop S3 se trouve déjà dans l'état un<B> </B> pour des comptes décimaux partiels de 6 et 14, de sorte que seul un contenu de l'additionneur de 4 ou 8 doit être considéré.
D'où
EMI0017.0020
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> s,, <SEP> s.s; <SEP> sl's,,'
<tb> 8 <SEP> @- <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SIS- <SEP> S."S;,'s,; En ce qui concerne la deuxième condition d'entrée caractérisée par une entrée à deux unités sur S,, ou sur Sb, le flip-flop S3 devrait basculer vers un état un pour des sommes décimales partielles de 2, 4, 6, 12 ou 14.
En regardant le tableau VII, on peut observer que les sommes partielles de 2, 6 et 14 sont éli minées, car le flip-flop S3 se trouve déjà dans l'état un pour ces sommes partielles, ce qui laisse à étudier seulement les sommes par tielles 4 et 12.
D'où
EMI0017.0027
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Si <SEP> Szs3 <SEP> (S,,S3 <SEP> + <SEP> S<B>.%</B>'Sb)
<tb> <U>12 <SEP> +</U> <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SlS2S3 <SEP> (Sa,Se <SEP> + <SEP> Sa <SEP> Su) En, ce qui concerne la troisième condition d'entrée caractérisée par une entrée à deux unités en Sd et en Sv, le flip-flop <I>S3</I> devrait basculer vers l'état un pour des sommes décimales partielles de 0, 2, 4, 10, 12 ou 14.
Mais d'après le tableau VII, on peut voir que le flip-flop <I>S3</I> se trouve déjà dans l'état un pour des sommes partielles de 2, 10 et 14, ce qui laisse à étudier seulement les sommes par tielles 0, 4, et 12. Une simplification supplé mentaire peut être effectuée en étudiant les tableaux I et II.
Quand en même temps Sd et SF, ont des entrées de deux unités pendant la pé riode P4, au moins l'un des chiffres décimaux d'entrée de l'additionneur doit être 8 ou 9, l'autre chiffre décimal d'entrée de l'addition- neur peut être le complément à neuf, tel qu'ex primé par le tableau II représentant le grand nombre dans une soustraction comme on l'a vu plus haut. Cela veut dire qu'une somme décimale partielle d'au moins 6 doit exister.
dans l'additionneur quand SQ et Sh ont tous les deux des entrées de deux unités pendant la période P4. Ceci élimine les sommes par tielles de 0 et 4 comme étant impossibles. Seule la somme partielle de 12 reste à considérer. En vue de simplifier les équations des réseaux logiques, cependant, un terme est quelquefois introduit, qui représente une condition impos sible à atteindre réellement dans le système. Cela est permis, car, comme la condition repré sentée par le terme ne se produit jamais, le terme ajouté .ne peut affectér les résultats. Ainsi la somme partielle de 4 sera incluse dans les conditions qui sont examinées ici.
D'où
EMI0017.0051
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> <U>par</U>tie<U>lle</U> <SEP> t<U>ota</U>l)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> Si <SEP> S.S<B>J</B>S.S,,
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> SIS<B>-l</B>S;;'S;tS,, En récapitulant toutes les conditions ci- dessus pour lesquelles le flip-flop <I>S3</I> bascule vers l'état un , le tableau suivant est obtenu
EMI0018.0004
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Sl'S.,SI' <SEP> S,,'S,,'
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Sl'S2S3(S:
@Sl@ <SEP> + <SEP> S.,' <SEP> Sil)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> Sl'S.IS3S,,S,,
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SlS2'S3 <SEP> S3 <SEP> S,,'
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> S,S.,S3 <SEP> (S,,S,; <SEP> + <SEP> S,,' <SEP> S,,)
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S,S_,S;3 <SEP> S.Sk, On déduit de ce tableau que, poux une somme décimale partielle de 4 dans le comp teur, le flip-flop S3 devrait se trouver dans un état un qu'il n'y ait pas d'entrée ou qu'il y en ait une ou deux de deux unités reçues pendant la période P4. L'équation logique de grille exprimant cette caractéristique peut s'écrire (1)
s.3 = Sl'S--S. CP.4 On notera de plus que, pour une somme décimale partielle de 4 ou 12, le flip-flop S3 devrait être basculé vers l'état un , soit avec une seule entrée de deux unités, soit avec deux entrées de deux unités reçues pendant la pé riode P4. Par conséquent (2) s ;i = S-"S3 (S a+ Sh)CP4 Ce qui laisse seulement la somme décimale partielle de 8 sans entrées à résoudre.
Par conséquent: (3) s@ = SIS- S3 S.,'Sh CP4 En combinant les équations (1), (2) et (3), l'équation logique de grille pour amener le flip-flop S3 à l'état un à la fin de la pé riode P4 est s;, = S3 [Sl'S-,+ S@(Sa+S[)+ SJS@ Sa'S,;
jCPl ou en regroupant les termes
EMI0018.0031
ss <SEP> = <SEP> S3 <SEP> [S,(Sa+ <SEP> Sl,+ <SEP> <B>SI')</B> <SEP> _- <SEP> SIS. <SEP> S ,'S,i <SEP> ]CP4 On peut voir sur le tableau I que le flip- flop Se devrait être dans l'état zéro pen- dant l'impulsion suivante<I>PI</I> pour des sommes décimales totales de 0, 1, 2, 3, 10, 11, 12 et 13. D'autre part, comme le flip-flop <I>S3</I> se trouve dans le même état pour des sommes décimales totales de 0 et 1, 2 et 3, etc., seules les valeurs paires 0, 2, 10 et 12 doivent être considérées.
Si l'on considère en premier lieu la condi tion pour laquelle aucune entrée n'est reçue pendant la période P4, et que l'on examine le tableau VII, on peut voir que le flip-flop S3 se trouve déjà dans l'état zéro pour des sommes partielles de 0 et 12, et il ne reste à étudier que les sommes partielles de 2 et 10.
Un examen supplémentaire du tableau VII montre que, dans la mesure où il s'agit de sommes décimales partielles paires, les som mes partielles de 2 et 10 sont uniques pour la condition où le flip-flop S2 est dans l'état zéro et le flip-flop <I>S3</I> dans l'état un . Par conséquent
EMI0018.0041
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 2 <SEP> ou <SEP> 10 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> S,'S.3S," <SEP> S,; Quand une entrée à deux unités est reçue en S" ou en<B>SI,</B> mais pas pour les deux, pen dant la période P4, les sommes partielles de 0 et 10 doivent être considérées.
Mais d'autre part, d'après le tableau VII, pour une somme partielle de 0, le flip-flop S3 se trouve déjà dans l'état zéro , et il ne reste à considérer que la somme partielle de 10
EMI0018.0046
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SlS.' <SEP> S.3(S,LS,; <SEP> + <SEP> S<B>,'</B>S,,) Quand une entrée de deux unités est reçue en Sd et en Sb pendant la période P4, les som mes partielles de 6 et 8 doivent être considé rées.
Mais d'après le tableau VI, une somme partielle de 8 est représentée par l'état zéro du flip-flop <I>S3,</I> seule la somme partielle de 6 reste donc à considérer. Cependant, comme il a été souligné précédemment, la somme par tielle emmagasinée dans l'additionneur à la fin de la période P3 doit être plus grande ou égale à 6 pour une entrée de deux unités sur Sa et Sb pendant la période P4. En examinant le ta bleau VII, il devient évident que, pour toutes les valeurs paires supérieures à 6, le flip-flop <I>SI</I> n'est jamais dans l'état zéro .
La condi tion pour laquelle une entrée à deux unités est reçue en S, et Sv pendant la période P4 peut donc s'écrire
EMI0019.0007
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> Sl'S35aSF, Si l'on combine les expressions ci-dessus, l'équation logique de grille pour amener le flip-flop <I>S3</I> à un état zéro à la fin de la période P4 devient Ss[Sls." (Sasl"+ S;
L'S,,) + Sl'Salsf,+ 5$'5.6 Sl,']CP4 Le quatrième chiffre binaire de sortie de la somme décimale totale est également lu sur le flip-flop <I>S3,</I> mais pendant la période P, suivante. On peut voir sur le tableau I que les seuls cas où les troisième et quatrième chiffres binaires des sommes décimales paires diffèrent l'un de l'autre, correspondent à des sommes décimales de 4, 6, 14 et 16 (les som mes 14 et 16 sont représentées dans le tableau par 4 et 6 respectivement, avec un chiffre de report comme on l'a expliqué plus haut).
On peut donc lire que le flip-flop S3 doit passer de l'état un à l'état zéro à la fin de la période PZ pour ces sommes déci males. Le processus utilisé consiste à faire bas culer le flip-flop S2 vers l'état zéro à la fin de la période P4 quand la somme décimale totale est de 4, 6, 14 ou 16.
Le flip-flop <I>S3</I> est ensuite basculé vers l'état zéro à la fin de la période PZ du cycle suivant d'addition à condition que le flip-flop S2 se trouve dans l'état zéro pendant cette période<I>Pl.</I> Par un raisonnement analogue et un examen sup plémentaire du tableau I, le flip-flop S2 doit être amené à l'état un à la fin de la période P4 pour des sommes décimales totales de 8 ou 18, de façon à s'assurer que le flip-flop S3 ne soit pas basculé vers l'état zéro à la fin de la période<I>Pl.</I> On notera que,
pour des sommes décimales de 0, 2, 10 ou 12, il est indifférent que le flip-flop S2 soit basculé vers l'état un ou l'état zéro . En tenant compte de l'information ci- dessus, l'équation logique de grille un pour le flip-flop S2 pendant la période P4 sera d'abord déterminée. Les conditions pour les quelles le flip-flop S2 doit être amené à l'état un sont
EMI0019.0041
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> <B>SIS2</B> <SEP> S, <SEP> S.'S,;
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Sl'S@S;j(S,S,,'+ <SEP> Sa'S,,)
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> SIS21S3SaSb En éliminant les deux dernières conditions ci-dessus, car le flip-flop S2 se trouve déjà un pour des sommes partielles de 6 et 14, et en ajoutant les sommes décimales totales de 0, 2, 10 ou 12, car il est indifférent pour ces sommes que le flip-flop soit basculé vers l'état un , on obtient le tableau suivant
EMI0019.0047
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 0 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Si <SEP> S2' <SEP> S3 <SEP> Sa'Sb
<tb> 0 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Sl'S, <SEP> S.j <SEP> (Sa'Sb+ <SEP> S,1S,,')
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SiSS3 <SEP> S.,'S
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SlS<B>J</B>S3 <SEP> (SaS,; <SEP> + <SEP> S;i <SEP> Sb)
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S15 <SEP> S3 <SEP> Sa <SEP> Sb Un examen des conditions ci-dessus in dique que, pour une somme décimale partielle de 0 ou 8, le flip-flop S2 est basculé vers l'état un quelles que soient les entrées (la condi tion d'une somme partielle de 0 avec deux entrées à deux unités n'a pas besoin d'être considérée car, comme on l'a expliqué précé demment,
une somme partielle inférieure à 6 est impossible dans ces conditions pendant la période P4). D'après le tableau VII, il est évi dent que les sommes partielles de 0 et 8 sont uniquement caractérisées par le fait que les flip-flops S2 et S3 se trouvent tous les deux dans l'état zéro . Par conséquent, l'équation logique de grille un pour le flip-flop S2 à la fin de la période P_, devient s. = SSCP4 L'équation logique de grille zéro pour le flip-flop S2 à la fin de la période P4 sera maintenant déterminée.
Comme on l'a indi qué précédemment, le flip-flop S2 doit être amené à l'état zéro pour des sommes décimales totales de 4, 6, 14 ou 16. Ces condi tions peuvent être expliquées comme suit
EMI0020.0011
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SI'S:,S. <SEP> S;,' <SEP> S,;
<tb> 2 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Si <SEP> S.,'S@(S,,S,; <SEP> + <SEP> S,,'S,<B>)</B>
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> S,'S2S;3S. <SEP> S,;
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Si <SEP> <B>S#</B>S3 <SEP> (S"S,,'+ <SEP> S,,'S,,)
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SIS2S2S.I <SEP> S,;
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SIS.S;; <SEP> (S@S,;
<SEP> + <SEP> S;,'S,,)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S1S-_,'S#S"S,,
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SIS,SJS,,S,; <SEP> + <SEP> S,,'S,,)
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S,S@'S.3%S@ En examinant ce tableau, il devient évident que, pour des sommes décimales partielles de 4 ou 12, le flip-flop S2 sera amené à l'état zéro quel que soit le poids des entrées. Ceci résulte du fait qu'une somme partielle inférieure à 6 ne peut exister pendant la pé riode P4 avec des entrées à deux unités en S, et en Sl,, et du fait aussi que, pour une somme décimale totale de 12, il est indifférent que le flip-flop SZ soit basculé vers l'état zéro .
D'après le tableau VII, il est évident que les sommes partielles de 4 et 12 sont uniquement caractérisées par l'état un du flip-flop S2 et l'état zéro du flip-flop S3. Par consé quent, l'équation de grille satisfaisant ces condi tions devient (4) "s@ = S,SI CP_, On notera de ce qui précède que, en l'ab sence d'entrée sur S,z ou S,, pendant la période P4, le flip-flop <I>S2</I> est amené à l'état zéro pour des sommes partielles de 4, 6 et 14.
D'après le tableau VII, on peut voir que l'état un du flip-flop S2 représente des sommes décimales partielles de 4, 6, 12 et 14. Comme il est indifférent pour une somme décimale totale de 12 que le flip-flop S2 se trouve dans un état ou dans un autre, ainsi qu'il a été exposé précédemment, l'équation logique de grille satisfaisant cette condition est
EMI0020.0029
(5) <SEP> "s.
<SEP> = <SEP> S-IS,1 <SEP> S,,'CP_, Si l'on compare les conditions du tableau ci-dessus pour des sommes décimales partielles de 12 ou 14, on peut voir que le flip-flop S2 sera amené â l'état zéro pour une entrée de deux unités en SQ ou en<B>SI,</B> pendant la pé riode P4. D'après le tableau VI, on peut voir que les sommes décimales partielles de 12 et 14 sont uniquement caractérisées par l'état un des flip-flops <I>SI</I> et S2.
Par conséquent, ces conditions sont satisfaites par l'équation (6) @s@ = S,S@(S,S,; =- S"S,,)CP, Les sommes partielles de 2 ou 10 peuvent être éliminées, car le flip-flop S2 se trouve déjà dans l'état zéro pour ces conditions.
Si l'on combine les équations (4), (5) et (6) ci-dessus pour amener le flip-flop S2 à un état zéro à la fin de la période P4, l'équa tion finale devient "s. = S.'[S,(S;,S,,'+ S;,'Sh,) ;- S"Sh + S.,,'jCP_, L'équation logique de grille un pour le flip-flop <I>SI</I> à la fin de la période P4 peut ensuite être considérée.
Comme on l'a indiqué précédemment, le report, qui existe pour toutes les sommes décimales de 10 à 19 inclus, sera emmagasiné dans le flip-flop <I>SI</I> pendant l'im pulsion<I>Pr</I> suivante. Si l'on considère les seuls nombres pairs, d'après le tableau VII, la somme décimale partielle paire maximum pen dant la période P.t est 14.
