ITSS950001A1 - Progetto di circuito addizionatore per microprocessori che utilizza la scrittura dei numeri in notazione posizionale su qualunque base - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE AVENTE PER TITOLO: «PROGETTO DI UN CIRCUITO ADDIZIONA-TORE PER LA "ALU" DEI MICROPROCESSORI CHE UTILIZ-ZA LA SCRITTURA DEI NUMERI IN NOTAZIONE POSIZIO-NALE SU QUALUNQUE BASE PUR CON L'UTILIZZO DEL SO-LO SEGNALE BINARIO "ON/OFF" »

Descrizione riassuntiva dell'essenza dell' invenzione che consiste in nuovo modo di rappresentare un numero e di costruire i relativi circuiti aritmetici

Diversamente da guanto avviene col metodo attuale di rappresentazione di un numero, argomento sul quale ci tratterremo poco piu' avanti, nel nuovo modo da me inventato , l'essere un circuito ON o OFF acquista significato di cifra solo all'interno di una costruzione hardware costituita da "n" unita', a ciascuna delle quali viene attribuito il valore di potenza da "0" (zero) a "(n-1)" della base prescelta.

All'interno poi di ciascuna unità vi e' un numero di subunita' pari a quello della base, e delle quali, quella attivata rappresenta la cifra moltiplicatrice per la potenza della base corrispondente a quella nella quale tale subunita' e' inserita.

Le descrizioni dettaqliate che seguiranno nell’apposito capitolo chiariranno il concetto. Su questo tipo di rappresentazione opera il circuito addizionatore da me inventato.

Premesso che il funzionamento del circuito in esame e' indipendente dalla base usata per la scrittura dei numeri, per pura semplicità' descriveremo un circuito funzionante in base decimale, e da ora in poi parleremo sempre di numeri scritti in base 10, atteso che l'uso della base da utilizzare in sede di costruzione del circuito dipenderà esclusivamente dalla soluzione che sì preferirà' adottare in relazione ai problemi architettonici e dalla scelta di privilegiare alcune condizioni operative piuttosto che altre.

Indipendentemente da queste alternative tecniche il vantaggio di questo nuovo modo di operare da me inventato consiste nell'evidente notevole aumento della velocita' di lavoro del microprocessore quantificabile in un fattore di almeno 3, dovuta anche alla ovvia elementarieta’ e velocita' delle operazioni di confronto.

Stato attuale della tecnica utilizzata per la scrittura di un numero con l'utilizzo del segnale binario:

00

Al momento attuale la rapprentazione di un numero con l’utilizzazione del segnale binario avviene attribuendo in un circuito il valore di "1" alla condizione ON, e il valore di "0" alla condizione OFF.

In tale rappresentazione, l'essere il circuito ON o OFF ha autonomamente significato di cifra. Ne segue che, anche la semplice scrittura di un numero, che, se scritto in base dieci utilizzerebbe due sole cifre , una per le decine e una per le unita', può richiedere, come ad esempio nel caso che le due cifre fossere due "9" (nel decimale), l'utilizzo nel sistema binario di sette cifre, nel nostro caso "1100011". E' da notare che la terza quarta e quinta cifra, pur avendo valore zero, non sono operativamente insignificanti, e impegnano le porte logiche che ad esse fanno riferimento.

La conseguenza di questo e' che la semplice addizione di un numero di cinque cifre in base decimale, a cui corrispondono mediamente 16 cifre in codice binario, necessita della successsione sequenziale dell'addizione di sedici cifre, dal momento che la somma di due qualunque cifre non può' avvenire prima che sia stata effettuata l'addizione delle due precedenti cifre meno significative. Questo perche' l’addizione di due cifre in posizione "n" qualunque deve attendere il riporto della addizione delle cifre in posizione "η-1", che a sua volta deve attendere quello da "n-2", Etc. Lo stesso numero, invece, scritto e addizionato col sistema da me inventato, necessita solo della normale successione sequenziale dell'addizione di cinque cifre, e solo nella gestione del riporto.

Descrizione analitica del nuovo metodo di scrittura di un numero in base decimale TAVOLA 1 e TAVOLA 2

Ripetiamo quindi che il cardine di questo nuovo circuito di somma (da cui derivano i circuiti per sottrazioni, moltiplicazioni divisioni e confronti), consiste in un diverso modo di codificare un numero pur operando con supporti che lavorano in modo binario.

