Матричное вычислительное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g G 06 F 7/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1 " - :: .

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3402542/18-24 (22) 25.02,82 (46) 23.06.83. Бюл,g 23 (72) С.А.Волощенко (53) 621.325(088.8) (56) 1. Микропроцессорные БИС и микроЭВМ: построение и применение. Под ред.

А.А.Васенкова. И,, "Советское радио", 1980, с.102, рис.3.19.

2. Карцев М.А., Брик В.А. Вычислительные системы и синхронная арифметика.И., "Радио и связь!, 1981, с.238, рис.5,41 (прототип). (54)(57) 1. МАТРИЧНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее матрицу ячеек из М строк и Й столбцов, первый вход и-ой ячейки каждой строки (п2,3,...,Й)

;подключен к первому выходу (n-1)-ой ячейки этой we строки, второй вход и-ой ячейки каждого столбца подключен к второму выходу (и-1)-ой ячейки того же столбца, третий вход i-ой ячейки каждой строки (i 1 2,...,N- l) подключен к третьему выходу (i+1)-ой ячейки этой же строки, четвертый вход каждой ячейки каждой строки, за исклю-. чением ячеек первой строки и й-го столбца, подключен к четвертому выходу ячейки предыдущей строки последующего столбца, третий вход каждой ячейки й-го столбца подключен к первому входу этой же ячейки, вторые входы ячеек первой строки соответственно подключены к входам первого операнда устройства, четвертые выходы ячеек й-ой строки являются выходами младших раз" рядов результата устройства,о т л и " ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации операций деления

„SU„„1024910 A и умножения, содержит группу элементов

ИЛИ, первую, вторую и третью группы элементов И и .дополнительную строку из N ячеек,,причем первый вхрд n""îé ячейки дополнительной строки подклю" чен к первому выходу (n-1)-ой ячейки этой же строки, второй вход и-ой ячейки дополнительной строки подключен к четвертому выходу (и-1)-ой ячейки первого столбца, третий вход i-ой ячейки дополнительной строки подключен к третьему выходу (i+1)-ой ячейки той же строки, четвертый вход i-ой ячейки дополнительной строки соединен с третьим выходом i-ой ячейки первого столбца и первым входом i го элемен- Я та И первого столбца, выход которого соединен с первым входом (i+1)-ой ячейки первого столбца, третий и четвертый входы Й-ой ячейки дополнитель- ной строки соединены соответственно с первым выходом этой же ячейки и тре" тьим выходом й"ой ячейки первого столб ца, пятый вход i-ой ячейки каждой стро ки подключен к пятому выходу (i+1)-ой ячейки этой же строки, первые входы элементов И первой, второй и третьей группы, элементов ИЛИ группы подклю" чены к первому управляющему входу устройства, вторые входы элементов

ИЛИ группы подключены соответственно к вторым входам элементов И третьей группы и входам старших разрядов первого операнда устройства, вторые входы элементов И второй группы подключены соответственно к входам младших разрядов первого операнда устройства, четвертые выходы ячеек дополнительной строки являются выходами старших разрядов результата устройства, первый и

1024910 второй входы первой ячейки дополнительной строки подключены к входам нулевого сигнала устройства, первый вход первой ячейки первой строки и пятый вход N-ой ячейки дополнительной строки подключены соответственно к первому и второму управляющим входам устройства, четвертые входы ячеек первой строки и М-го столбца подклю- чены соответственно к выходам соот ветствующих элементов И третьей и вта рой групп, пятые входы ячеек N-ro столбца подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ группы.

2. Матричное вычислительное устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что каждая ячейка содержит

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения матричных устройств деления и умножения в специализированных вычислителях и быстродействующих ЭВИ.

Известно матричное устройство для выполнения операции умножения двоичных чисел, содержащее матрицу ячеек, каждая из которых включает однораз" О рядный сумматор и элелант И 1 J .

Недостатком известного устройства для умножения являются ограниченные функциональные возможности, так как устройство позволяет выполнять только умножение в прямых кодах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является матричное вычислительное устройство для. выполнения деления, содержащее матри 20 цу ячеек из и строк и л столбцов, при" чем первый, второй, третий и четвертый входы ячейки i-ой строки, j-ro столбца . соединены соответственно с .