Si l'on considère toutes les possibilités pour un report (quand la somme décimale totale est entre 10 à 18 in clus), on aboutit à ce qui suit : 10) une somme décimale partielle 10 à 14 inclus, et pas d'en- trées en<I>Sa</I> ou en<B><I>Sb</I></B> ; 20) une somme par tielle de 8 à 14 inclus, et une entrée de deux unités sur Sa ou sur<B>Sb</B> mais pas sur les deux ; ou 3 ) une somme partielle de 6 à 14 inclus et une entrée de deux unités en Sd et en SL. Un examen du tableau VII indique que, pour des sommes partielles égales ou supérieures à 8, le flip-flop SI est déjà dans l'état un ;
par conséquent, on n'a besoin d'écrire aucune équation logique de grille pour les deux pre mières possibilités ci-dessus, la troisième pos sibilité restant seule à considérer. Mais comme on l'a montré plus haut, chaque fois que S,z et S,, recevront simultanément une entrée de deux unités pendant la période P4, la somme partielle sera nécessairement égale ou supé rieure à 6, la troisième condition est donc satisfaite toutes les fois qu'il y a une entrée de deux unités en<I>Sa</I> et en<I>SI,
</I> pendant la pé riode P4. Donc l'équation logique de grille pour faire basculer le flip-flop <I>SI</I> vers l'état un devient <B>SI</B> = S"S,,CP4 L'équation logique de grille pour faire basculer le flip-flop <I>SI</I> vers l'état zéro à la fin de la période P4 va être maintenant consi dérée.
Les conditions possibles pour donner une somme décimale totale inférieure à 10, c'est-à-dire quand on désire ne pas avoir de report, sont : V#) pas d'entrées et une somme décimale partielle inférieure à 10 ; 211) une entrée de deux unités sur Sa ou sur S,, mais pas sur les deux, et une somme décimale par tielle inférieure à 8 ; ou 3 ) une entrée à deux unités sur S@ et sur Sf, et une somme décimale partielle inférieure à 6.
Mais d'après le ta bleau VII, on peut voir que le flip-flop SI se trouve déjà dans l'état zéro pour des som mes décimales partielles inférieures à 8, ce qui évite de tenir compte des deux conditions ci- dessus. Il n'y a plus à considérer que la condi tion correspondant à une somme partielle de 8 et pas d'entrées pendant la période P4. Par conséquent osl = S2 S2 S#,
Sb" CP4 Pendant la période- suivante Ph le troi sième chiffre binaire de sortie est lu sur le flip-flop S3 alors que, pendant la période P,, le quatrième potentiel de sortie est lu sur le flip-flop S3.
Comme on l'a expliqué précédem ment en détail, le flip-flop S3 est amené de l'état un à l'état zéro à la fin de la période<I>PI</I> quand la somme décimale totale est telle que les troisième et quatrième chiffres binaires sont différents l'un de l'autre (ta bleau I), mais il n'est jamais nécessaire d'as surer le passage de l'état zéro à l'état un à la fin de la période<I>PI.</I> On a également ex posé en détail les équations logiques pour faire basculer le flip-flop S2 à la fin de la période P4 précédente,
de manière à permettre au qua trième chiffre binaire de sortie d'être emma gasiné dans le flip-flop S3 à la fin de la pé riode<I>PI.</I> Les équations de grille commandant le flip-flop S3 à la fin de la période<I>PI</I> sont donc s3=0 et 0SS = S2 CPi Le flip-flop S2 redevient un étage de compteur binaire après la période <I>PI</I> pendant laquelle le troisième chiffre binaire de sortie est issu de l'additionneur ;
et de même, le flip- flop <I>S3</I> redevient un étage de compteur après la période P., pendant laquelle le quatrième chiffre binaire de sortie est issu de l'addition- neur. <I>Sortie de</I> l'additionneur On décrira maintenant les équations lo giques définissant la sortie de l'additionneur en accord avec la représentation décimale codée du tableau I.
Comme on l'a noté plus haut, les chiffres binaires pondérés correspondants dans la sortie de l'additionneur sont retardés de deux périodes par rapport à l'entrée. Comme on l'a montré dans la fig. 1, le premier chiffre binaire de sortie est émis par l'additionneur pendant la période P3. Ainsi le groupe décimal de sortie est mis en évidence pendant les pé riodes P3, P4, <I>PI</I> et P., respectivement pour les composantes 1, 2, 4 et 2.
En raison de la façon particulière dont la sortie représentant la somme est utilisée dans le calcul, il est souvent désirable d'obtenir un signal représentant l'inverse logique du signal vrai. Cela est nécessaire pour que le signal de sortie puisse être introduit dans un amplifica teur avant de l'appliquer à une mémoire telle qu'un tambour magnétique rotatif, par exemple. Le dispositif amplificateur inverse le signal qui lui est appliqué, donnant ainsi le signal désiré à sa sortie. C'est pour cette raison que l'on représente ici l'équation symbolique de l'inverse logique du signal binaire codé de sortie ; mais il faut se rendre compte que ce choix est arbitraire car, si on le désire, le signal somme peut être obtenu directement.
Comme on l'a expliqué précédemment, les premier, troisième et quatrième potentiels de sortie ou chiffres binaires, sont lus sur le flip- flop S3 pendant les périodes respectives P3. <I>Pl</I> et P,,. Comme c'est l'inverse logique de la somme que l'on désire, c'est l'observation de la sortie zéro du flip-flop <I>S3</I> qui détermine la nature des équations logiques de sortie.
Par conséquent, l'équation logique qui représente les première, troisième et quatrième compo santes ou chiffres binaires du groupe de sortie, observés pendant les périodes respectives Pl et P, est So' = S4 P4 . Pendant la période P4, le deuxième poten tiel de sortie, ou chiffre binaire, est émis par l'additionneur. D'après le tableau I, un poten- tiel bas correspondra à des sommes décimales totales de 0, 1, 4, 5, 10, 11, 14 et 15.
Mais comme le premier potentiel de sortie détermine si la somme décimale est paire ou impaire, seules les sommes décimales paires doivent être considérées, soit 0, 4, 10 et 14. En mettant sous forme de tableau les conditions possibles pour ces sommes décimales, on obtient ce qui suit
EMI0022.0021
Somme <SEP> Entrée
<tb> décimale <SEP> (Poids <SEP> Equation <SEP> logique
<tb> partielle <SEP> total)
<tb> <B>0 <SEP> + <SEP> 0</B> <SEP> - <SEP> <B>S,'S.='S3'S;,'S,,</B>
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Sl'S.S.;'S;,'S,,'
<tb> 2 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> St'S"S3(S<B>#'</B>S,,'+ <SEP> S,,'S,,)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Sj.S.,'S;S"'St,'
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SjS@'S;3 <SEP> (S,,S,;
<SEP> -T <SEP> S"'S,,)
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S,' <SEP> S=S3S"Sh
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SISIS3Sa' <SEP> Sh'
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> <B>Sis</B>-S3'(S;,S,,'+ <SEP> S;,'S,,)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> SjS@'SjS;,St, D'après ce tableau, il est évident que la deuxième composante de sortie se trouve à un faible potentiel toutes les fois qu'il n'y a pas d'entrées pendant la période P4 et qu'on trouve dans l'additionneur une somme décimale par tielle de 0, 4, 10 ou 14.
L'équation logique représentant ces conditions est <B>S.,=</B> S," S,; (Si S;3 + SlS3)P4. On remarquera de plus que, pour une somme décimale partielle de 8 ou 12 dans le compteur, et une entrée de deux unités pendant la période P4, le deuxième potentiel de sortie est zéro .
Un examen du tableau VII in dique que des sommes décimales partielles de 8 et 12 sont uniquement caractérisées par l'état un du flip-flop <I>SI</I> et l'état zéro du flip-flop <I>S3.</I> Ainsi, l'équation logique repré sentant ces conditions est S", = SisYS:
,Sh + Si"Sh)P4. Comme on l'a observé précédemment, la somme décimale partielle doit être supérieure ou égale à 6 pour deux entrées de deux unités pendant la période P4. Une somme décimale partielle inférieure ou égale à 6 (tableau VII) est caractérisée par l'état zéro du flip- flop SI.
Par conséquent, l'équation satisfaisant à cette condition est S4 =St'S,,ShP4. Les conditions caractérisées par des som mes partielles de 2 avec une entrée de deux unités et de 10 avec deux entrées de deux unités sont irréductibles et doivent être écrites dans leur intégrité, d'où So' - [ Si'S." S2(Sasb' + S#,'Sb) +<B>SI</B> S2'S3S.Sb ] P4 Si l'on groupe toutes les expressions ci- dessus en une seule équation pour les quatre composantes du groupe de sortie,
l'équation finale devient
EMI0023.0009
<B>S,,'=</B> <SEP> S:;'P4 <SEP> + <SEP> [Sash(Si <SEP> + <SEP> <B>sis-,,S.,,)</B>
<tb> + <SEP> <B>(Sa,sl,'+ <SEP> Sit <SEP> 'S,,) <SEP> (Sls3'+,Sl'S-a <SEP> S#:)</B>
<tb> 1- <SEP> Sa'Sh(Sl'Ss <SEP> + <SEP> <B>sis.,)] <SEP> P-1.</B> Comme la première partie de l'expression ci-dessus, soit S,,#* <I>=</I> S3 <I>P4 ,</I> comprend tous les cas à l'exception de la période P4, toutes les expressions suivantes comprenant en même temps S3 et P4 peuvent être simplifiées par l'élimination du terme restrictif P4, car toutes les périodes y sont incluses.
L'expression sim plifiée devient S" = S.;'P4 + SlSs (SISh+ Sa'Sh)+ Si'S.; S,/S h + [(S1'+ S,S:,'S;,)S"5,,+ Sl'S,'S;,(S;,SI,' + S;,'S1,) + S,S;
3Sa'S1,'1P_1 Avant de présenter les circuits physiques destinés à donner naissance aux équations lo giques nécessitées par les entrées de grille des flip-flops du compteur S, la dérivation d'une simple équation pour l'entrée de grille de cha que flip-flop est souhaitable : au lieu d'avoir quatre équations de commande pour chacune des impulsions Pl, P,, P,3 et P4, une seule équa tion peut être écrite pour chaque grille, pour les quatre périodes de temps.
La présente mé thode conduit particulièrement à cette simpli fication comme on l'a illustré plus haut, en raison de la similitude des équations de grille pour les impulsions Pl, P, et P.3.
Si l'on combine les équations logiques de grille du flip-flop <I>SI</I> pendant les quatre pé riodes d'impulsion, l'équation combinée de grille devient si = SaSbC Osi = (p4'+ S2 S2 p4)Sa'Sh <B>C</B> Cependant, dans l'expression "sl ci-dessus, l'expression P4 peut être éliminée,
car les condi-
EMI0023.0049
tions <SEP> pour <SEP> lesquelles <SEP> les <SEP> flip-flops <SEP> S2 <SEP> et <SEP> S3
<tb> sont <SEP> dans <SEP> l'état <SEP> <SEP> zéro <SEP> <SEP> sont <SEP> comprises <SEP> dans
<tb> les <SEP> périodes <SEP> P4 <SEP> et <SEP> n'ont <SEP> pas <SEP> besoin <SEP> d'être <SEP> limi tées <SEP> à <SEP> la <SEP> période <SEP> P4.
<SEP> Les <SEP> équations <SEP> finales
<tb> combinées <SEP> de <SEP> grille <SEP> pour <SEP> le <SEP> flip-flop <SEP> SI <SEP> de viennent
<tb> Si <SEP> = <SEP> SaSbC
<tb> osi <SEP> = <SEP> (P4 <SEP> +S2 <SEP> S3')Sa'Sb" <SEP> C
<tb> De <SEP> même, <SEP> les <SEP> équations <SEP> générales <SEP> logiques
<tb> de <SEP> grille <SEP> pour <SEP> le <SEP> flip-flop <SEP> S2 <SEP> deviennent
<tb> s2 <SEP> = <SEP> @ <SEP> [Sl(S<B>."</B>Sb <SEP> + <SEP> <B>S.,Sb)</B> <SEP> + <SEP> <B>Sl'(S.Sb</B> <SEP> + <SEP> <B>S.'sb)]P4</B>
<tb> + <SEP> <B>S2 <SEP> S3</B> <SEP> P4@C
<tb> @[Sl'(Sa'Sb <SEP> + <SEP> Sasb) <SEP> + <SEP> Sl(SaSb'+ <SEP> Sa'Sb)]P4'
<tb> + <SEP> S2[Si(S,,Sl,'+ <SEP> S<B>a'</B>Sb) <SEP> ;
- <SEP> S,,' <SEP> Se <SEP> -i- <SEP> S31P4@C Comme la condition du flip-flop S2 n'est incluse dans aucune des expressions ci-dessus pour les périodes P4', c'est une condition qui n'est pas nécessaire à l'expression pour la pé riode P4 mais qui, néanmoins, peut y être incluse.
Par exemple, l'inclusion de l'expres sion S, dans la portion de la première équa tion couverte par la. période Pi, veut dire essentiellement que, si toutes les autres condi tions exprimées existent pendant la période Pi, le flip-flop S2 passera à l'état un s'il se trouve dans l'état zéro , mais que, si toutes les autres conditions requises existent pendant la période P4', le flip-flop <I>S2</I> ne sera pas amené à l'état un s'il se trouve déjà dans l'état un . Si l'on réécrit l'équation de cette ma nière, cela n'affecte pas les résultats réels et on ne l'a fait ici que pour simplifier les cir cuits physiques des réseaux logiques de grille.