In tale nuovo metodo l'identificazione di una cifra avviene tramite l'attivazione di un particolare elemento di un blocco.

Nella TAVOLA 1 e' disegnato un registro per la codificazione di un numero di quattro cifre in base 10 . Esso e' costituito da quattro blocchi: uno per le unita’, uno per le decine, uno per le centinaia e uno per le migliaia. In ciascuno di essi vi sono dieci elementi di memoria dedicati ciascuno specificamente (nel nostro caso da destra a sinistra) alle cifre dallo zero al nove. E' evidente che il numero dei blocchi predisposti determina il numero di cifre utilizzabili e quindi la possibilità' dì scrivere numeri piu' o meno grandi .

Un comando partente dall'unita' di input per la scrittura, ad esempio, del numero « 54 » attiva l'elemento dedicato al 4 del blocco delle unita' e quello dedicato al 5 dei blocco delle decine; se il numero fosse « 763 » verrebbero attivati l'elemento 3 del blocco unita', l'elemento 6 del blocco decine e l'elemento 7 delle centinaia.

Queste attivazioni sono simbolicamente rappresentate nella TAVOLA 1 da dei prolungamenti dei rispettivi elementi. Nella TAVOLA 2 e' disegnato lo schema della costuzione di un blocco, costituito da dieci elementi di memoria schematizzati simbolicamente da una porta OB, dalla cui uscita parte una derivazione che ritorna e rientra nella stessa porta OB

Funzionamento del circuito addizionatore con annesso circuito di riporto

TAVOLA principale e TAVOLE 3, 4 e 5

Il circuito addizionatore da me inventato e’ costituito da:

1) un registro per il 1mo addendo

2) un registro per il 2do addendo

3) un registro per la somma che contiene un blocco in piu' rispetto a quelli degli addendi. 4) i bus di collegamento con le unita' I/O e quelli di collegamento con l'unita' di governo. Di tali bus, e di quanto inoltre occorre per il controllo e la regolazione del funzionamento, come anche del sistema di alimentazione non e’ necessario fare menzione in quanto nessuna variazione vi viene apportata rispetto a quanto si trova attualmenta a disposizione.

Chiameremo SERIE DI BLOCCHI i blocchi aventi identica significatività { ad esempio il blocco per le unita', o quello per le decine, o quello per le centinaia, e cosi’ via).

I simboli usati sono quelli classici, ma, ad evitare equivoci, vengono qui sotto descritti:

a) le porte AND, ovvero quelle la cui uscita e' ON solo se sono ON tutti gli ingressi, sono indicate da un semicerchio con le linee di arrivo che si arrestano sul diametro. Le relative uscite partono dalla faccia esterna della semicirconferenza .

b) le porte OR, ovvero quelle la cui uscita e' ON purché' sia ON almeno uno degli ingressi.

sono indicate da un semicerchio con le lìnee dì arrivo che attraversano il diametro e si arrestano sulle facce interne delle semicirconferenze. Le relative uscite partono dalla faccia esterna della semicirconfernza.

c) le porte NOR, ovvero quelle che invertono la condizione di arrivo, cioè' se l'entrata eè FF l'uscita e' ON, e se l'entrata e' ON l'uscita e’ OFF, sono rappresentate da un triangolo con l'arrivo su una base, e l'uscita dal vertice opposto a detta base.

d) i circuiti di memoria sono simbolicamente rappresentati da une OR, dalla cui uscita parte una derivazione che ritorna e rientra alla porta OR. Un simile circuito fa si che, salvo resettamento, una volta applicata una corrente all'ingresso esterno della porta OR, questa corrente venga costantemente mantenuta all'uscita.

e) le linee di conduzione semplicenente incrociate indicano indipendenza delle stesse lìnee una dall'altra. Dove invece si e' voluto indicare che il punto di incrocio e' una derivazione, tale punto e' evidenziato con un pallino

Nella TAVOLA principale e nelle TAVOLE 3, 4 e 5 e' rappresentato un particolare di un circuito addizionatore relativo alla serie di blocchi delle unita, dove, ripetiamo, per serie di blocchi intendiamo: il blocco Imo addendo, il blocco 2do addendo e il blocco somma. Il riporto da esso uscente afferisce al blocco Imo subtotale delle decine tramite un apposito circuito. Le serie di blocchi dalla decina in su, differiscono da quelle delle unita’ per il solo fatto di avere aggiunto ai blocchi di subtotale un settore per la gestione dei riporti. Per il resto il sistema che collega gli elementi del blocco Imo addendo con quello 2do addendo e quello Imo subtotale (somma nel caso delle unita'), non differisce da una serie di blocchi all'altra.

