ДВОИЧНЫЙ ВЫЧИТАТЕЛЬ
BINARY SUBTRACTOR

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны двоичные вычитатели (см., например, рис.9.11в на стр. 220 в книге Токхейм Р. Основы цифровой электроники. М.: Мир, 1988г.), которые содержат логические элементы и формируют двоичный код разности трех одноразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных двоичных вычитателей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка трех двухразрядных двоичных чисел.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип двоичный вычитатель (патент РФ 2709653, кл. G06F7/50, 2019г.), который содержит четыре элемента исключающее ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ, два мажоритарных элемента и формирует двоичный код разности трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся большие аппаратурные затраты, обусловленные тем, что прототип дополнительно содержит три элемента НЕ.
Техническим результатом изобретения является уменьшение аппаратурных затрат при сохранении функциональных возможностей прототипа.
i
i
i
i
i
особенность
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в двоичном вычитателе, содержащем четыре элемента исключающее ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ и два мажоритарных элемента, второй вход -го () и первый, второй входы четвертого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с вторым входом -го мажоритарного элемента и первым, вторым входами элемента ИЛИ, первый, второй входы третьего и первый, второй входы четвертого элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с выходом первого мажоритарного элемента, выходом второго элемента исключающее ИЛИ и выходом элемента И, выходом второго мажоритарного элемента, а первый, второй, третий входы -го элемента исключающее ИЛИ и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с ()-ым, ()-ым, ()-ым входами и четвертым выходом двоичного вычитателя, первый, второй, третий выходы которого соединены соответственно с выходами первого, третьего, четвертого элементов исключающее ИЛИ,  заключается в том, что первый и третий входы -го мажоритарного элемента, первый и второй входы элемента И соединены соответственно с выходом и третьим входом -го, выходом и первым входом третьего элементов исключающее ИЛИ.
На чертеже представлена схема предлагаемого двоичного вычитателя.
1
4
1
2
i
4
i
3
4
1
2
2
i
i
1
3
i
1
3
4
Двоичный вычитатель содержит элементы исключающее ИЛИ 1,…,1, элемент И 2, элемент ИЛИ 3 и мажоритарные элементы 4, 4, причем второй, третий входы элемента 1 () и первый, второй входы элемента 1 соединены соответственно с вторым, третьим входами элемента 4 и первым, вторым входами элемента 3, первый, второй входы элемента 1 и первый, второй входы элемента 1 соединены соответственно с выходами элементов 4, 1 и 2, 4, первый вход элемента 4 и первый, второй входы элемента 2 соединены соответственно с выходами элементов 1 и 4, 1, а первый, второй, третий входы элемента 1 и выход элемента 3 соединены соответственно с ()-ым, ()-ым, ()-ым входами и четвертым выходом двоичного вычитателя, первый, второй, третий выходы которого соединены соответственно с выходами элементов 1, 1, 1.
Работа предлагаемого двоичного вычитателя осуществляется следующим образом. На его первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой входы подаются соответственно двоичные сигналы  и , которые задают подлежащие обработке двухразрядные двоичные числа , , , причем  и  определяют значения старших и младших разрядов соответственно. В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов  предлагаемого вычитателя, полученные с учетом работы его элементов для всех возможных наборов значений сигналов .
№
<maths num="18"><img file="00000014.jpg" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="19"><img file="00000015.jpg" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="20"><img file="00000016.jpg" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="21"><img file="00000017.jpg" he="7" wi="18" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
№
<maths num="22"><img file="00000014.jpg" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="23"><img file="00000015.jpg" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="24"><img file="00000018.jpg" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
<maths num="25"><img file="00000019.jpg" he="7" wi="18" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
1
00
00
00
0000
33
10
00
00
0010
2
00
00
01
1111
34
10
00
01
0001
3
00
00
10
1110
35
10
00
10
0000
4
00
00
11
1101
36
10
00
11
1111
5
00
01
00
1111
37
10
01
00
0001
6
00
01
01
1110
38
10
01
01
0000
7
00
01
10
1101
39
10
01
10
1111
8
00
01
11
1100
40
10
01
11
1110
9
00
10
00
1110
41
10
10
00
0000
10
00
10
01
1101
42
10
10
01
1111
11
00
10
10
1100
43
10
10
10
1110
12
00
10
11
1011
44
10
10
11
1101
13
00
11
00
1101
45
10
11
00
1111
14
00
11
01
1100
46
10
11
01
1110
15
00
11
10
1011
47
10
11
10
1101
16
00
11
11
1010
48
10
11
11
1100
17
01
00
00
0001
49
11
00
00
0011
18
01
00
01
0000
50
11
00
01
0010
19
01
00
10
1111
51
11
00
10
0001
20
01
00
11
1110
52
11
00
11
0000
21
01
01
00
0000
53
11
01
00
0010
22
01
01
01
1111
54
11
01
01
0001
23
01
01
10
1110
55
11
01
10
0000
24
01
01
11
1101
56
11
01
11
1111
25
01
10
00
1111
57
11
10
00
0001
26
01
10
01
1110
58
11
10
01
0000
27
01
10
10
1101
59
11
10
10
1111
28
01
10
11
1100
60
11
10
11
1110
29
01
11
00
1110
61
11
11
00
0000
30
01
11
01
1101
62
11
11
01
1111
31
01
11
10
1100
63
11
11
10
1110
32
01
11
11
1011
64
11
11
11
1101
D
Согласно представленной таблице имеем , где  – трехразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами  ( и  определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно), причем если число  является положительным либо , то , если отрицательным, то  и оно представлено в дополнительном коде.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый двоичный вычитатель формирует двоичный код разности трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и бит, определяющий ее знак, и обладает меньшими по сравнению с прототипом аппаратурными затратами.