Les équations générales de grille du flip-flop S2 peuvent donc s'écrire comme suit
EMI0023.0058
<B>S2</B> <SEP> - <SEP> <B>S2'l[Sl(Sa. <SEP> Sb'+ <SEP> Sasb)</B> <SEP> -!- <SEP> <B>Si'(SaSh#</B>
<tb> + <SEP> Sa,'Sb)]P4 <SEP> + <SEP> S;'P4ÎC
<tb> 0S2 <SEP> = <SEP> S2@Sl'(S,'Sb <SEP> + <SEP> S;
,Sb)P4 <SEP> + <SEP> [Sl(S,,St,'
<tb> + <SEP> SR <SEP> Sb) <SEP> + <SEP> (Sa'Sb'+.S3 <SEP> )1P4}C
EMI0023.0059
Les <SEP> équations <SEP> du <SEP> flip-flop <SEP> S3 <SEP> peuvent <SEP> être
<tb> groupées <SEP> pour <SEP> obtenir <SEP> ce <SEP> qui <SEP> suit
<tb> Ss <SEP> - <SEP> iS2(P2+ <SEP> P3) <SEP> + <SEP> S3'[S2(Sa+ <SEP> Sh+ <SEP> Si')
<tb> + <SEP> Sls2 <SEP> Sa'Sb <SEP> 1P4}C
<tb> <B>OS-3</B> <SEP> _ <SEP> @S2'P4 <SEP> + <SEP> <B>S3[SIS"(S,,Sb'+</B> <SEP> S, <SEP> S,,)
<tb> '+ <SEP> sl's,sb+ <SEP> s2S@1Sb'1P4@C En raisonnant de la même manière que ci- dessus, dans la simplification des équations du flip-flop S2,
les- équations du flip-flop S3 peu vent être réécrites comme suit s3 = S3'{S2(P#2 +P3) + [S-'(Sa+ Sh+ SI') --!- SIS.'S#"Sh']P4,}C "s 3 = S,iS#> P4'+ [SIS.-'(S,Sh ;
- Sa'St,) + Sl, S, SI,+ S.,'S,'S,,']P4 J C Et une simplification supplémentaire, ap pliquant le raisonnement utilisé pour dériver les équations de grille du flip-flop <I>SI</I> donne les expressions s;s = S,@Ss(P#, +P3) + [S2(S;
i+ St, + S1) + SIS; S;" Se ]P_I}C #1s? - S.-[S#/P4 /+ SIS._,1'(SaSh + Sa.'SI,) + S-" S;t' S,; -f- SI'S;
1SbP4]C En cherchant à obtenir les circuits physi ques pour donner naissance aux équations Lo giques nécessaires aux entrées de grille des flip-flops du compteur S, on remarque que certaines combinaisons de termes se trouvent répétées dans plusieurs équations. Si l'on établit une seule fois chacune de ces combinaisons, une seule proportion dérivée est disponible qui peut être introduite là où elle est nécessaire en même temps que d'autres termes pour résoudre les différentes équations. Les réseaux logiques destinés à donner naissance à ces combinaisons de termes sont montrés sur la fi-. 10.
On a montré et décrit précédemment, en liaison avec 1a fig. 5, la manière dont sont dis posés les réseaux pour réaliser physiquement les produits logiques.
Le réseau destiné à accomplir l'addition logique 5> sera maintenant décrit en liaison avec la fia. 10. Ce réseau, illustré par le bloc 45, se compose d'une paire de diodes d'entrée 46 et 47 dont les cathodes sont communes et ra menées à la terre à travers une résistance commune R,,. Les termes d'entrée au réseau sont introduits sur les anodes des diodes. Le conducteur d'entrée 50 représente le produit <I>Sa</I> S,,' obtenu à partir de la sortie du premier réseau de produit 51, et le conducteur d'en trée 52 représente le produit S,,Sb obtenu à partir de la sortie du deuxième réseau de pro- duit 53.
Quand l'un au moins des conducteurs d'entrée du réseau logique d'addition 45 se trouve à un potentiel relativement élevé, la ligne de sortie 54 voit son potentiel s'élever aussi, indiquant ainsi la somme logique (Sd <I>Si,'</I> + S2Sv). Ainsi on peut dire en général que, dans un réseau logique d'addition, quel que soit le nombre d'entrées, le potentiel de sortie est égal au plus haut potentiel d'entrée.
Il faut comprendre que les entrées Sa<I>et</I> Sv sont alimentées ici à travers des inverseurs 55 et 56 respectivement, de manière à obtenir leurs inverses logiques S,' et S,,' qui sont néces saires comme termes des équations. La source réelle de S, et Sv pourrait cependant être obtenue à partir des fausses sorties de flip- flops S2 et Si, respectivement par exemple, si une telle source était utilisée pour les chiffres codés d'arrivée.
Les réseaux de diodes prévus pour résoudre les combinaisons restantes sont composés de circuits similaires de produit logique et d'addi tion logique. Dans chaque cas, la ligne de sortie est représentée par la fonction symbo lique qu'elle représente.
On montre, sur les fi '-. <B>Il.,</B> 12 et<B>13,</B> les réseaux logiques pour résoudre physiquement les équations de commande des flip-flops SI, S2 et S3. On remarquera que les entrées des réseaux qui sont définies par des fonctions symboliques représentent les termes complexes déjà obtenus par le réseau de la fig. 10. La sortie du réseau logique est obtenue dans chaque cas par un circuit final de produit Lo gique qui comprend, parmi d'autres termes communs possibles, une impulsion d'horloge.
On a représenté sur la fig. 14 le circuit logique générateur de la négative logique du signal-somme de sortie S"'. Si l'on introduit la sortie du réseau logique S" dans un inver- >eur 68, qui peut être un amplificateur par exemple, le signal désiré S, peut être obtenu.
Cette fois la sortie n'est pas combinée avec une impulsion d'horloge comme c'était le cas pour chacune des équations de grille, car la sortie n'est pas utilisée pour commander un flip-flop. Ce signal de sortie peut être introduit, par exemple, dans une mémoire ou être observé à l'aide d'un oscillographe, suivant la manière dont le circuit additionneur s'adapte au dispo sitif du calculateur.
<I>Fonctionnement</I> En se référant de nouveau à la fig. 1, on décrira maintenant en détail le fonctionnement du circuit additionneur 10 quand il reçoit les chiffres codés qui y sont représentés.
Le contenu de l'additionneur est initiale ment zéro, c'est-à-dire que les flip-flops Sl, S2 et S3 sont tous dans l'état zéro >>. A la réception de l'entrée-unité (potentiel élevé) sur SG pendant la période<I>PI</I> du premier cycle,
les circuits sont actionnés de façon à faire bas culer le flip-flop S2 vers l'état un et de permettre au flip-flop SI de rester dans l'état zéro à la fin de la période<I>Pi.</I> Les flip- flops d'addition évalués pendant ce temps (ta bleau V) contiennent la somme décimale par tielle de 1. Pendant la période P" du premier cycle, deux entrées de deux unités sont pré sentes sur S,l et Sb.
Ceci a pour effet, à la fin de la période P.,, de commander le flip-flop S3 vers l'état un<B> ,</B> le flip-flop S2 vers l'état zéro et le flip-flop <B>SI</B> vers l'état un . Les flip-flops d'addition, évalués à ce moment (tableau VI) enregistrent ainsi une somme déci male partielle de 5.
Pendant la période P3, la première impul sion de sortie de poids -unité est lue. En même temps, des entrées de quatre unités sont pré sentes en<I>Su</I> et en Sv <I>;</I> ceci a pour effet de commander le flip-flop S3 vers l'état zéro , le flip-flop S2 vers l'état un et le flip-flop SI vers l'état un également.
Comme on peut le voir sur le tableau VII, ces états des flip-flops soit zéro , un et un pour les flip-flops S3, S2 et SI respectivement, re présentent une somme décimale partielle de 12 dans l'additionneur évaluée pendant la pé riode P4.
Pendant la période P,4, des composantes de chiffres codés de poids égal à deux unités sont de nouveau reçues. Comme on peut le voir sur la fig. <I>1,</I> Sd est seule reçue à ce moment. On notera que les entrées pendant la pé riode P4 ne sont jamais enregistrées comme comptes dans l'additionneur. A ce moment, comme toutes les composantes des chiffres arrivant ont été observées, toutes les compo santes restantes du chiffre sortant peuvent être déterminées.
Ainsi, en notant le compte total observé, les opérations suivantes sont effectuées pendant la période P4: 10) L'existence de la deuxième composante de la sortie, de poids 2, est déter minée et fournie ; 20) l'existence de la troi sième composante de la sortie, de poids 4, est déterminée et emmagasinée dans le flip-flop <I>S3</I> à la fin de ce temps ; 3o) l'information déter minant la nature de la quatrième impulsion de sortie, de poids 2, est emmagasinée dans le flip-flop S2 ;
et 40) la retenue décimale pour des sommes décimales totales de 10 à 19 inclus, du premier cycle d'addition est emma gasinée à la fin de ce temps dans le flip-flop <B>SI.</B>
Dans l'exemple en question, pendant la période P4, le contenu de l'additionneur 12 (tableau VII), plus l'entrée-unité lue pendant la période P3, avec l'entrée observée Sd de poids 2, donne une somme décimale totale de 15. Ceci signifie qu'un nombre binaire codé (tableau I) équivalant au décimal 5 doit être fourni et qu'un report décimal doit être addi tionné aux chiffres suivants à l'arrivée.
Comme on peut le voir sur le tableau I, la seconde composante du chiffre codé sortant représentant 5 est absente. Par conséquent, sui vant le réseau logique de sortie déjà décrit, un potentiel bas est délivré par l'additionneur pen dant la période P4. La troisième composante de poids 4 est présente dans la sortie. Le flip- flop S3 bascule donc vers un >. Enfin, le quatrième potentiel de sortie, de poids 2 éga lement, se trouve être absent. Etant donné que, comme on l'a expliqué précédemment le qua trième potentiel de sortie est lu aussi sur le flip-flop <I>S3,</I> celui-ci doit être amené de un à zéro à la fin de la période<I>PI</I> suivante.
Cette information est emmagasinée à ce mo ment dans le flip-flop <I>S2</I> ; par conséquent, le flip-flop S2 est commandé vers l'état zéro à la fin de la période P4. Pendant la période PI du cycle suivant d'opération, la troisième composante de sortie, de poids 4, est lue sur le flip-flop <I>S3.</I> A la fin de la période Ph le flip-flop S3 est com mandé à l'état zéro<B> </B> en raison de l'état zéro->y du flip-flop S2.
La quatrième compo sante de sortie, qui correspond dans ce cas à un potentiel bas, est délivrée par le flip-flop S3 pendant l'impulsion P2 suivante. Les flip-flops SI et S2, ayant rempli leur fonction d'unités d'emmagasinage du cycle précédent, sont de nouveau utilisés, comme compteurs, à la fin de la période P1. Le flip-flop S3, ayant fourni la quatrième composante de sortie pendant la période P2, est utilisé comme compteur,
en association avec les flip-flops <I>SI</I> et<I>S2</I> à la fin de la période P2. Ceci termine un cycle du circuit addition- neur, illustrant comment le premier chiffre d'entrée décimal codé en binaire 8 reçu en Sd, additionné au premier chiffre d'entrée décimal codé en binaire 7 reçu en Sb, fournit le pre mier chiffre de sortie décimal codé en binaire S.
Les chiffres d'entrée décimaux codés en bi naires suivants 6 et 2 reçus en SQ et Sv res pectivement, en même temps que le report décimal résultant du cycle d'addition précé dent, permettent à l'additionneur de délivrer le second chiffre de sortie décimal 9 codé en binaire.
Serial digital electronic adder device The present invention relates to an electronic adder device intended to operate on numbers expressed in binary coded decimal systems.
It is well known in the art that computers can be easily constructed to operate on numbers expressed in the binary system. However, it is very desirable to perform operations on numbers expressed in conventional decimal systems; this is why the binary-coded decimal systems which make it possible to benefit from both advantages are now used in preference to others in computers. In such systems, a decimal digit may be represented, for example, by a group of four binary digits. The value of the decimal digit is determined by noting the presence or absence of binary units in each of the four digit positions of a group.
It has been shown previously how a circuit capable of adding pairs of binary-coded decimal numbers can be established using bistable elements combined with logical networks defined by equations which use the algebra notation of Boole.
The circuit forming the subject of the present invention constitutes an improvement over the known circuits having the aim of adding in series decimal numbers coded in binary, the improvement residing in the substantial reduction of the equipment necessary for the realization of this function. In addition, the circuit of the present invention uses a system for solving logic networks according to simpler and more understandable devices for the personnel who maintain the equipment.
This advantage is considerable, since the problem of checking the circuits and their operation is a problem of primary importance for complex computer systems of this type.
Briefly, the present invention makes it possible to edit a pair of binary-coded decimals through the use of three bistable circuits which efficiently accumulate the necessary information during the four pulse periods constituting a cycle of. surgery. The bistable circuits are introduced successively, so as to function like the stages of a conventional binary counter during the first three periods of the cycle. The mode of operation allows, however, each bistable circuit to represent a progressively increasing order stage of the binary counter at each of the three successive periods of pulses.
During the fourth period of the cycle, the circuits enable the count of the accumulated binary number to be transformed into a sum-number represented in the binary-coded decimal system used for the digits entered.
Thus, according to the invention, there is provided a serial digital electronic adder device intended to add pairs of binary coded numbers, each coded integer taken from said numbers being expressed in the form of a sequence of four binary digits, a weighted value predetermined number being assigned to each digit according to its position in the sequence, the device comprising a source of synchronization signals continuously producing a recurring cycle of four synchronization signals, said device being characterized by a first, a second and a third bistable members arranged so as to constitute a binary digital register,
known per se, and by a logic network intended to receive said synchronization signals and provided with input lines designed to simultaneously receive a sequence of four binary signals indicating corresponding integers taken from the coded numbers, each binary signal being synchronized with a signal for synchronizing said cycle, said network comprising a first, a second, a third and a fourth group of logic circuits, the first group of circuits responding to the first three binary signals pon dered from the corresponding integers, so as to produce output signals at the end of each of the first three periods of the synchronization signals, the output signals causing recording, by the digital binary register, in true binary form,
of the sum of the first three weighted binary digits, the second group of logic circuits responding to an output signal from the bistable device which stores the lowest order true binary digit during the period of the third synchronization signal of so as to produce on an output line emanating from the logic network the first weighted binary output digit of the sum,
the third group of logic circuits responding to output signals which emanate from bistable members which indicate the partial sum stored therein during the period of the fourth synchronization signal and to input signals indicating the fourth weighted binary digits,
so as to produce the second weighted binary digit of the sum output on said output line and the fourth group of logic circuits responsive to signals indicating the partial sum stored in the binary digital register during the period of the fourth synchronization signal and to input signals indicating the weighted fourth binary digits, so as to produce output signals causing the recording by the second and third bi-stable members of the fourth and third weighted binary digits, respectively ,
of the sum in question and causing the recording by the first bistable member of any carry resulting from the addition of the corresponding integers and responding to output signals emanating from the register during the first and second periods of the cycle subsequent synchronization signals, so as to produce the third and fourth weighted binary digits of the sum on the output line.
More particularly, the summation circuit of the present invention consists of bistable devices, such as flip-flop circuits, and an associated control network. The two groups of signals representing the numbers to be added are introduced in series into the control network which has a cyclic action commanded by synchronizing pulses coming from another source. The group of signals at the output of the adder represents the number corresponding to the sum of the two numbers entered and is expressed in the same code used for the numbers entered.
The flip-flop control network works according to a set of logical equations. Each of these equations defines when and how a flip-flop should change state. The output signals of the flip-flops as well as the shapes of signals at the input correspond to the terms of the equations which are combined by logical addition or multiplication operations. These operations are carried out physically by networks comprising sets of diodes and resistors which connect the lines carrying the potentials representing the terms of the equations. Synchronizing pulses are used to actually synchronize and advance the summing circuit for the purpose of making the process run.
When, due to the activation of a synchronization pulse, the network terms are able to satisfy a control signal at a flip-flop, the logical multiplication of this control signal by the synchronization pulse Next flips the flip-flop, unless it is already in the signaled state, in which case it remains in the same state. The cyclic action of the summing circuit corresponds to the reception of four successive binary digits which define a decimal group. An auxiliary set of flip-flops is arranged so as to successively count the clock pulses and to provide potentials representative of the counting of four cycles.