In ciascuna serie di blocchi la somma dei due addendi da' luogo a un numero costituito da una o due cifre che chiameremo cifra unita' e cifra decina. Ad esempio 2+3 danno come somma 5, numero che e' costituito dalla sola cifra unita'; invece 7+6 danno come somma 13, numero in cui 3 costituisce la cifra unita’ e 1 la cifra decina. La base del funzionamento di un tale circuito di somma e' questo: a ciascun elemento del blocco Imo subtotale (somma nel caso dell unità ) fanno capo le coppie di elementi provenienti una da ciascuno dei due addendi la cui somma costituisce la cifra alla quale è dedicato l'elemento in questione. Facendo qualche esempio: all'elemento dedicato al 7 nel blocco Imo subtotale {somma nel caso delle unita') fanno capo le linee provenienti da (4 e 3); da (3 e 4); da (5 e 2); ma anche da (9 e 8), in questo caso con l’utilizzo del riporto. L'opportuno utilizzo di porte loqlche interposte fa sì che, nonostante i collegamenti siano molteplici, vengano attivati solo gli elementi somma riferentìsi agli addendi impostati. Analiticamente il funzionamento e' questo: da ciascun elemento di memoria di ciascun blocco dell'addendo 1 partono 10 semiconduttori. Ciascuno di essi afferisce ad una porta logica AND insieme con un altro semiconduttore proveniente da uno degli elementi del corrispondente blocco dell'addendo 2. L'uscita di tale porta AND e' costituita da un semiconduttore che va ad attivare, tramite una porta logica OS, un elemento di memoria del corrispondente blocco nel registro di somma. Tale elemento e' individuato dal fatto di rappresentare la cifra unità della somma dei due addendi dì partenza.

Ciascuna porta logica OR e' quindi collegata con un solo elemento del registro subtotale (somma nel caso delle unità ), mentre in essa convergono le uscite dei circuiti AND cui afferiscono gli addendi la cui somma da luogo, a parte l’eventuale riporto di 1, alla cifra individuata dalla suddetta porta OR. Ad esempio, alla porta OR collegata con la cifra 3 del registro somma fanno convergenza gli addendi l e 2; 2 e 1 ; 7 e 5 (con riporto di 1) e cosi’ via.

Pertanto, ad esempio, il semiconduttore in uscita dalla porta AND cui convergono il semiconduttore proveniente dallo 0 del primo addendo, e quello proveniente dallo 0 del secondo addendo, attiva l'elemento 0 nel registro di somma. Ancora, i collegamenti tra 0 e 1 ed 1 e 0 degli addendi, attivano 1'1 nel registro somma, e così di seguito.

Nella TAVOLA 3 sono rappresentati i collegamenti fra gli addendi che afferiscono all'elemento 0 del blocco somma.

Nella TAVOLA 4 quelli che afferiscono all'elemento Ϊ

Nella TAVOLA 5 quelli che afferiscono all'elemento 2

Le afferenze agli altri elementi del blocco somma sono chiaramente da essi deducibili.

Bicordo che in tutte le tavole sono rappresentati solo i circuiti nella loro essenza logica trascurando i circuiti di alimentazione che si danno per sottintesi.

Qui di seguito sono elencati i collegamenti relativi al blocco somma delie unita e ai blocchi primo-subtotale relativi alle serie dalla decina in su.

Elenco dei collegamenti

af feriscono a:

afferiscono a:

afferiscono a;

Le coppie dì cifre contrassegnate da un asterisco sono quelle che danno luogo a un riporto.