Г первым выходом ячейки i-ой строки, (j-1)-го столбца, вторым выходом ячейки (i"1)-ой строки, j-ro столбца, третим выходом ячейки 1-ой строки (j+1)"го столбца и четвертым выходом ячейки (Г-1)-ой строки, (j+1)-ro столбца, ЗО первый вход ячейки i-ой строки nepeoro .столбца соединен с третьим выходом ячейки (1-1)-ой строки первой строки.одноразрядный сумматор, элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, причем первый вход ячейки соединен с первым выходом. ячейки и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,второй вход которого соединен с выходом элемента И, выход элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом сумматора, второй вход, выход суммы, вход переноса и выход переноса которого соеди" иены соответственно с четвертым входом, четвертым выходом, третьим входом и третьим выходом ячейки, первый вход элемента И соединен с вторым входом и вторйм выходом ячейки, второй вход элемента И соединен с пятым входом и,пятым выходом ячейки, первого столбца, первый выход ячейки

i-ой строки и-ro столбца соединен с третьим входом ячейки 1-ой строки п-го столбца, вторые входы ячеек перsoA строки являются входаьи делителя устройства, четвертые входы ячеек pep" вой строки и и-ro столбца являются входами делимого устройства, третьи выходы ячеек первого столбца являются выходами частного устройства,. четвертые выходы ячеек и-ой строки являются выходами остатка устройства (i 1,и;

3 *1 юп) °

Ячейка содержит одноразрядный сумматор и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый вход ячейки соединен с первым выходом ячейки и первым входом элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ; второй вход которого соединен с вторым входом ячейки, а выход соединен с первым входом сумматора, второй вход кото" рого соединен с четвертым входом ячейки, а выход суммы, вход переноса и выход переноса соединены соответственно с четвертым выходом, третьим входом и третьим выходом ячейки (2»

Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных возможностей, т,е..при дайном наборе ячеек и связей между ними

1 выполняется только одна арифметическая операция - деление двоичных чисел в прямых кодах.

1024910

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реализации операций деления и умножения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее матрицу ячеек из и строк и и столбцов, пер-. вый вход и-ой ячейки каждой строки (n 2,3,...,N) подключен к первому выходу (n-1)-ой ячейки этой же строки, второй вход и-ой ячейки каждого столбца подключен к второму выходу (n-l)-ой ячейки то же столбца, третий вход

i-ой ячейки каждой строки (i=1 2, ...,N-1) подключен к третьему выходу (!+1)-ой ячейки этой же строки, четвертый вход каждой ячейки каждой строки, за исключением ячеек первой строки и й"го столбца, подключен к четвертому выходу ячейки предыдущей строки последующего столбца, третий вход каждой ячейки М-го столбца подключен к первому входу этой же ячейки,-вторые. входы ячеек первой строки соответст-. венно подключены к входам nepaoro операнда устройства, четвертые выходы ячеек й-ой строки являются выходами младших разрядое результата устройства, содержит группу элементов

ИЛИ, первую, вторую и третью группы ЗО элементов И и дополнительную строку из М ячеек, причем первый вход и-ой ячейки дополнительной строки подключен к первому выходу (n" 1)-ой ячейки этой же стРоки, второй вход и-ой ячейки 35 дополнительной строки подключен к четвертому выходу (n-1)-ой ячейки первого столбца, третий вход i îé ячейки дополнительной строки подключен к третьему .выходу (i+1) -ой ячейки той 40 же строки, четвертый вход i îé ячейки дополнительной строки соединен с тре" тьим выходом i-ой ячейки первого столбца и первым входом i-oro элемента И

nepeoro столбца, выход которого со- 4> единен с первым входом (i+1)-ой ячей. ки первого столбца, третий и четвер" тый входы М"ой ячейки дополнительной строки соединены соответственно с первым выходом этой же ячейки и третьим 50 выходом й"ой ячейки первого столбца, пятый вход 1-ой ячейки каждой строки. подклниен к. пятому выходу (i+1)-ой ячейки этой же строки, первые входы элементов И первой, второй и третьей M групп, элементов ИЛИ группы подключены к первому управляющему входу устройства, вторые входы элементов

ИЛИ группы подключены соответственно к вторым входам элементов И третьей группы и входам старших разрядов первого операнда устройства, вторые входы элементов И второй группы подключены соответственно к входам младших разрядов первого операнда устройства, четвертые выходы ячеек дополнительной строки являются выходами старших разрядов результата устройства, первый и второй входы первой ячейки дополни" .тельной строки подключены к входам нулевого сИгнала устройства, первый вход первой ячейки первой строки и пятый вход й-ой ячейки дополнительной строки подключены соответственно к первому и второму управляющим входам, четвертые входы ячеек первой строки и й-го столбца подключены соответственно к выходам соответствующих элементов И третьей и второй групп, пятые входы ячеек й-ro столбца подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ группы.