Thus, we can say that the electrical state of the logic networks and, consequently, of the flip-flops themselves, changes according to the voltage terms representing the digits at the input, the state of the flip-flops according to the command of the previous synchronizing pulse, and the stage of the cycle through which the adder progresses.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a block diagram generally illustrating the embodiment of the adder device.
Fig. 2 represents a block diagram of the pulse counter accompanied by the logic equations which define the control signals of each of the flip-flop stages.
Fig. 3 shows the detailed diagram of a typical flip-flop circuit, for example the flip-flop <I> FI, </I> in the pulse counter. Fig. 4 is a diagram showing the forms of signals referred to in the explanation of the operation of the flip-flop <I> FI. </I>
Fig. 5 is a circuit diagram of the counting logic network for the pulse counter. Fig. 6 is a block diagram of the addition flip-flops showing the state of the different flip-flops during the first pulse period.
Fig. 7 is a block diagram of the addition flip-flops showing the state of the different flip-flops during the second pulse period.
Fig. 8 is a block diagram of the addition flip-flops showing the state of the different flip-flops during the third pulse period.
Fig. 9 is a block diagram of the addition flip-flops showing the state of the different flip-flops during the fourth pulse period.
Fig. 10 is a circuit diagram of logic networks generating complex propositions used a large number of times in addition circuits.
Fig. 11 is a diagram of the gate input logic networks for the flip-flop <B> IF. </B> The fi-. 12 is a diagram of the gate input logic networks for the S2 flip-flop. Fig. 13 is a diagram of the gate input logic networks for the S3 flip-flop.
Fig. 14 is a diagram of the logic output networks, generators of the voltage forms representative of the sum. <I> Description </I> general Referring first to fig. 1, a block diagram shows the whole of the positive adder device. Adder 10 consists of flip-flops <I> IF, S2 </I> and S3 as well as an arithmetic logic output network 11. The voltage forms on the inputs <I> His </I> and <B> <I> IF, </I> </B> represent coded decimal numbers of the times to be added in adder 10. The signal appearing at the output So represents the sum of the numbers at the input.
A clock or sync pulse generator 12 continuously outputs square wave signals which determine the P-synch pulse periods. A pulse period is the interval between the leading edge of two successive clock pulses.
The purpose of these periods is to determine the time allocated to a binary digit which is manifested for example by the output potential of a flip-flop. A high output potential on the connection of the right plate of eg a flip-flop expresses binary digit one, while a low potential at the same point represents binary digit zero.
As a decimal digit is represented by a block of four binary digits, the presence or absence of a high potential on the inputs <I> His </I> or S ,, during each of the four consecutive pulse periods should be observed. Pulse counter 14, which counts the clock pulses from generator 12, defines the appearance of particular binary digits in a decimal block. This is accomplished by the outputs of the counting logic network 13 which together with the flip-flops <I> FI </I> and F2, constitutes counter 14.
The output voltages of counter 14 represent counts <I> Pl, </I> P2, <I> P ;, </I> P4, Pl, P2, P.3, P. ,, etc., in a cyclic fashion. The count potential which is high during a given clock period, indicates which particular binary digit of a decimal block is observed at the input of additor 10.
The following table 1 represents the binary code used to represent decimal digits.
The synchronization pulses Pl, <I> P.>, </I> P3 and P4 for input, and P3, P- ,, <I> PI </I> and P2 for the output, define, with the digital weights associated with these pulse periods, 1, 2, 4, 2 respectively, the columns of the table.
The decimal equivalent of the binary code at each horizontal row is thus obtained on the table by totaling the effective components of the
EMI0004.0032
<I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Enter <SEP> P, <SEP> P ,, <SEP> P @ <SEP>! <SEP> P,
<tb> Pulse
<tb> sync- <SEP> nisante <SEP> Exit <SEP> P_ <SEP> P, <SEP> P, <SEP> P,
<tb> I
<tb> Weight Digital <SEP> <SEP> I <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> I <SEP> 1
<tb> I
<tb> 0 <SEP> he <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> I
<tb> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Equivalent <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> decimal <SEP> to <SEP> - <SEP> I- 4 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> entry <SEP> and <SEP> @ ._ <SEP> '_--' to <SEP> the <SEP> exit <SEP> 5.
<SEP> II <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 6 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> I <SEP> I
<tb> 7 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb>.
<tb> 8 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 9 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 numeric weight, indicated by binary 1 in the appropriate columns. It should be noted that the equivalents of the decimal digits 2, 3, 4, 5, 6 and 7 can be represented by two different combinations of codes. The code shown in the following Table II represents the inversion of a signal so as to obtain a complement code as desired when performing a subtraction.
As will be seen in the description below, the value of a decimal digit at the input can be expressed in any of the two combinations without affecting the correct operation of the addition circuit. It should be understood, however, that the decimal digit at the output will always be represented by the code in table 1.
EMI0005.0001
<I> Table <SEP> 11 </I>
<tb> Pulse Synchronizing <SEP>. <SEP> Enter <SEP> P4 <SEP> P, <SEP> P @ <SEP> P,
<tb> Weight Digital <SEP> <SEP> 2 <SEP> q <SEP> 2 <SEP> I <SEP> 1
<tb> <U> I <SEP> I <SEP> I </U>
<tb> 2 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> @i <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> @ <SEP> 0
<tb> 3 <SEP> i <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> Equivalent
<tb> decimal <SEP> to <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> I
<tb> entry <SEP> and <SEP> i
<tb> I <SEP> Î <SEP> @ <SEP> I
<tb> to <SEP> the <SEP> exit <SEP> 5 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> [ <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP>;
<SEP> 1
<tb> 6 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 7 <SEP> 1 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> i <SEP> 0 <SEP> 1 Referring again to fig. 1, we will now describe in detail how the adder 10 operates to add the decimal number 68 encoded in binary and introduced at the input S ,, and the decimal number 27, encoded in binary, simultaneously introduced at the input S ,,.
In Table I, the decimal digit 8 is defined by a binary digit zero in the pulse position P1, while the positions P ,, P3 and P4 are defined by the binary digit one.
Thus, in fig. 1, a relatively low potential is introduced at the input <I> His </I> during period P1, and a relatively high potential is introduced into Sa during periods P ,,, P3 and P4. The decimal digit 6, which immediately follows the decimal digit 8 at input S6 is represented in Table 1 by the binary digit zero for the period PI;
followed by binary digit one for periods P, and P3, and finally followed by binary digit zero for period P4. Thus, a relatively low potential manifests itself in SQ during the PI period followed by a relatively high potential during the P @ periods. <I> and </I> P.3, and finally by a relatively low potential during the period P4. Similarly, we can recognize the decimal number 27 at the input S ,,
. The input binary digits in each block are introduced in series into adder 10 in the same order as the count potentials P1, Pz, P i, P4 are fed.
These counting potentials synchronize the additor 10 so that it gives each binary-coded input digit its weight and outputs the binary digits corresponding to the sum in sequence at the pulse periods. required. The sum signal S, is represented by the waveform corresponding to the decimal number 95.
As shown in fig. 1, the output signal So is shifted by two periods, that is, it is two pulses behind from counter 14, in that the four binary digits of the outgoing decimal block, compared to the counts d The synchronizing pulses at the input are not assumed to be in positions P3, P4, PI and P, respectively.
This is due to a delay of two clock pulses inherent in the establishment of the coded digits corresponding to the sum performed by the adder 10.
The logical propositions can be considered as being represented in the circuits by the flip-flops which are electronic devices having two possible stable states, and only two. One of these two states is called true (it is sometimes represented in the tables by 1) and the other state is called false (0 in the tables).
The true and the false state of a proposition preferably relate to terms which are physically represented in the circuits such as the direct voltage at a point for example. This tension can exist at one of two different levels. When a term is effective, the voltage is relatively high (E ,,); and when it is ineffective, the voltage is relatively low <B> (El,), </B> see fig. 3.
Thus, by connecting the output lines, for example, to each of the tube plates of a flip-flop circuit, the output line having the relatively high voltage determines the effective state (or term) of the flip-flop. The other output line having the relatively low voltage then represents the ineffective state. In accordance with the present system, it is desirable to be able to control a propo flip-flop to its false or true state by signals applied to separate inputs.
These input lines are coupled to the gates of each of the tubes of the flip-flop circuit; thus by applying a negative pulse to the correct input line, the flip-flop circuit can be controlled and switched to the desired state.
The nomenclature used for the present invention uses combinations of upper case letters and numbers to designate the proposition flip-flops themselves. The outputs of the flip-flops are characterized by upper case letters corresponding to the associated num ber as a subscript. In order to differentiate the true state of a flip-flop circuit from the false state, the latter is distinguished from the previous one by the prime sign.
On the other hand, the entries of a flip-flop are designated by the corresponding lowercase letters with the associated number in index. The entry which has the effect of putting a flip-flop in a false state is distinguished from the other by a zero index preceding the lowercase letter. <I> Pulse counter </I> Referring then to fig. 2, the flip-flops <I> FI </I> and F2 constituting the stages of the pulse counter, are illustrated diagrammatically.
The logic equations defining the command inputs for each of the flip-flop stages are as follows: f1 = FX f, = F, 'F, CJ, = FIC "f, = F, F @ C The flip-flop outputs are connected to the inputs, so that the pulse counter can count through a cycle of four consecutive counts, ie P1, P ,, P3 and P4.
The counter device is a parallel device in the sense that a pulse C from the synchro pulse generator 12 is applied to all the flip-flop inputs simultaneously. The gate interconnections (ga- ting) of the flip-flop outputs, however, only allow certain flip-flops to be controlled by successive pulses C, so that they can flip in a way. ordinate to indicate cycle counts.
The combinations of flip-flop states that indicate the counter's digit content are shown in the following table. This table 111 is a binary representation of the pulse counts <I> PI to </I> P;
.
EMI0006.0049
<I> Table <SEP> 111 </I>
<tb> Flip-flops
<tb> F1 <SEP> i <SEP> F2
<tb> P <B> l </B> <SEP> 0 <SEP> I <SEP> 1 <SEP> P4 '= <SEP> F, '+ F, F.,
<tb> P_ <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> P, <SEP> = <SEP> F, F,
<tb> P ,, <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> P, <SEP> = <SEP> F, 'F2'
<tb> i
<tb> P, <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> P, <SEP> = <SEP> F, F2 'Referring then to fig. 3, a schematic diagram is shown, showing how the flip-flop is connected <I> FI </I> to function as the first stage of the pulse counter.
The flip-flop circuit used is well known, and it consists of two triodes V1 and V ,, the plate of each of them being connected to the gate of the other by a resistor R in parallel with a capacitor C. The plate of each triode is connected through a separate load resistor like resistor RI to a positive voltage source B -I-. The cathode of each triode is grounded.
Each of the grids of the tubes is connected through a separate grid resistor R., to a bias source. <B> -E. </B> The flip-flop circuit is provided with control circuits associated with each of its gates and with output circuits connected to each of the plates.
Whenever the flip-flop is considered to be in a state a <B>, </B> the neon lamp L, connected in series with a protection resistor Ro across the terminals to the left load resistor Rh, lights up; when the flip-flop is in zero state the neon light is off.
The output lines <I> FI </I> and <i> Fi </I> flip-flop <I> FI </I> are taken on the right and left plates, respectively. In order to maintain the variation of the plate voltage between the levels El, and El, locking diodes such as the diodes 20 and 21 associated with the right output <I> FI </I> are provided on each output line.
The flip-flops entries are controlled by gate circuits 22 and 23 associated with the tube grids <I> VI </I> and V., respectively. Each of the gate circuits 22 and 23 is coupled through a differentiation circuit 24 and a blocking diode 25 to the grid of one of the tubes, as can be seen in particular for the left grid, that of the tube. V1.
For this particular counting stage, the output of the right plate <I> FI </I> is connected to one of the inputs of the left door 22, and the output of the left plate FI 'is connected to one of the inputs of the right door 23. The pulse C is applied simultaneously with the second input of each of gate circuits 22 and 23.
These circuits 22 and 23 are logical networks. In such circuits, as can be noted in particular for the left gate 22, the inputs are applied to the cathodes of the diodes 27 and 28 whose anodes are connected to a common line 29 which joins the positive voltage source. B -; - through a load resistor R ;.
Whenever the plate input of the gate circuit is at a high potential, the C pulse applied to the other input is sent to the output. This pulse is differentiated in the differentiator circuit 24 and the positive portion is blocked by the diode 25 while the negative portion passes and tilts the tube. <I> VI. </I>
It is shown in FIG. 4, the voltage forms appearing at different points of the counter stage <I> FI </I> described above. On line 1, we can see the synchronizing periodic pulses C; on line 11, the voltage- output plate <I> FI </I> which is initially at high potential <B> (El,) </B> <I>;
</I> on the line <I> 111, </I> the output plate voltage FÎ which is initially at a low potential <I> (El). </I> As can be seen on the line <I> IV, </I> whenever the tensions <I> FI </I> and C are simultaneously at a high potential, the term of f is supposed to pass through gate circuit 22 as a rectangular pulse similar in shape to that of pulse C.
The pulse generator is low impedance so as to be sure that the leading edge of the pulse is not rounded but relatively square. On line V, the shape of the signal introduced at the input of the left gate is essentially the pulse resulting from the differentiation of the leading edge 1 from the rectangular pulse <B> J </B> j. j. We can therefore notice that the flip-flop <I> FI </I> changes state with the leading edge of the pulse o
f j (pulse C). It should also be noted that, the left tube VI having ceased to conduct, the output-plate voltage FI 'increases gradually according to the time constant of the flip-flop circuit. The output Fr is now at a high potential, so that on arrival of the next pulse C, the right-hand gate circuit 23 passes the pulse C and, consequently,
the differentiated front edge 32 of this last pulse causes the flip-flop to switch <I> FI </I> to its original state.
It now becomes evident that the C pulses divide the time of the circuit operations into two distinct phases. During the first phase of a pulse period, when the pulse generator voltage is low, transient phenomena occur. For assured operation, these transient phenomena must be terminated before the arrival of the leading edge of the C pulse.
During the duration of the pulse, the circuits of the logic network can be considered to be observing flip-flops and other input sources in order to determine whether a pulse should or should not pass over the gate. of a flip-flop. The pulse C must be long enough so that it can, taking into account its rise time, reach its peak amplitude before the end of the clock period. The pulse must also be produced by a low impedance generator, so that a square edge can be created on the leading edge of the pulse passing through the gate circuits.
These conditions make it possible to create, by differentiation, a negative pulse, coinciding with the end of the clock period, which can be used to toggle the flip-flops. Reference will now be made to FIGS. 2 and 5. Instead of showing the wiring diagrams of the logic circuits, as in fig. 3, the remaining circuits have simplified block diagrams of the flip-flops. It is understood, however, that all the flip-flops are identical.