Bisogna considerare che, di tutte le porte AND (che sono 10) a cui confluiscono i semiconduttori uscenti (nel nostro primo caso) dallo 0 del primo addendo, solo quella (sempre nel nostro primo caso) a cui confluisce il semiconduttore proveniente dallo 0 del secondo addendo, E' ATTIVA, in quanto e' l'unica a ricever due segnali e a poter quindi trasmettere un segnale in uscita. Se invece nel secondo addendo fosse attivo, ad esempio, l'elemento 2, l'unica porta AND attiva sarebbe quella cui confluiscono: 0 dal primo addendo e 2 dal secondo addendo, e la cui uscita andrebbe ad attivare l'elemento 2 del registro di somma.

Sorge ora il problema della addizione di due numeri con differenti quantità' di cifre, perche', siccome il circuito AND richiede due segnali, se sommiamo ad esempio un numero di quattro cifre con uno di cinque o viceversa, il segnale proveniente dal blocco più significativo del numero maggiore non trova segnale dì accompagnamento dalla posizione corrispondente del numero minore, per cui, dalla relativa porta AND di conferimento non parte alcun segnale. La soluzione si attua attraverso una particolare impostazione hardware della codificazione dei numeri, per cui , in assenza di segnale, nei blocchi piu significativi viene sempre attivato lo zero, ricostruendo cosi l'esistenza dei bytes costituiti pero da bit che non fanno semplice riferimento all'ON/OFF, ma alla necessita' che in ciascun blocco esista attivo almeno l'elemento zero.

I circuiti AND cui afferiscono due cifre la cui somma dia luogo a riporto, danno luogo a due uscite: una per la scrittura della cifra unità , che confluisce alla porta OR destinata al blocco somma della stessa significatività , e una per il trasporto della cifra decina al circuito di riporto.

I collegamenti sono poi organizzati in modo tale che gli elementi del blocco delle unità del primo addendo sono collegati solo con gli elementi del blocco delle unita' dei secondo addendo, afferendo il risultato al blocco somma delle unita’ e rimandando l'eventuale riporto al blocco 1mo subtotale delle decine. Lo stesso dicasi per i blocchi delle decine con rimando del riporto al blocco 1mo subtotale delle centinaia, e cosi via. E' da considerare attentamente il fatto che la somma in ciascun blocco avviene in modo indipendente da ciò che succede negli altri blocchi. A questo punto occorre fare una IMPORTANTISSIMA OSSERVAZIONE, e cioè che, in virtù' di quanto appena detto, in nessun caso un riporto proveniente dalla somma di due qualunque elementi di qualunque serie di blocchi ( serie di blocchi delle unita' , o delle decine, o delle centinaia etc.), può essere di valore superiore a 1. Infatti il valore massimo che si può' ottenere sommando due elementi presi da due blocchi della stessa serie di significativita' e' quello dato dalla somma di 9+9 che e' uguale a 18, con 8 che rimane nel registro somma della stessa serie di significatività', e 1 che viene riportato nel settore apposito ( di cui si parlerà' poco piu' oltre) del registro Imo subtotale immedietamente piu' significativo.

Riepilogando, abbiamo detto che in ciascuna serie di blocchi il circuito attivo e' uno solo, per cui in ciascun blocco sì effettua una sola somma, e, a causa della organizzazione in "SERIE DI BLOCCHI ", le quali lavorano in parallelo 1'una rispetto all'altra (ad esclusione che per i circuiti di riporto sul “9"), ciò' avviene in maniera identica e indipendente da ciò che succede nelle altre serie di blocchi. Pertanto e' indifferente ed equivalente analizzare il circuito e il suo funzionamento in una qualunque delle serie dei blocchi.