Кроме того, каждая ячейка содержит одноразрядный сумматор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, причем первый вход ячейки соединен с первым выходом ячейки и первым входом элемента, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемен-, та И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом сумматора, второй вход, выход суммы, вход переноса и выход переноса которого соединены соответственно с четвертым входом, четвертым выходом, третьим входом и третьим выходом ячейки, первый вход элемента И соединен с вторым входом и вторым выходом ячейки, второй вход элемента И соединен с пятым входом и пятым выходом ячейки.

На фиг.l приведена структурная схема матричного вычислительного устройства; на фиг.2 - функциональная схема ячейки.

Матричное вычислительное устройство содержит ячейки 1 элементы И 2, элементы И 3, элементы ИЛИ 4, входы операндов 5 и 6, выходы 7 результата, управляющие входы 8 и 9, Ячейка 1 содержит одноразрядный сумматор 10, элемент И 11, элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ, ИЛИ 12, первый вход 13, первый выход

14, второй вход i5, второй выход lб, третий. вход 17, третий выход 18, четвертый вход 19, четвертый выход 20, пятый вход 21, пятый выход 22. Матрич1024910 ное вы чи спи тельное устрой ство оперирует только с мантиссами прямых кодов операндов, Для формирования знака результата, если это необходимо, используют еще один элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого должны быть подключены к знаковым разрядам операндов.

Управление матричным вычислительным устройством осуществляется через входы управления 8 и 9, При делении на входы 8 и 9 подают код "10", а при умножении " код "01".

Матричное вычислительное устройство работает следующим образом.

При делении на входы 5 поступают (2Й-.1) разрядов мантиссы делимого, а на входы 6 - (Й-1) разрядов мантиссы делителя. Причем на вход 6, подключенный к ячейкам 1 первого столбца, 20 подают сигнал логического "0", а на остальные входы 6 " соответствующие разряды мантиссы делителя. В связи с этим, делимое, по отношению к де" лителю, вступает в операцию предварительно сдвинутым на один разряд влево.

Так как на входе 8 присутствует единичный сигнал, то в первой строке матрицы иэ сдвинутого делимого вычи- 30 тается делитель, В дальнейшем операция деления выполняется по алгоритму без восстановления остатка. Вычитанию из очередного остатка делителя соответствует суммирование до" волнительного кода делителя, Предполагается, что делимое и де" литель нормализованные дроби, причем делимое меньше делителя, в противном случае делимое по отношению к делите" 40 лю на разряд влево не сдвигается. На вход 5 первого элемента И 2 подают первый сигнал, тогда выход 7, подключенный к четвертому выходу первой ячейки 1 дополнительной строки, является выходом сигнала о том, что частное больше или равно единице, а (Й-l) разрядов частного снимают с четвертых выходов остальных ячеек 1 дополнительной строки, При умножении на входы 5 подают

Й разрядов мантиссы множителя, а на входы 6 - Й разрядов мантиссы множи-. мого. Умножение выполняется, начиная со старших разрядов множителя. Мантисса произведения в 2Й разрядов формируется на выходах 7 устройства.

При делении (на входах 8 и 9 код."10") )элемент И 11 открыт сигналом единичного уровня на входе 21 ячейки 1 и на его выход поступает бит с входа 15. При умножении элементы И

11 управляются разрядами множителя, а элементы ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 за счет наличия нулевого сигнала на входе 13 ячейки 1 выполняют функции повторителей, Наличие в ячейках 1 дополнительной строки элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ не обязательно, Таким образом, за счет незначи тельного увеличения оборудования существенно расширяются функциональные воэможности устройства. Кроме деления и умножейия, предлагаемое устройство позволяет выполйять сдвиги в сто" рону младших разрядов, а наличие дополнительной строки ячеек I предоставляет широкие возможности для организации различных видов округления.

У2

17

Фиаt

ВНИИПИ Заказ 4396/45 ТиРаж 706 Подлисное

Ю

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. ПРоектная, 4