As seen in fig. 2, only the entry and exit lines of the flip-flop are shown and these are marked according to the convention outlined above. In addition, the gate entry differentiation and blocking circuits are omitted in the overview diagrams for simplicity. Only the gates, indicating the logical product of the control input and the clock input are shown at each of the inputs, so as to emphasize the fact that the C pulses are applied simultaneously to all the flip-flop inputs. .
The logic equations define when and how the flip-flop circuits must change state according to the actual terms of the system during each clock period of the system cycle. Writing the gate control logic equations of a flip-flop circuit amounts to indicating the terms which must simultaneously have a high potential for a given flip flop in a given state to flip. Two separate operations are used in the equations.
The first, logical multiplication, means that all of the terms in the particular product of the equation must be relatively high potential for that product to be effective in the equation. The second, logical addition, means that at least one of the terms of the sum must be of relatively high potential for that sum to be effective in a particular equation.
So, for example, the logical equation <B> bone, </B> = S; the S3 (P @ + S # "S3) C which is physically carried out by the network of fig. 11, can be interpreted as stating that the SI flip-flop can switch to its false state at the end of a clock pulse period during which the following four terms are at a high potential: <B> <I> Sa ', </I> </B> Sb ' <I>, </I> (P4 ' <I> + </I> S_'S; ') and C;
the term (Pl ' <I> + </I> &'S;') itself and interpreted as having a high potential if any of the terms P ° and / or (S "S3 ') at least is at a high potential.
The particular representation of these logical equations was chosen, because these equations can be treated according to certain well-known rules of Boolean algebra. When we have once described the means of physically realizing a typical logic product and logic sum circuit, current techniques allow logic circuits to solve the entire logic system to be established by referring directly to the equations alone. The set of logic circuits generally appears as a large interconnected network made up of these two fundamental circuits.
By reducing the equations to physical circuits, we come to recognize the fact that certain common complex terms and certain partial products can be produced only once and used several times in other parts of the networks as necessary. This simplifies the logic equations and therefore reduces the number of elements in physical circuits, but often comes at the cost of complication.
in the search for original logical equations Cr ne. The techniques present nevertheless allow the original system of thought to be retained in the equations, even if the equations are revised several times, as long as the revisions remain in accordance with the rules of Boolean algebra.
<B> He </B> It should be noted that in the current art, the circuits intended to solve logic multiplications are also called gates and the circuits which solve logic additions are also called mixers or mixers. Returning to fig. 2, the conditions necessary for causing the flip-flop FI to switch, as has already been described in connection with FIG. 3, are represented by the symbolic logical equations f1 <I> = </I> 171'C <I> and </I> of, <I> = </I> 171C.
Looking at the states of the F flip-flops, as shown in Table 111, the symbolic logical equations for the F2 flip-flop can be similarly determined. The conditions necessary to make the flip-flop F2 switch to its true state, that is to say from state 0 to state 1, are that the flip-flop <I> FI </I> either in a true state and the F2 flip-flop itself in a false state;
this can be denoted symbolically by f2 = F @ 'FIC. Likewise, the necessary conditions for making the F2 flip-flop to a false state are that the F2 flip-flop is true as well as the flip-flop. <I> FI </I> either <I> of., = </I> F2FIC.
The diode logic networks used to solve all the control equations for the pulse counter 14 will be shown in fig. 5.
Networks capable of physi cally solving the equations o f I <I> = </I> FIC <I> and </I> f I <I> = </I> F, 'C associated with flip-flop <I> FI </I> are the gate circuits 22 and 23 respectively, as shown previously in FIG. 3.
These circuits are simply represented by designating the inputs of gate 22, which is a typical two-input product gate by the terms of the equation <i> " </I> f1 and designating the inputs of gate 23 by the terms of equation f1. The outputs of these gates are respectively marked Jl and f1. Each of these product circuits is such that whenever any of the inputs is at a relatively low potential, the output is also at a relatively low potential;
if, on the other hand, all the inputs are at a relatively high potential, the output is at a relatively high potential. In other words, the output potential is equal to the lowest input potential.
The equation which makes it possible to produce f2 is, in fig. 2, a product of the same two terms defining off multiplied by a term adding F2 '. It will be noted in fig. 5 that, instead of providing a three-input product circuit to solve equation f2,
the output of dual input product circuit 22 is cascaded to a second dual input product circuit 40 along with the new term F2 '. Thus the output f <i> 2 </I> of the second dual input product circuit 40 provides the solution of f2.
The equation of2 also contains the common product defining off. This is why the output of the double-input product circuit 22 feeds one of the inputs 41 of a third double-input product circuit 42 as does the new term F.,. The output of this third product circuit 42 provides f2- The above circuits clearly illustrate how the equations that define the inputs to proposition flip-flops work,
reveal how the outputs of the flip-flops are logically interconnected with the inputs, i.e. define when and how the flip-flops should change depending on the conditions of the other proposals of the system.
The equations representing the impulses <I> P. ,, </I> P, 3, <I> PI </I> and P4 define the terms time necessary for terminal adder circuits. These time terms are composed, according to Table 111, of the logical products of the terms represented by the outputs of the flip-flops F. These products are obtained physically by the networks of FIG. 10.
We can see that P2 <I> = </I> (FIF @) occurs on the line <I> 64; </I> P @ <I> = </I> FI'F2 on line 65; P ,, = (171F2) on line 66, and P4 <I> = (Fi </I> -I- FlF2) on line 67. <I> Sum circuits </I> The. addition or total circuit 10 of FIG. 1 will now be described in detail.
The sum of the weighted inputs Sa and Sb is accumulated in the addition flip-flops, in the binary digital system, during each synchronization period;
however, like; we can notice it by comparing the fi-. 6, 7, 8 and 9, each addition or sum flip-flop does not represent the same digit position stage of the binary system during any double pulse period of a count cycle.
For example, the flip-flop SI represents successively stages 2, 21, 22 and 23 during the respective periods P1, P2, <I> P3 </I> and <I> P4. </I> For this reason, the overall action of the addition circuit can be better understood by first explaining the addition action by each of the four periods of a cycle.
The general plan used to present and describe the action of the adder during each pulse period is as follows During each of the periods P1, P. ,, P3 and P4 of the addition cycle, the inputs Su and Sr, the value defined by Table I or Table II. In addition, the addition flip-flops <I> S1, S2 </I> and S3 accumulate information during each of these periods, as can be seen in the tables associated with the addition flip-flops of fig. 6, 7, 8 and 9.
These are as follows <I> PI pulse period </I> (see fig. 6)
EMI0010.0025
<I> Table <SEP> IV </I>
<tb> Flip-flop <SEP> S1
<tb> <U> i </U>
<tb> Stadium <SEP> @; <SEP> 2
<tb> I
<tb> Content <SEP> decimal <SEP> I <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> i
<tb> from <SEP> adder
<tb> 1 <SEP> 1 <I> Pulse period </I> P_> (see fi-. 7)
EMI0010.0027
<I> Table <SEP> V </I>
<tb> Flip-flop <SEP> S1 <SEP> I, <SEP> S2
<tb> I
<tb> Stadium <SEP> 21 <SEP> 2
<tb> <U> i </U>
<tb> 0 <SEP> he <SEP> 0
<tb> Content <SEP> decimal <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> i
<tb> from <SEP> adder
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 3 <SEP> 1 <SEP> 1 <I> Pulse period P;
</I> (see fig. 8)
EMI0010.0029
<I> Table <SEP> UI </I>
<tb> Flip-flop <SEP> S1 <SEP> S2 <SEP> S3
<tb> i
<tb> Stadium <SEP> 2 ' <SEP> 2 ' <SEP> 2 "
<tb> 0 <SEP> Ii <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> I <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 2 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Content
<tb> decimal <SEP> of <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> adder
<tb> 4 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> I <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 6 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> i <SEP> --I
<tb> 7 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <I> Pulse period Pl </I> (see (fi-.
9)
EMI0011.0001
<I> Table <SEP> V11 </I>
<tb> Flip-flop <SEP>! <SEP> S1 <SEP> S2 <SEP> S3 <SEP> Exit
<tb> __ <SEP> <U> I </U>
<tb> i
<tb> Stadium <SEP> 23 <SEP> 22 <SEP> 21 <SEP> 20
<tb> n
<tb> 0 <SEP> \ <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> I
<tb> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 2 <SEP> I <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> i <SEP> I- I
<tb> 3 <SEP> o <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> 4 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> I
<tb> 5 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> Content
<tb> 6 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> decimal
<tb> i
<tb> 7 <SEP>.,
<SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> from
<tb> 8 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> addition 9 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> neur
<tb> 10 <SEP> 1
<tb> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> 11 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> 12 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 13 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 14
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> o
<tb> i <SEP> 15 <SEP> [@ <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 With these values assigned to the terms of the logic grid equations, the control signals are derived to toggle the flip-flops at the end of each of the pulse periods in question, so as to store them in the addition flip-flops an accumulated count, as indicated by the table associated with the following period.
During the period <I> PI </I> for example, the logical networks of SI flip-flops <I> and S2 </I> direct the inputs S ,, and Sv to the adder, at the same time as the information contained in the flip-flop SI. At the end of period P1, control signals are thus obtained to change the state of the addition flip-flops <I> IF </I> and S2 so as to establish at this point the accumulated sum indicated by table V.
Similarly, during the period Pz, the logical networks of the SI flip-flops <I> and S2 </I> direct the Sd and Sb inputs, as well as the information of the SI and S2 flip-flops, so as to establish the SI flip-flops, <I> S2 </I> and S3, at the end of the period P #, in a state representing the accumulated sum as defined by Table VI. <I> PI pulse period </I> We can see in fig. 6, the synoptic diagrams of SI flip-flops,
S2 <I> and S3, </I> the logic control equations associated with each of the grid inputs during the PI period being the following st = S ,, SbCPl OS1 = S @ Sb 'CPl s2 = [Sl (S.,' Sb -I- SaSh) + Si (S @ Sb + S., 'Sb)
] CPl S @ 3 - [S1 (Sa Sb + S, Sb) + Sl (S ,, Sb '+ Sa'Sb)] CPl 53 = 0 Osa = S2 CPl As noted, the flip-flop <I> IF </I> represents stage 20 of a binary counter,
while the flip-flops <I> S2 </I> and <I> S3 </I> contain information representing the fourth and third binary digits respectively of the coded decimal sum digit resulting from the previous addition cycle, and they are, therefore, represented by broken lines.
Table IV gives the decimal content of adder, as found in the flip-flop <I> IF </I> during the period <I> Pl. </I> This content represents the presence or absence of a decimal retention of the previous addition cycle. During period Pl, as can be seen in Table I, the effective external inputs (high potentials) received at S ,, are assigned to <I> and Sb </I> a unit weight.
The maximum accumulated deci mis count, capable of being routed during the period <I> PI </I> is therefore 3: an entry on S ,, and Sb, and a carry from the previous addition cycle. This accumulated total can be established in binary form in SI flip-flops and <I> S2 </I> at the end of period Pl, and accumulated there during period P.- Table V shows the states that must be assumed by flip-flops <I> IF </I> and S2 at the end of the period <I> PI </I> to represent the ac count accumulated during the period <I> Pl. </I>
It should be noted that the flip-flop SI represents the stage or digital position 20 of the binary counter during the period <I> Pl. </I> However, due to the exploration of the information available during the period Pl, the flip-flop <I> IF </I> is controlled so as to store the information corresponding to stage 21 of a binary counter during the period P ,,, as indicated by table V. Looking at this table, it becomes obvious that the flip -flop <I> IF </I> should be in state one- for a partial decimal of 2 or 3.
These conditions are: 1o) a carry or carry over from the previous addition cycle and a unit entry on <I> Su </I> or <B> IF, </B> or on both; or 2,) no carryover from the previous addition cycle and one, unit entry on S ,, and <I> Sb. </I> But, as explained previously, a carry over from the previous addition cycle is lost in the flip-flop <I> IF </I> during the period <I> Pl. </I> If a hold exists, the flip-flop <I> IF </I> will already be in state one.
Thus the logical grid equation necessary to control the state one of the flip-flop <I> IF </I> must satisfy only the second of these conditions if - S.SbCP1 Referring again to table V, the flip-flop <I> IF </I> should switch to state zero for accumulated decimal sums of 0 or 1. These conditions are: 1, I) no carry and a unit entry on Sa or Sb or on neither; or 20) a carry over and no entries on <I> Su </I> or Sb.
But again, as the carry was stored in the flip-flop <I> IF </I> during period Pl, if there is no carry over, the flip-flop <I> IF </I> will already be in a zero state <B>. </B> So, again, the logical equation necessary to control the zero state of the flip-flop <I> IF </I> only has to satisfy the second of these conditions:
<B> Bones, </B> - Sa'Sb CPi The content of flip-flop S2 corresponds to the fourth binary digit of the coded decimal sum, derived from the previous addition cycle and, therefore, is not used during the action summation of the period <I> Pl. </I> However the S2 flip-flop is used in order to store the sum of the entries explored during the period <I> Pl. </I> So, as can be seen in Table V, the S2 flip-flop represents stage 2 of a binary counter and is in the zero state for accumulated decimal counts of 0 and 2 and in state one for accumulated decimal counts of 1 and 3.
Considering in the first place the logical grid equations to cause flip-flop S2 to switch to state one at the end of period Pl, all the possible conditions which give a partial decimal sum of 1 or 3 during time <I> PI </I> must be considered. These conditions are: l o) a carry over from the previous addition cycle and no entries on Sd or <B> <I> IF, </I> </B> <I>; </I> or 2) a carry forward and a unit entry on SQ, and <I> Sb; </I> or, finally, 30) no carry over from the previous addition cycle and a unit entry on <I> Su </I> or Sb, but not both.
The logical grid equation satisfying the above conditions is s; 3 - [sl (Sa'sb '+ SasL) <B> + </B> Si '(S @@ Sn'-f- Sa S ,,)] CP, Then studying the gate logic equation to control S2 flip-flop to zero at the end of the period Pl, we see that all the possible conditions which give a partial decimal sum of 0 or 2 must be considered.
These conditions are <B>: </B> 1 1,) no carryover from the previous addition cycle and no entries on S, or SL; or 2, -) no carry and one unit entry on S ,, and S ,,; or, finally, 30) a carry forward and a unit entry on <I> Su </I> or SU, but not on both.
The logical grid equation satisfying these conditions is "52 = [sl '(S. Sb' + S.sb) + Sl (S.Sû + S.'Sb)] CPl During period Pl,
the flip-flop <I> S3 </I> accumulates the third binary digit of the coded decimal number resulting from the previous addition cycle and sees the fourth binary digit of the coded sum shifted towards it from the flip-flop <I> S2 </I> at the end of the period <I> Pl. </I> So the logical grid equations will be derived by the flip-flop <I> S3 </I> at the start of the next addition cycle.
It can be seen from Table I that the first output potential emitted from the adder during the period of P., will indicate whether the sum decimal digit is odd or even. An output sum of 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, or 18, i.e. all even numbers will have a <B> </B> zero <B> </B> as the first exit potential. Likewise, an output sum of 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, and 19 will have one as the first output potential.