Descrizione e

Funzionamento del circuito

di riporto

Descrizione

Il circuito di riporto da me inventato e' costituito da:

a) due blocchi, dei quali:

al) un primo blocco e' collegato col blocco riporto in esame, e vi arriva il totale fra il primo e il secondo addendo, o, a seconda della posizione, la somma fra un riporto e la precedente subsomma. Tale blocco, indipendentemente dalla sua reale posizione nella serie dei subtotali, verrà' in questo capitolo chiamato "blocco Imo subtotale".

a2) un secondo blocco riceve i risultati della somma fra "blocco 1mo subtotale" e il blocco riporto in esame e ad esso annesso. Tale secondo blocco, anche in questo caso indipendentemente dalla sua reale posizione nella serie dei subtotali, viene nel presente capitolo chiamato "blocco Totale"

b) la linea di arrivo dal blocco subtotale o somma immedietamente meno significativo dello stesso livello.

c) una biforcazione i cui rami afferiscono al blocco riporto, uno in modo diretto ed uno dopo aver attraversato una porta NOS

d) il BLOCCO riporto con due elementi di memoria di costruzione analoga a quella degli elementi dei blocchi precedentemente descritti. Uno dei due elementi e' collegato con la afferenza diretta e l'altro con quella mediata dalla porta NOR. e) due serie di porte AND. A ogni elemento della prima serie afferisce un elemento del primo subtotale e l'elemento 0 (zero) del blocco riporto, a ogni elemento della seconda serie afferisce un elemento del primo subtotale e l'elemento 1 (uno) del blocco riporto.

f) una porta OR collegata ad ogni elemento del primo subtotale. Ciascuna di esse riceve da una porta AND con riporto e dalla porta AND immedietamente piu' significativa senza riporto, ed afferisce ad.un elemento del blocco di secondo subtotale corrispondente a quello del primo subtotale che ha afferito alla porta AND senza riporto.

Funzionmento

Abbiamo già detto che da ciascuna uscita delie porte AND cui afferiscono due elementi la cui somma da luogo a riporto, si dirama una biforcazione, un ramo della quale è per il blocco somma e uno per il circuito di riporto. A questo proposito dobbiamo fare una precisazione. Se si preferisce velocizzare l'arrivo al circuito somma si può' utilizzare una linea conduttrice per ogni porta che da luogo a riporto, facendola afferire ad una porta OR la cui uscita e' destinata solo al circuito di riporto,- altrimenti si pu ' interporre una seconda porta OR fra i due blocchi addendi e il blocco somma o subtotale. A questa afferiscono tutte le AND con riporto e l'uscita afferisce insieme con le uscite dalle AND senza riporto alla OR la cui uscita afferisce al blocco somma o subtotale. In questo secondo modo si diminuisce l'ingombro delle linee conduttrici, ma si interpone una porta tra blocchi addendi e blocco somma. Dal punto di vista operativo le due scelte sono equivalenti.

In ogni caso al circuito di riporto arriva una lìnea che da luogo a due derivazioni, delle quali, una che si collega direttamente al circuito di riporto, e una che lo fa con l’interposizione di un circuito invertitore NOR.

Nella sezione RIPORTO abbiamo detto esservi un elmento di memoria dedicata allo zero (0) e uno dedicato all'uno (1). Tali elementi di memoria sono costruiti come gli elementi dei blocchi, in assenza di riporto la linea d'arrivo diretta non riceve e non trasmette segnali mentre la linea indiretta non riceve ma trasmette. In presenza di riporto la linea diretta riceve e trasmette, mentre la linea indiretta riceve e non trasmette. Allora noi all'interno del blocco riporto, colleghiamo l'elemento di memoria di valore 1 alla linea diretta e quello di valore 0 con la linea indiretta. In questo modo l'elemento dedicato allo 0 e' attivo allorché non vi sia riporto, mentre l'elemento dedicato all'1 e' attivo allorché' vi sia riporto. A titolo di esemplificazione supponiamo ora di aver a che fare col blocco delle decine e che la somma interna abbia attivato nel primo subtotale l'elemento quattro (4). le possìbilita' ora saranno due: che dal blocco delle unita’ arrivi un riporto o che non ne arrivi.

In assenza di riporto dalle unita' saranno attive solo

a) la linea del 4 nel primo subtotale b) la linea dello zero nella sezione rìporto

In conseguenza di ciò vi sarà corrente in uscita dai circuito AND situato sulla destra del disegno del circuito di riporto e denominato Y, mentre non vi sarà corrente nell'altro circuito AND. Essendo guesta una porta AND senza riporto sara' collegata in arrivo col 4, e col 4 anche in uscita, e verrà' pertanto attivato il 4 nel secondo subtotale.