If we notice that the weights of the Su and Sv inputs after the first pulse period are even values, i.e. 2, 4 and 2 for the periods <I> P. ,, </I> P3 <I> and P4 </I> respectively, it appears obvious that one can determine during the period P_, whether the final digit of the decimal sum has an even or odd value.
The representative potential of the first output binary digit can thus be immediately determined from the flip-flop <I> S2 </I> during time P2. However, since the remaining output binary digits cannot be determined in order, it is necessary to delay the use of this first output binary digit for another pulse period.
<I> Pulse period P., </I> Referring then to fig. 7, the synoptic sche mas of flip-flops <I> IF, S2 </I> and <I> S3 </I> are shown and the control logic equations associated with each of the grid inputs for the period P., are as follows <B> IF </B> = SaSbCP2 <B> Bones, </B> = S.'Sb, CP2 S2 = [Sl (Sa Sb + S., Sb) + Si (S #, sb + Sz Sb)] CP2 Ose - [Sl (Sa,
Sb + SaSb) + Sl (S.Sû + S. "Sb)] CP # -1 S3 = S2CP2 osa = S2 'CP2 Table V provides the decimal content of these addition flip-flops during period P2. Actual inputs (high potentials) received at Sa and Sb during this time have the weight of two (Table I).
The maximum decimal count that can be scanned during this period P2 is 7, a possible decimal value of 3, stored in the addition flip-flops together with an entry of two units on <I> His </I> and Sv. This decimal count explored during period P., is stored as a binary number in the addition flip-flops during period P3 according to Table VI.
As is easily understood, the fact of increasing a binary number by a power of 2 does not affect the binary digits representing the lower order stages of the binary number, i.e. the fact of d 'increasing a binary number by 21 or 2 does not affect the binary digit representing the order of 20 of the binary number; and increasing a binary number by 22 or 4 does not affect the binary digit representing stage 2 or 21; etc.
By this reasoning, the content of flip-flop S2, which represents stage 20 during period P, cannot change as a result of the inputs received during period P2 and thus, it is simply shifted to flip-flop S3 for period P2. So the logical grid equations for the flip-flop <I> S3 </I> during period P2 become and S.3 = S., CP., Osa = SI 'CRI The flip-flop S2 represents,
as can be seen in Table VI, stage 21 or numerical position of a binary number during time P; h state one of this flip-flop S2 representing a partial decimal sum of 2, 3, 6, or 7.
The possible conditions to give a partial decimal sum of 2, 3, 6 or 7 during the time M are: 1o) a partial decimal sum of 2 or 4, emma gasiné in the adder and no entries on Sd nor on Sb ; 20) a partial decimal sum of 2 or 3 in the adder and an entry of two units on <I> His </I> and on S6; 30) a partial decimal sum of 0 or 1 in the adder and an entry of two units on Sd or on Sb but not on both.
By examining Table V, we can see that a partial decimal sum of 0 or 1 during the time P, will be indicated by a zero state of the flip-flop. <B> <I> IF, </I> </B> and that a partial decimal of 2 or 3 in the adder will be evidenced by a state one of the flip-flop <B> <I> IF. </I> </B> It follows that the logical grid equation which satisfies the above conditions is written s2 = [Sl (Sa Se + S., Sb) + Sl (Sa, St,
'+ S #,' S ,,)] CP_, In Table VI, a partial decimal sum of 0, 1, 4 or S is indicated by the zero state of the flip-flop S2 during the time P,;. The possibilities for this are: 10) a partial decimal sum of 0 or 1 in the adder during time P2 (table V) and no inputs on Sd or Sb; or 2 (1) a partial decimal sum of 0 or 1 during the time P ,, and an entry of two units on Sa and on Sb;
or, finally, 3o) a partial decimal sum of 0 or 3 in the adder during the time P2 and an entry of two units on Sd or on Sb, but not on both. As it has been indicated before, a partial decimal sum of 0 or 1 is evidenced in the adder during time P2 by a zero state of the flip-flop <I> IF </I> and a partial decimal sum of 2 or 3 is evidenced in the neur addition during time P2 by a state one of the SI flip-flop.
So the logical grid equation to switch the flip-flop S2 to a false state at the end of time P., is os-2 = [S1 (s. Se + s., Sb) + Sl (S @ Sb '-, Sa Sb)] CP2 It appears evident from Table VI that the partial decimal sums of 4, S, 6 and 7 are indicated by a state one of the flip-flop SI during the time P;
. The possible conditions for obtaining one of these sums are <B> l o) </B> a partial decimal sum of 2 or 3 during the time P., and an entry of two units on <I> His </I> or Sb, or both; or 2o) a partial decimal sum of 0 or 1 during the time P @ and an entry of two units on <I> His </I> and on <I> Sb. </I> As a partial decimal sum of 2 or 3 in the adder during the time P., is already highlighted by the state <one of the flip-flop <I> IF, </I> The logical grid equation only needs to be described for the last condition above,
i.e. s1 = Sa, St, CP, Likewise, the logical grid equation for flipping the flip-flop <I> IF </I> to a zero state at the end of period P.> only needs to be considered for the condition in which a partial decimal sum of 2 or 3 exists in the adder (table V), no input not being received during time P2, therefore "s1 = Sz, 'SbCPs <I> Period </I> impulse <I> P; </I> The action of the adder will now be described for the period P;
. Fig. & is a diagram of the adder flip-flops and the grid logic equations during this period are as follows <B> if </B> - S;, SbCPs Usl = Sa 'Se CP33 = [Sl (S ,,' Sb + S ,, Sb) + Sl '(Sa, Sb + S; i Sb)] CP;
<ss = [Sl '(S. Sb + S.Sb) + Sl (S #, Sb' + S ,, 'S ,,)] CPï s ;; = S., CP "s3 = S2'CPs Table VI gives the decimal equivalent of the accumulated sum which is stored in binary form in the adder during the time P ;; and represents a conventional binary number system of three stages .
The weight of the effective external inputs (high potentials) received at S ,, and Sb is four units for each during period P; as shown in the table. As can be understood, and following the previous detailed explanations, increasing a binary number by four or eight units will not affect the digits of the binary number representing stages 21 or 22.
Therefore, the contents of the flip-flop S2 during the time P ;, representing stage 21 or numerical position of a binary number form of the contents of the adder (Table VI), is simply transferred to the flip -flop S3 (Table VII), representing the same stage of a binary number form of the contents of the adder at the end of period P ;.
Thus the logical grid equations of the flip-flop <I> S3 </I> become s3 = S., CP3 and Osa = S2, CP3 According to Table VII, which represents the content of the adder during period Pl in the form of a binary number, it can be noted that the flip-flop S2 which represents the stage or digit 22 of a binary number, do in a state opposite to that of the flip-flop <I> IF </I> during period P3 (Table VI) for a decimal increase of 4,
and do in the same state as the flip-flop <I> IF </I> for a decimal increment of 8. As the inputs Sa and Sb received during the period P ;, have the weight of four units, we can say that the flip-flop S2 should be during the period P4 in the state of the flip-flop <I> IF </I> during period P3, as they both represent the same stage, i.e. 223 during their respective periods, in case <I> Su </I> or S ,, would not receive any input, or in case inputs of four units were received by S ,,
and SL during the period P;,. We can also say that the flip-flop S2 should be, during the time P4, in a state opposite to that of the flip-flop <I> IF </I> during time P, h if an input of four units was received by S, or SU, but not by both.
The gate logic equations of flip-flop S2 during period P3 are therefore ss = [Sl (S @ 'Sb' + SII.Sb) + Sl '(S.Sb' + Sa'Sb)] CP3 os-2 - [S1 (Sa Sb + SaSb) + Sl (S ,, Sb + Sa'Sb)] CP ;;
It will be noted from Table VII that the SI flip-flop is at the end of period P3 in a state one for decimal values from 8 to 15 inclusive and in a zero state for values from 0 to 7 inclusive. .
Considering first the logical grid equation for flipping the flip-flop <I> IF </I> to state one <B> </B> during time P3 'the possibilities for a partial decimal sum from 8 to 15 inclusive, at the end of time P3 are: 1, I) a partial decimal sum from 4 to 7 included in the adder and an input of four units in <I> His </I> or <I> Sb </I> or in <I> His </I> and Sv, during the time P3;
or 20) a partial decimal sum of 0 to 7 included in the adder and an input of four units on Sd and Sb during the time <I> P3. </I> The flip-flop <I> IF </I> is already in a state one (table VI) for partial decimal sums from 4 to 7 inclusive; therefore, the equation only needs to be written for the second possibility, let s1 = SaSbCP3 The possibilities for a partial decimal sum from 0 to 7 inclusive at the end of time PÏ are:
10) a partial decimal sum of 0 to 3 in the adder during the time P3 and an entry of four units on Sd or on Si,.; or 20) a partial decimal sum of 0 to 7 in the adder and no inputs on Sa or Sv during time P3. But the SI flip-flop is already in state zero (Table VI) for partial decimal sums of 0 to 3 inclusive during time P3;
and thus it is necessary to write the equation for the second possibility only <B> bone, </B> - S.'S ,, 'CP ;; A comparison of the gate logic equations for the addition flip-flops during the periods Ph P2 and P3 shows that they are identical, except for the equation s;
, during the period <I> Pl. </I> For example, the logical grid equations allowing to bring the flip-flop S2 towards a state one, that is to say S2 - [Sl (Sa, Sb + S..sb) + Sl '(S.Sb + S. Sb)] C are the same for the three pulse periods if we do not take into account the period term itself.
This similarity of the additor flip-flop gate logic equations is very advantageous, as it allows the same logic network specified for each addition flip-flop gate to be used for three of the four periods. Not only does this greatly facilitate the Logic specifications of the system, but also results in a reduction in the elements necessary to physically realize the equations compared to the case where a separate logic network is specified for each grid and for each period of time. 'impulse.
It should be noted that the first output potential, that is to say the first output binary digit, indicating the even or odd character of the total decimal sum, is emitted by the adder during the period P ;;. This first output binary digit is the digit stored in the flip-flop <I> S3 </I> following binary counting. The logical equation defined for how this operation is performed will be explained in the discussion below.
<I> Period </I> impulse <I> P4 </I> The logical grid equations for controlling the flip-flops during the period P4 are as follows <B> IF </B> = S, SbCP4 <B> OS, </B> = ss3, sa'sb, CP4 S._ = SZ S3 CP4 use - S2 [Sl (Sa.sb '+ Sa Sb) + Sa' Sb + S2'l CP4 S3 - S3 [S2 (Sa,
+ Sb + <B> IF ') </B> + SIS2'SI'Sb] CP4 "s3 = S3 [S @ S @ (S ,, Se + S ,, 'Sb) + Sl' S., Sb + S2 'S-" Sb] CP4 Il now becomes evident that, by noting the partial decimal sum stored in the counter and observing the inputs during period P4,
all information regarding the entered coded digits becomes available and the binary coded decimal digit representing the sum can be clearly defined. The arrays for determining the value of the second, third and fourth output binary digit can be understood by referring to the encoded decimal table I.
The second output binary digit is output directly from the logic network which establishes it during period P4. The third output binary digit, on the other hand, is stored in flip-flop S3 at the end of period P4 and is transmitted by the adder during the following period. <I> Pl. </I> Information, indicating whether the fourth binary output digit is different from the third binary digit,
is stored in flip-flop S2 at the end of period P4. This information is then suitably used to control the flip-flop S3 at the end of the following period P1, so that it can transmit the fourth output binary digit during the following period P. =. The carryover digit, which exists for all total decimal sums from 10 to 19, is also determined by a logical network during period P4 and is stored in the flip-flop <I> IF </I> at the end of period P4.
As the second binary digit is transmitted directly out of the adder, from the logical network which establishes it, this network will not be introduced this time, but rather we will describe the logical equation to store the third output binary digit in the S3 flip-flop. Note that although the binary coded output decimal digit is always represented by the code of Table I, the input of the adder may be represented by the code of Table I or Table II.
As can easily be understood, by carrying out subtractions with the aid of numerical calculators, the larger number can be reversed so as to give the nine's complement and added to the number to be subtracted. As said before, Table II is obtained by inverting the signal of a number so as to obtain a nine's complement code as desired for a subtraction.
As mentioned above, the third binary digit is read on the S3 flip-flop during the period <I> PI </I> following. According to table 1, the flip-flop <I> S3 </I> should be in state one during the following period PI for total decimal sums of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 14, 15, 16, 17, 18 and 19. As the flip- flop S3 is in the same state whether the sum is 4, 5, 6 or 7, etc., only the even values 4, 6, 8, 14, 16 and 18 should be considered.
During the time P4, three entry conditions must be considered 1 1,) no entries in Sz or in S ,,; 20) an entry of two units in S or S ,, but not both; or 3o) an entry of two units in S "and in S ,,.
If we consider the first entry condition characterized by the absence of entries during the time P4, the flip-flop <I> S3 </I> had to be toggled to state one at the end of time P4 for partial decimal sums of 4, 6, 8 or 14 in the adder during the period <I> Pi. </I> But according to Table VII, the S3 flip-flop is already in state one <B> </B> for partial decimal counts of 6 and 14, so only adder content of 4 or 8 should be considered.
From where
EMI0017.0020
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> s ,, <SEP> s.s; <SEP> sl's ,, '
<tb> 8 <SEP> @ - <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SIS- <SEP> S. "S;, 's ,; Regarding the second entry condition characterized by a two-unit entry on S ,, or on Sb, the S3 flip-flop should switch to a state of one for partial decimal sums of 2, 4, 6, 12 or 14.
Looking at table VII, we can observe that the partial sums of 2, 6 and 14 are eliminated, because the S3 flip-flop is already in state one for these partial sums, which leaves to study only the sums parts 4 and 12.
From where
EMI0017.0027
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> If <SEP> Szs3 <SEP> (S ,, S3 <SEP> + <SEP> S <B>.% </B> 'Sb)
<tb> <U> 12 <SEP> + </U> <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SlS2S3 <SEP> (Sa, Se <SEP> + <SEP> His <SEP> Su) As regards the third entry condition characterized by an entry with two units in Sd and in Sv, the flip-flop <I> S3 </I> should switch to state one for partial decimal sums of 0, 2, 4, 10, 12, or 14.
But from Table VII, we can see that the flip-flop <I> S3 </I> is already in state one for partial sums of 2, 10 and 14, which leaves to study only the partial sums 0, 4, and 12. A further simplification can be made by studying the tables I and II.
When at the same time Sd and SF, have inputs of two units during period P4, at least one of the input decimal digits of the adder must be 8 or 9, the other input decimal digit of the adder can be the nine's complement, as expressed by Table II representing the large number in a subtraction as seen above. This means that a partial decimal sum of at least 6 must exist.
in the adder when SQ and Sh both have inputs of two units during period P4. This eliminates partial sums of 0 and 4 as impossible. Only the partial sum of 12 remains to be considered. In order to simplify the equations of logical networks, however, a term is sometimes introduced which represents an impossible condition to actually achieve in the system. This is allowed because, since the condition represented by the term never occurs, the added term cannot affect the results. Thus the partial sum of 4 will be included in the conditions which are examined here.