In presenza di riporto saranno attivate:

a) la linea del 4 nel primo subtotale b) la 1inea dell'uno nella sezione riporto In conseguenza di ciò' vi sara' corrente in uscita dal circuito AND alla sinistra del disegno del circuito di riporto e denominato X, mentre non vi sara' corrente nell'Y. Essendo guesta una porta AND con riporto sara' collegata in arri col 4, e in uscita col 5, e verrà' pertanto attivato il 5 nel secondo subtotale.

Vogliamo ora esaminare il funzionamento globale di un circuito addizionatore composto da un certo numero di blocchi ( unità , decine, centinaia etc.). Per essere piu' chiari e sintetici anche a costo di elementarieta1, verranno trascurate le descrizioni delle relazioni I/O con le unita' di governo e di controllo che operano in maniera ovvia e universalmente sperimentata.

il tutto avviene cosi': al tempo Ti vengono attraversate in contemporanea tutte le porte logiche dai segnali provenienti da tutte le cinque serie di blocchi e viene chiusa la somma delle unita1, mentre vengono rimandati gli eventuali riporti alla unita' di riporto del primo subtotale del blocco immedietemente piu' significativo. Al tempo T2 vengono addizionati i riporti con i primi subtotali, e si chiude cosi' la somma.

Una particolare attenzione occorre porre alla gestione del riporto gravante sul 9, in quanto questa e' l'unica cifra somma che, nel caso fosse gravata di riporto, lo rimanda al blocco successivo, costringendo alla esecuzione di elaborazioni in serie anziché in parallelo. (TAVOLA 6} Pertanto, occorre predisporre un circuito per la gestione del riporto gravante sul 9 e che e' costituito da:

a) due porte AND interposte fra le derivazioni di cui al successivo punto -b) e gli elementi 9 e ϋ del blocco somma collegato.

b) due derivazioni che partono dalla biforcazione di cui a pag. 19, punto -c), e precisamente: una dalla linea dedicata allo 0 in posizione successiva alla porta NOR, e una da quella dedicata all'l, prima che entrambe si colleghino con la sezione riporto del corrispondente blocco somma. Ciascuna di queste due derivazioni confluisce in una porta AND di cui al punto -a), il cui altro elemento afferente e' rappresentato da una derivazione proveniente dalla linea dedicata al 9, (la quale ultima ricordiamo essersi costituita per la combinazione dei possibiili due elementi, uno per ciascuna addendo, che sommati danno 9). La porta AND costituita da "0 e 9” confluisce al 9 del blocco somma a cui facciamo riferimento, mentre la porta AND costituita da "1 e 9" confluisce allo 0 dello stesso blocco con riporto dì 1 al blocco successivo.

c) i relativi bus di collegamento con i blocchi somma interessati e quelli di collegamento con l'Unita’ di Governo.

Funzionamento

L'opportunità' di dover costruire un circuito particolare per la gestione del riporto gravante sul 9 si evince da alcune importanti considerazioni aritmetiche sul destino del risultato della somma di due addendi.

1) Considerazione numero uno : nella somma di due addendi il riporto non può mai essere superiore a 1, infatti "9+9", che sono i due massimi addendi utilizzabili, danno come somma 18 con: 8 a totale e 1 a riporto.

2} Considerazione numero due: nella serie delle cifre costituenti la somma dì due addendi dati, (ovviamente costituiti da piu' cifre), non vi possono essere (prima di aver sommato i riporti) dei 9 con riporto, seguiti, nella posizione immedietamente meno significativa, da un altro 9. Questo perche', in virtù1 della precedente considerazione, non esistono due cifre che sommate diano 9 con riporto di 1. Questo fatto e* importante perche' ci dice che non ci si troverà nella condizione di dover gestire in contemporanea due riporti su di una stessa cifra somma.

Allora, se noi abbiamo in una qualunque posizione un 9 qravato di riporto, la cifra immedietamente meno significativa potrà essere al massimo un 8, mentre quella immedietamente piu' significativa potrà anche essere un 9, ma senza gravame di riporto. Perciò’ la condizione a noi meno favorevole da esaminare sara' quella nella quale si presenterà' (andando dalle posizioni piu' significative verso quelle meno significative) una serie di 9 senza riporto seguita da un 9 sul quale grava il riporto di 1, seguito a sua volta da un 8 (derivante dalla somma di due 9 che hanno dato 8 dì somma e 1 di riporto).

Esaminiamo ora una serie di ipotesi per la individuazione delle sequenze operative che in ciascuna di esse verranno poste in essere.

E' ovvio che, se nessuna delle cifre del primo subtotale supera il 9, il circuito speciale di riporto sul 9 non viene neppure interessato, per cui la seconda parte della procedura per la somma definitiva viene avviata immedietamente dopo la prima subsomma.

Supponiamo ora che invece vi sia nel primo subtotale un blocco con un 9 senza riporto. In questo caso sara’ attiva la porta AND che avrà come linee afferenti

-1) quella uscente dalla porta OR derivante dagli addendi e destinata al 9,

-2 ) quella proveniene dalla derivazione "0“ della linea riporto.

Questa porta AND afferisce direttamente al 9, per cui, anche in questo caso, in tale blocco le operazioni di somma sono concluse.

Come terza ipotesi supponiamo che nel primo subtotale vi sia un blocco con un 9 gravato di riporto. Questa volta sara’ attiva la porta AND che avra' come linee afferenti

—1) quella destinata aL 9 come sopra,

-2) quella proveniente dalla derivazione "1 " della linea riporto.

Questa porta AND afferisce allo 0 del medesimo blocco e rimanda il riporto di 1. In questa terza ipotesi, quindi, anche se la somma degli addendi porterebbe a dare 9, in realtà', venendo direttamnte sommato il riporto a causa dell'attivazione del circuito speciale di riporto sul 9, viene attivato l'elemento 0 nello stesso blocco e viene riportato 1 al blocco immedietamente piu' significativo.

Come ultima ipotesi supponiamo il caso meno favorevole di tutti e cioè quello in cui vi sia una sequenza di 9 nella quale il 9 meno significativo sia gravato di riporto. In questo caso non si ha altro che una ripetizione sequenziale di quanto esposto nel caso precedente.

A questo punto, una volta gestita la serie dei riporti gravati sui "9", può essere avviata la fase di calcolo degli eventuali altri riporti sui subtotali, chiudendo così definitivamente la somma.

Questa modalità' operativa non e' conveniennte nella gestione dei riporti gravanti sulle altre cifre somma dal momento che richiede un certo numero di passaggi in serie, rallentando quindi la conclusione della somma. Ora, mentre nel caso del "9" e' vantaggiosa in quanto evita la preparazione di una quantità di subtotali pari al numero dei "bit" del registro degli addendi, nel caso delle altre cifre manca questo vantaggio dal momento che 1' addizione dei riporto viene conclusa in un unico passaggio il quale avviene in parallelo su tutti i blocchi somma.

Controllo delle sequenze operative

Occorre ora fare due osservazioni:

1) In mancanza di controllo, nei caso si debba effettuare una serie di riporti, come succede quando si abbia una serie di 9, il meno significativo dei quali sia gravato di riporto, nei blocchi piu' lontani dal primo meno significativao, il 9 si trova subito in coppia con un riporto 0, anche se successivamente potrà' arrivare un riporto 1. In queste condizioni si verrebbe a chiudere la somma in maniera errata.

2) Se non si ha un controllo sul momento di effettuare il calcolo dei riporti sulle cifre che non siano 9, questa operazione può' essere avviata prima che siano chiuse le eventuali serie di riporti sui "9". E ovviamente anche in questo caso dì avrebbe un errore.

Entrambi i problemi vengono risolti nel modo sottodescritto e disegnato nella TAVOLA 6 nella quale sono rappresentati un blocco subtotale decine e uno centinaia.

Si costrusce una porta AND (che per chiarezza chiamiamo AND1), a cui afferiscono il ”9" e l'"Ί di riporto” del blocco subtotale decine. La sua efferenza da luogo a due derivazioni delle quali, una la troveremo appena oltre, e l'altra, dopo aver attraversato una porta NOR, va a confluire in una porta AND (che chiamiamo AND2) il cui altro afferente deriva dalla serie di porte che descriviamo appresso. E cioè': la derivazione che abbiamo prima tenuto in sospeso, confluisce in una porta ORI il cui altro afferente deriva dal "1 di riporto" delle centinaia; l'uscita di tale porta OR confluisce, insieme con il 9, sempre delle centinaia, in una porta "AND3", la cui efferenza va a confluire, previo attraversamento di una porta NOR, in una porta "AND4" la cui efferenza costituisce la seconda afferenza della porta ”AND2" di cui sopra. La seconda afferenza della porta "AND4 " si costituisce come quella della "AND2" con gli elementi del blocco delle migliaia e cosi' via di seguito.