From where
EMI0017.0051
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
<tb> <U> by </U> tie <U> she </U> <SEP> t <U> ota </U> l)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> If <SEP> S.S <B> J </B> S.S ,,
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> SIS <B> -l </B> S ;; 'S; tS ,, Summarizing all the above conditions for which the flip-flop <I> S3 </I> switch to state one, the following table is obtained
EMI0018.0004
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Sl'S., SI ' <SEP> S ,, 'S ,,'
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Sl'S2S3 (S:
@ Sl @ <SEP> + <SEP> S., ' <SEP> Sil)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> Sl'S.IS3S ,, S ,,
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SlS2'S3 <SEP> S3 <SEP> S ,, '
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> S, S., S3 <SEP> (S ,, S ,; <SEP> + <SEP> S ,, ' <SEP> S ,,)
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S, S_, S; 3 <SEP> S.Sk, We deduce from this table that, for a partial decimal sum of 4 in the counter, the flip-flop S3 should be in a state that there is no entry or whether there are one or two of two units received during period P4. The logical grid equation expressing this characteristic can be written (1)
s.3 = Sl'S - S. CP.4 Note further that, for a partial decimal of 4 or 12, the S3 flip-flop should be switched to state one, either with a single input of two units, or with two inputs of two units received. during period P4. Therefore (2) s; i = S- "S3 (S a + Sh) CP4 Which leaves only the partial decimal sum of 8 with no entries to resolve.
Therefore: (3) s @ = SIS- S3 S., 'Sh CP4 By combining equations (1), (2) and (3), the logical grid equation to bring the S3 flip-flop to the state one at the end of period P4 is s ;, = S3 [Sl'S -, + S @ (Sa + S [) + SJS @ Sa'S ,;
jCPl or by grouping the terms
EMI0018.0031
ss <SEP> = <SEP> S3 <SEP> [S, (Sa + <SEP> Sl, + <SEP> <B> IF ') </B> <SEP> _- <SEP> SIS. <SEP> S, 'S, i <SEP>] CP4 It can be seen from table I that the flip-flop Se should be in the zero state during the next impulse <I> PI </I> for total decimal sums of 0, 1, 2, 3, 10, 11, 12 and 13. On the other hand, like the flip-flop <I> S3 </I> is in the same state for total decimal sums of 0 and 1, 2 and 3, etc., only even values 0, 2, 10 and 12 should be considered.
If we first consider the condition for which no input is received during period P4, and examine Table VII, we can see that flip-flop S3 is already in state zero for partial sums of 0 and 12, and only the partial sums of 2 and 10 remain to be studied.
Further examination of Table VII shows that, since these are even partial decimal sums, the partial sums of 2 and 10 are unique for the condition where flip-flop S2 is in the zero state and the flip-flop <I> S3 </I> in state one. Therefore
EMI0018.0041
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 2 <SEP> or <SEP> 10 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> S, 'S.3S, " <SEP> S ,; When a two-unit input is received in S "or <B> IF, </B> but not for both, during period P4 the partial sums of 0 and 10 must be considered.
But on the other hand, according to Table VII, for a partial sum of 0, the flip-flop S3 is already in the zero state, and only the partial sum of 10 remains to be considered.
EMI0018.0046
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SlS. ' <SEP> S.3 (S, LS ,; <SEP> + <SEP> S <B>, ' </B> S ,,) When an input of two units is received in Sd and Sb during period P4, the partial sums of 6 and 8 must be considered.
But according to Table VI, a partial sum of 8 is represented by the zero state of the flip-flop <I> S3, </I> only the partial sum of 6 therefore remains to be considered. However, as noted above, the partial sum stored in the adder at the end of period P3 must be greater than or equal to 6 for an input of two units to Sa and Sb during period P4. By examining Table VII, it becomes evident that for all even values greater than 6, the flip-flop <I> IF </I> is never in zero state.
The condition for which a two-unit input is received at S, and Sv during period P4 can therefore be written
EMI0019.0007
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> Sl'S35aSF, If we combine the expressions above, the logical grid equation to bring the flip-flop <I> S3 </I> to a zero state at the end of period P4 becomes Ss [Sls. "(Sasl" + S;
L'S ,,) + Sl'Salsf, + 5 $ '5.6 Sl,'] CP4 The fourth output binary digit of the total decimal is also read on the flip-flop <I> S3, </I> but during the period P, following. It can be seen from Table I that the only cases where the third and fourth binary digits of the even decimal sums differ from each other, correspond to decimal sums of 4, 6, 14 and 16 (the sum 14 and 16 are represented in the table by 4 and 6 respectively, with a carry-over figure as explained above).
It can therefore be read that the flip-flop S3 must pass from state one to state zero at the end of period PZ for these decimal sums. The process used is to cause flip-flop S2 to roll back to zero at the end of period P4 when the total decimal sum is 4, 6, 14 or 16.
The flip-flop <I> S3 </I> is then switched to the zero state at the end of the period PZ of the next addition cycle provided that the flip-flop S2 is in the zero state during this period <I> Pl. </I> By analogous reasoning and a further examination of Table I, the S2 flip-flop must be brought to state one at the end of period P4 for total decimal sums of 8 or 18, so as to ensure that the S3 flip-flop is not switched to zero at the end of the period <I> Pl. </I> Note that,
for decimal sums of 0, 2, 10 or 12, it is irrelevant whether the flip-flop S2 is switched to state one or state zero. Taking into account the above information, the logical grid equation one for the flip-flop S2 during the period P4 will first be determined. The conditions under which the S2 flip-flop must be brought to state one are
EMI0019.0041
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> <B> SIS2 </B> <SEP> S, <SEP> S.'S ,;
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Sl'S @ S; j (S, S ,, '+ <SEP> Sa'S ,,)
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> SIS21S3SaSb By eliminating the last two conditions above, because the S2 flip-flop is already one for partial sums of 6 and 14, and adding the total decimal sums of 0, 2, 10 or 12, because it is irrelevant for these sums that the flip-flop is switched to state one, we obtain the following table
EMI0019.0047
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 0 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> If <SEP> S2 ' <SEP> S3 <SEP> Sa'Sb
<tb> 0 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> Sl'S, <SEP> S.j <SEP> (Sa'Sb + <SEP> S, 1S ,, ')
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SiSS3 <SEP> S., 'S
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SlS <B> J </B> S3 <SEP> (SaS ,; <SEP> + <SEP> S; i <SEP> Sb)
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S15 <SEP> S3 <SEP> His <SEP> Sb An examination of the above conditions indicates that, for a partial decimal sum of 0 or 8, the S2 flip-flop is toggled to state one regardless of the inputs (the condition of a sum partial of 0 with two inputs to two units does not need to be considered because, as explained above,
a partial sum of less than 6 is impossible under these conditions during period P4). From Table VII, it is evident that the partial sums of 0 and 8 are only characterized by the fact that the flip-flops S2 and S3 are both in state zero. Therefore, the logic grid equation one for flip-flop S2 at the end of period P_, becomes s. = SSCP4 The logic zero gate equation for the S2 flip-flop at the end of period P4 will now be determined.
As indicated previously, the S2 flip-flop must be brought to zero for total decimal sums of 4, 6, 14 or 16. These conditions can be explained as follows
EMI0020.0011
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SI'S:, S. <SEP> S ;, ' <SEP> S ,;
<tb> 2 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> If <SEP> S., 'S @ (S ,, S ,; <SEP> + <SEP> S ,, 'S, <B>) </B>
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> S, 'S2S; 3S. <SEP> S ,;
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> If <SEP> <B> S # </B> S3 <SEP> (S "S ,, '+ <SEP> S ,, 'S ,,)
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SIS2S2S.I <SEP> S ,;
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SIS.S ;; <SEP> (S @ S ,;
<SEP> + <SEP> S;, 'S ,,)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S1S -_, 'S # S "S ,,
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SIS, SJS ,, S ,; <SEP> + <SEP> S ,, 'S ,,)
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S, S @ 'S. 3% S @ Looking at this table, it becomes obvious that for partial decimal sums of 4 or 12, the S2 flip-flop will be brought to zero regardless of the weight of entries. This results from the fact that a partial sum of less than 6 cannot exist during period P4 with two-unit inputs in S, and in Sl ,, and also from the fact that, for a total decimal sum of 12, it is it does not matter whether the SZ flip-flop is switched to state zero.
From Table VII, it is evident that the partial sums of 4 and 12 are only characterized by state one of flip-flop S2 and state zero of flip-flop S3. Consequently, the grid equation satisfying these conditions becomes (4) "s @ = S, SI CP_, Note from the above that, in the absence of input on S, z or S ,, during period P4, the flip-flop <I> S2 </I> is brought to zero for partial sums of 4, 6 and 14.
From Table VII, we can see that state one of flip-flop S2 represents partial decimal sums of 4, 6, 12 and 14. As it is irrelevant for a total decimal sum of 12 that the flip-flop S2 is in one state or another, as discussed above, the logical grid equation satisfying this condition is
EMI0020.0029
(5) <SEP> "s.
<SEP> = <SEP> S-IS, 1 <SEP> S ,, 'CP_, If we compare the conditions in the table above for partial decimal sums of 12 or 14, we can see that the S2 flip-flop will be brought to zero for an entry of two units in SQ or <B> IF, </B> during period P4. From Table VI, we can see that the partial decimal sums of 12 and 14 are only characterized by the state one of the flip-flops <I> IF </I> and S2.
Therefore, these conditions are satisfied by equation (6) @ s @ = S, S @ (S, S ,; = - S "S ,,) CP, Partial sums of 2 or 10 can be eliminated, because the flip-flop S2 is already in the zero state for these conditions.
If we combine equations (4), (5) and (6) above to bring flip-flop S2 to a zero state at the end of period P4, the final equation becomes "s. = S. '[S, (S;, S ,,' + S;, 'Sh,); - S "Sh + S. ,,' jCP_, The logical equation of grid one for the flip-flop <I> IF </I> at the end of period P4 can then be considered.
As previously indicated, the carryover, which exists for all decimal sums from 10 to 19 inclusive, will be stored in the flip-flop <I> IF </I> during the pulse <i> Pr </I> following. If we consider only even numbers, according to Table VII, the maximum even partial decimal sum during period P.t is 14.
If we consider all the possibilities for a carryover (when the total decimal sum is between 10 to 18 included), we end up with the following: 10) a partial decimal sum 10 to 14 inclusive, and no very in <I> His </I> or in <B> <I> Sb </I> </B>; 20) a partial sum of 8 to 14 inclusive, and an entry of two units on Sa or on <B> Sb </B> but not on both; or 3) a partial sum of 6 to 14 inclusive and an entry of two units in Sd and SL. An examination of Table VII indicates that, for partial sums equal to or greater than 8, the SI flip-flop is already in state one;
therefore, there is no need to write any logical grid equations for the first two possibilities above, only the third possibility remaining to be considered. But as we have shown above, each time that S, z and S ,, will simultaneously receive an input of two units during the period P4, the partial sum will necessarily be equal to or greater than 6, so the third condition is satisfied whenever there is an entry of two units in <I> His </I> and in <I> IF,
</I> during period P4. So the logical grid equation to flip the flip-flop <I> IF </I> to state one becomes <B> IF </B> = S "S ,, CP4 The logical grid equation for flipping the flip-flop <I> IF </I> to state zero at the end of period P4 will now be considered.
The possible conditions for giving a total decimal sum less than 10, that is to say when it is desired to have no carry over, are: V #) no entries and a partial decimal sum less than 10; 211) an entry of two units on Sa or on S ,, but not on both, and a partial decimal sum less than 8; or 3) a two-unit entry on S @ and on Sf, and a partial decimal sum less than 6.
But from Table VII, we can see that the IF flip-flop is already in the zero state for partial decimal sums less than 8, which avoids taking into account the two conditions above. There is nothing more to consider than the condition corresponding to a partial sum of 8 and no entries during period P4. Therefore osl = S2 S2 S #,
Sb "CP4 During the following period Ph the third output binary digit is read on the flip-flop S3 while, during the period P ,, the fourth output potential is read on the flip-flop S3.
As explained in detail previously, the flip-flop S3 is brought from state one to state zero at the end of the period <I> PI </I> when the total decimal sum is such that the third and fourth binary digits are different from each other (table I), but it is never necessary to verify the passage of the state zero to state one at the end of the period <I> PI. </I> We have also explained in detail the logical equations to tip the flip-flop S2 at the end of the previous period P4,
so as to allow the fourth output binary digit to be stored in flip-flop S3 at the end of the period <I> PI. </I> The grid equations controlling the S3 flip-flop at the end of the period <I> PI </I> are therefore s3 = 0 and 0SS = S2 CPi The flip-flop S2 becomes a binary counter stage again after the period <I> PI </I> during which the third output binary digit comes from the adder;
and similarly, the flip-flop <I> S3 </I> becomes a counter stage again after period P., during which the fourth output binary digit comes from the adder. <I> Exit from </I> The adder We will now describe the logical equations defining the output of the adder in accordance with the coded decimal representation of Table I.
As noted above, the corresponding weighted binary digits in the output of the adder are delayed by two periods relative to the input. As has been shown in fig. 1, the first output binary digit is output from the adder during period P3. Thus the output decimal group is highlighted during periods P3, P4, <I> PI </I> and P., respectively for components 1, 2, 4 and 2.
Because of the particular way in which the output representing the sum is used in the calculation, it is often desirable to obtain a signal representing the logical inverse of the true signal. This is necessary so that the output signal can be fed into an amplifier before it is applied to a memory such as a rotating magnetic drum, for example. The amplifier device inverts the signal applied to it, thus giving the desired signal at its output. It is for this reason that we represent here the symbolic equation of the logical inverse of the encoded binary output signal; but we must realize that this choice is arbitrary because, if desired, the sum signal can be obtained directly.
As explained above, the first, third and fourth output potentials, or binary digits, are read on the flip-flop S3 during the respective periods P3. <i> Pl </I> and P ,,. As it is the logical inverse of the sum that we want, it is the observation of the zero exit of the flip-flop <I> S3 </I> which determines the nature of the output logic equations.
Therefore, the logical equation which represents the first, third and fourth components or binary digits of the output group, observed during the respective periods P1 and P, is So '= S4 P4. During period P4, the second output potential, or binary digit, is output by the adder. From Table I, a low potential will correspond to total decimal sums of 0, 1, 4, 5, 10, 11, 14 and 15.
But since the first output potential determines whether the decimal sum is even or odd, only even decimal sums should be considered, i.e. 0, 4, 10 and 14. By tabulating the possible conditions for these decimal sums, we get the following
EMI0022.0021
Sum <SEP> Enter
<tb> decimal <SEP> (Weight <SEP> Equation Logical <SEP>
partial <tb> <SEP> total)
<tb> <B> 0 <SEP> + <SEP> 0 </B> <SEP> - <SEP> <B> S, 'S. =' S3'S;, 'S ,, </B>
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Sl'S.S.; 'S;,' S ,, '
<tb> 2 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> St'S "S3 (S <B> # ' </B> S ,, '+ <SEP> S ,, 'S ,,)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> Sj.S., 'S; S "' St, '
<tb> 8 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> SjS @ 'S; 3 <SEP> (S ,, S ,;
<SEP> -T <SEP> S "'S ,,)
<tb> 6 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> S, ' <SEP> S = S3S "Sh
<tb> 14 <SEP> + <SEP> 0 <SEP> = <SEP> SISIS3Sa ' <SEP> Sh '
<tb> 12 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> = <SEP> <B> Sis </B> -S3 '(S;, S ,,' + <SEP> S;, 'S ,,)
<tb> 10 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> = <SEP> SjS @ 'SjS;, St, From this table it is evident that the second output component is at low potential whenever there are no inputs during period P4 and that we find in the adder a partial decimal sum of 0, 4, 10 or 14.