La sequenza delle linee che rappresentano la seconda afferenza delle AND2, AND4, AND6, etc. e delle rispettive uscite e' una linea di conduzione che e’ attiva solamente se:

1) E' attivo il suo punto di partenza che potrà' essere automatico o partire dalla Unita' di Controllo e Governo.

2) Sono nulle le uscite dalle porte ANDl, AND3 AND5 e cosi' via.

Il tutto funziona cosi': supponiamo che nel blocco subtotale decine non arrivi riporto; allora saranno mute sia la porta ANDl che la AND3, mentre nelle porte AND2 e AND4 vi saranno le condizioni per poter essere attraversate dal segnale proveniente dalla Unita' di Controllo e Governo o da un dispositivo automatico di avvio per la chiusura della somma.

Se invece arriva un riporto al blocco decine, manca il secondo segnale su AND2, bloccando la trasmissione a quel livello; inoltre, attraverso la porta ORI, si costituisce un segnale alternativo al "1 di riporto" centinaia, per cui AND3, se il 9 centinaia e' attivo, e' anche essa attiva, mentre anche AND4 e' chiusa.

Conclusa la somma fra 9 e "1 di riporto" nelle decine, manca su AND3 il secondo segnale proveniente, attraverso ORI, da "9+1" decine, ma viene sostituito, sempre attraverso OR1, dall'"l di riporto" proveniente dalie decine sulle centinaia. Andando cosi di seguto, la linea proveniente dal Governo non viene attivata fintanto che esistono riporti sul 9. Esauriti questi, viene calcolatoa in un'unica sequenza la somma dei riporti sulle altre cifre.

Risulta cosi' ovvio che il numero delle operazioni seguenziali dipende dal numero dei 9 presenti nel Imo subtotale, in guanto, per tutte le altre Cifre, QUALUNQUE SIA IL LORO NUMERO, la somma finale viene definita in UN SOLO UNICO PASSAGGIO.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Si rivendica la modalità di rappresentazione di un numero nella guale, l'essere un circuito ON o OFF non ha autonomamente significato di cifra, ma lo acquista all'interno di una piu' complessa costruzione hardware costituita da n unita' a ciascuna delle quali viene attribuito il valore di potenza da 0 (zero) a (n-1) di una qualunque base prescelta e all'interno di ciascuna delle quali l'attivazione dallo stato OFF allo stato ON di una delle subunita' che le costituiscono in numero pari a quello della base, rappresenta la cifra moltiplicatrice per la corrispondente potenza (n-1) della base.
2. 2) Si rivendica l'anatomia e la fisiologia dì un circuito addizionatore causante una attivazione selettiva e indirizzata nei registri di subtotale e di somma, utilizzante la rappresentazione dei numeri come nella precedente rivendicazione.
3. 3) Si rivendica l'anatomia e la fisiologia di un circuito di riporto con segnale costante e anch'esso causante una attivazione selettiva e indirizzata nelle sezioni riporto.
4. 4) Si rivendica la sequenza operativa delle operazioni di riporto con l’utilizzo, per ogni singola unita' di subtotale, di due sole cifre da addizionare.
5. 5) Si rivendica la gestione differenziata del riporto gravante sul "9", ow erossia sull'ultima cifra significativa della base numerica prescelta, che consente, pur eseguendo in serie il calcolo dei riporti su tale ultima cifra, di eseguire in parallelo, e in una sola sequenza operativa la gestione delle addizioni degli altri riporti.
6. 6) Si rivendica il sistema di avvio del calcolo conclusivo finale dei riporti mediante il controllo diretto della chiusura {non passa l'input) del semiconduttore di comando proveniente dalla Unita' di Governo ad opera della presenza di riporto gravante sui 9, e della sua apertura (passa l'input) dopo il calcolo di detto riporto