The logical equation representing these conditions is <B> S., = </B> S, "S ,; (Si S; 3 + SlS3) P4. Note further that, for a partial decimal sum of 8 or 12 in the counter, and an entry of two units during period P4, the second output potential is zero.
An examination of Table VII indicates that partial decimal sums of 8 and 12 are only characterized by state one of the flip-flop. <I> IF </I> and the zero state of the flip-flop <I> S3. </I> So, the logical equation representing these conditions is S ", = SisYS:
, Sh + Si "Sh) P4. As observed previously, the partial decimal sum must be greater than or equal to 6 for two entries of two units during the period P4. A partial decimal sum less than or equal to 6 (table VII) is characterized by the zero state of the SI flip-flop.
Therefore, the equation satisfying this condition is S4 = St'S ,, ShP4. The conditions characterized by partial sums of 2 with an input of two units and of 10 with two inputs of two units are irreducible and must be written in their integrity, hence So '- [Si'S. "S2 (Sasb' + S #, 'Sb) + <B> IF </B> S2'S3S.Sb] P4 If we group all of the above expressions into a single equation for the four components of the output group,
the final equation becomes
EMI0023.0009
<B> S ,, '= </B> <SEP> S:; 'P4 <SEP> + <SEP> [Sash (If <SEP> + <SEP> <B> sis - ,, S. ,,) </B>
<tb> + <SEP> <B> (Sa, sl, '+ <SEP> Sit <SEP> 'S ,,) <SEP> (Sls3 '+, Sl'S-a <SEP> S # :) </B>
<tb> 1- <SEP> Sa'Sh (Sl'Ss <SEP> + <SEP> <B> sis.,)] <SEP> P-1. </B> Like the first part of the expression above, either S ,, # * <I> = </I> S3 <I> P4, </I> includes all cases except period P4, all subsequent expressions including S3 and P4 at the same time can be simplified by removing the restrictive term P4, since all periods are included.
The simplified expression becomes S "= S.; 'P4 + SlSs (SISh + Sa'Sh) + Si'S .; S, / S h + [(S1' + S, S:, 'S;,) S" 5 ,, + Sl'S, 'S;, (S;, SI,' + S;, 'S1,) + S, S;
3Sa'S1, '1P_1 Before presenting the physical circuits intended to give rise to the logical equations required by the gate inputs of the flip-flops of the counter S, the derivation of a simple equation for the gate input of each flip-flop is desirable: instead of having four control equations for each of the pulses P1, P ,, P, 3 and P4, only one equation can be written for each grid, for all four time periods.
The present method particularly leads to this simplification as illustrated above, due to the similarity of the grid equations for the pulses P1, P, and P.3.
If we combine the logical flip-flop grid equations <I> IF </I> during the four pulse periods, the combined grid equation becomes si = SaSbC Osi = (p4 '+ S2 S2 p4) Sa'Sh <B> C </B> However, in the expression "sl above, the expression P4 can be eliminated,
because the conditions
EMI0023.0049
tions <SEP> for <SEP> which ones <SEP> the <SEP> flip-flops <SEP> S2 <SEP> and <SEP> S3
<tb> are <SEP> in <SEP> state <SEP> <SEP> zero <SEP> <SEP> are <SEP> included <SEP> in
<tb> the <SEP> periods <SEP> P4 <SEP> and <SEP> have <SEP> not <SEP> need <SEP> to be <SEP> limited <SEP> to <SEP> the <SEP> period <SEP> P4.
<SEP> The <SEP> equations <SEP> finals
<tb> combined <SEP> of <SEP> grid <SEP> for <SEP> on <SEP> flip-flop <SEP> IF <SEP> from come
<tb> If <SEP> = <SEP> SaSbC
<tb> osi <SEP> = <SEP> (P4 <SEP> + S2 <SEP> S3 ') Sa'Sb " <SEP> C
<tb> From <SEP> same, <SEP> the <SEP> equations <SEP> general Logical <SEP>
<tb> from <SEP> grid <SEP> for <SEP> on <SEP> flip-flop <SEP> S2 <SEP> become
<tb> s2 <SEP> = <SEP> @ <SEP> [Sl (S <B>. " </B> Sb <SEP> + <SEP> <B> S., Sb) </B> <SEP> + <SEP> <B> Sl '(S.Sb </B> <SEP> + <SEP> <B> S.'sb)] P4 </B>
<tb> + <SEP> <B> S2 <SEP> S3 </B> <SEP> P4 @ C
<tb> @ [Sl '(Sa'Sb <SEP> + <SEP> Sasb) <SEP> + <SEP> Sl (SaSb '+ <SEP> Sa'Sb)] P4 '
<tb> + <SEP> S2 [If (S ,, Sl, '+ <SEP> S <B> a ' </B> Sb) <SEP>;
- <SEP> S ,, ' <SEP> Se <SEP> -i- <SEP> S31P4 @ C As the flip-flop condition S2 is not included in any of the above expressions for periods P4 ', it is a condition that is not required for the expression for the period P4 but which, nevertheless, can be included.
For example, the inclusion of the expression S, in the portion of the first equation covered by the. period Pi, essentially means that, if all the other expressed conditions exist during the period Pi, the flip-flop S2 will go to state one if it is in state zero, but that if all the others required conditions exist during period P4 ', the flip-flop <I> S2 </I> will not be brought to state one if it is already in state one. If we rewrite the equation in this way, it does not affect the actual results and we have done it here only to simplify the physical circuits of the logical grid networks.
The general grid equations of flip-flop S2 can therefore be written as follows
EMI0023.0058
<B> S2 </B> <SEP> - <SEP> <B> S2'l [Sl (Sa. <SEP> Sb '+ <SEP> Sasb) </B> <SEP> -! - <SEP> <B> If '(SaSh # </B>
<tb> + <SEP> Sa, 'Sb)] P4 <SEP> + <SEP> S; 'P4ÎC
<tb> 0S2 <SEP> = <SEP> S2 @ Sl '(S,' Sb <SEP> + <SEP> S;
, Sb) P4 <SEP> + <SEP> [Sl (S ,, St, '
<tb> + <SEP> SR <SEP> Sb) <SEP> + <SEP> (Sa'Sb '+. S3 <SEP>) 1P4} C
EMI0023.0059
The <SEP> equations <SEP> of <SEP> flip-flop <SEP> S3 <SEP> can <SEP> be
<tb> grouped <SEP> for <SEP> get <SEP> this <SEP> who <SEP> follows
<tb> Ss <SEP> - <SEP> iS2 (P2 + <SEP> P3) <SEP> + <SEP> S3 '[S2 (Sa + <SEP> Sh + <SEP> If ')
<tb> + <SEP> Sls2 <SEP> Sa'Sb <SEP> 1P4} C
<tb> <B> OS-3 </B> <SEP> _ <SEP> @ S2'P4 <SEP> + <SEP> <B> S3 [SIS "(S ,, Sb '+ </B> <SEP> S, <SEP> S ,,)
<tb> '+ <SEP> sl's, sb + <SEP> s2S @ 1Sb'1P4 @ C By reasoning in the same way as above, in the simplification of the equations of the flip-flop S2,
the equations of the flip-flop S3 can be rewritten as follows s3 = S3 '{S2 (P # 2 + P3) + [S -' (Sa + Sh + SI ') -! - SIS.'S # "Sh' ] P4,} C "s 3 = S, iS #> P4 '+ [SIS .-' (S, Sh;
- Sa'St,) + Sl, S, SI, + S., 'S,' S ,, '] P4 J C And a further simplification, applying the reasoning used to derive the flip-flop grid equations <I> IF </I> gives the expressions s; s = S, @ Ss (P #, + P3) + [S2 (S;
i + St, + S1) + SIS; S; "Se] P_I} C # 1s? - S .- [S # / P4 / + SIS ._, 1 '(SaSh + Sa.'SI,) + S-" S; t' S ,; -f- SI'S;
1SbP4] C While trying to obtain the physical circuits to give rise to the logical equations necessary for the gate inputs of the flip-flops of the counter S, we notice that certain combinations of terms are found repeated in several equations. If one establishes each of these combinations only once, only one derived proportion is available which can be introduced where it is needed along with other terms to solve the different equations. The logical networks intended to give rise to these combinations of terms are shown in fi-. 10.
It has been shown and described above, in conjunction with FIG. 5, the way in which the networks are arranged to physically realize the logic products.
The network for accomplishing the logic addition 5> will now be described in connection with the fia. 10. This network, illustrated by block 45, consists of a pair of input diodes 46 and 47, the cathodes of which are common and ra led to earth through a common resistor R ,,. The input terms to the network are introduced on the anodes of the diodes. The input conductor 50 represents the product <I> His </I> S ,, 'obtained from the output of the first product network 51, and the input conductor 52 represents the product S ,, Sb obtained from the output of the second product network 53 .
When at least one of the input conductors of the addition logic network 45 is at a relatively high potential, the output line 54 sees its potential also rise, thus indicating the logic sum (Sd <I> Yes, ' </I> + S2Sv). Thus we can say in general that, in an addition logic network, whatever the number of inputs, the output potential is equal to the highest input potential.
It should be understood that the inputs Sa <I> and </I> Sv are fed here through inverters 55 and 56 respectively, so as to obtain their logical inverses S, 'and S ,,' which are necessary as terms of the equations. The actual source of S, and Sv could however be obtained from the false outputs of flip-flops S2 and Si, respectively for example, if such a source were used for the incoming coded digits.
The diode arrays provided to resolve the remaining combinations are composed of similar logic product and logic add circuits. In each case, the output line is represented by the symbolic function it represents.
We show, on the fi '-. <B> He., </B> 12 and <B> 13, </B> logical networks to physically solve the control equations of the SI, S2 and S3 flip-flops. It will be noted that the inputs of the networks which are defined by symbolic functions represent the complex terms already obtained by the network of FIG. 10. The output of the logic network is obtained in each case by a final logical product circuit which comprises, among other possible common terms, a clock pulse.
There is shown in FIG. 14 the logic circuit generating the logic negative of the output signal-sum S "'. If we introduce the output of the logic network S" in an inverter 68, which can be an amplifier for example, the desired signal S, can be obtained.
This time the output is not combined with a clock pulse as it was for each of the gate equations, because the output is not used to control a flip-flop. This output signal can be introduced, for example, into a memory or be observed using an oscillograph, depending on the way in which the adder circuit adapts to the device of the computer.
<I> Operation </I> Referring again to fig. 1, the operation of adder circuit 10 will now be described in detail when it receives the coded figures shown therein.
The content of the adder is initially zero, that is to say that the flip-flops S1, S2 and S3 are all in the zero state >>. On receipt of the input-unit (high potential) on SG during the period <I> PI </I> of the first cycle,
the circuits are actuated so as to cause the S2 flip-flop to reverse to state one and to allow the SI flip-flop to remain in the zero state at the end of the period <I> Pi. </I> The addition flip-flops evaluated during this time (table V) contain the partial decimal sum of 1. During period P "of the first cycle, two inputs of two units are present on S, l and Sb.
This has the effect, at the end of the period P. ,, of controlling the flip-flop S3 to state one <B>, </B> the S2 flip-flop towards zero and the flip-flop <B> IF </B> to state one. The addition flip-flops, evaluated at this time (Table VI) thus register a partial decimal sum of 5.
During period P3, the first output pulse of unit weight is read. At the same time, inputs of four units are present in <I> Su </I> and in Sv <I>; </I> This has the effect of controlling S3 flip-flop to state zero, S2 flip-flop to state one and SI flip-flop to state one as well.
As can be seen in Table VII, these states of the flip-flops i.e. zero, one and one for the flip-flops S3, S2 and SI respectively, represent a partial decimal sum of 12 in the adder evaluated during the pe period P4.
During period P, 4, coded digit components of weight equal to two units are received again. As can be seen in fig. <I> 1, </I> Sd is the only one received at this time. Note that the entries during period P4 are never recorded as accounts in the adder. At this time, since all components of the arriving digits have been observed, all remaining components of the outgoing digit can be determined.
Thus, by noting the observed total count, the following operations are carried out during the period P4: 10) The existence of the second component of the output, of weight 2, is determined and provided; 20) the existence of the third component of the exit, of weight 4, is determined and stored in the flip-flop <I> S3 </I> at the end of this time; 3o) the information determining the nature of the fourth output pulse, of weight 2, is stored in the flip-flop S2;
and 40) the decimal carry for total decimal sums from 10 to 19 inclusive, of the first addition cycle is saved at the end of this time in the flip-flop <B> IF. </B>
In the example in question, during period P4, the content of adder 12 (Table VII), plus the input-unit read during period P3, with the observed input Sd of weight 2, gives a decimal sum total of 15. This means that a coded binary number (Table I) equivalent to decimal 5 must be supplied and that a decimal carry must be added to the following digits on arrival.
As can be seen from Table I, the second component of the outgoing coded digit representing 5 is absent. Consequently, following the logic output network already described, a low potential is delivered by the adder during period P4. The third component of weight 4 is present in the output. The flip-flop S3 therefore switches to a>. Finally, the fourth output potential, also of weight 2, is found to be absent. Since, as explained previously, the fourth exit potential is also read on the flip-flop <I> S3, </I> this must be brought from one to zero at the end of the period <I> PI </I> following.
This information is stored at this time in the flip-flop. <I> S2 </I>; therefore, the flip-flop S2 is controlled to the zero state at the end of the period P4. During the PI period of the next cycle of operation, the third output component, of weight 4, is read on the flip-flop <I> S3. </I> At the end of the period Ph the flip-flop S3 is commanded to state zero <B> </B> due to the zero-> y state of the S2 flip-flop.
The fourth output component, which in this case corresponds to a low potential, is delivered by the flip-flop S3 during the following pulse P2. The flip-flops S1 and S2, having fulfilled their function of storage units of the previous cycle, are again used, as counters, at the end of the period P1. The flip-flop S3, having provided the fourth output component during the period P2, is used as a counter,
in association with flip-flops <I> IF </I> and <I> S2 </I> at the end of period P2. This completes a cycle of the adding circuit, illustrating how the first binary coded decimal input digit 8 received at Sd, added to the first binary coded decimal input digit 7 received at Sb, provides the first output digit. decimal encoded in binary S.
The following binary coded decimal input digits 6 and 2 received in SQ and Sv respectively, together with the decimal carry resulting from the previous addition cycle, allow the adder to deliver the second output digit decimal 9 encoded in binary.