Устройство для масштабирования чисел в остаточной системе счисления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАСШТАБИРОВАНИЯ ЧИСЕЛ В ОСТАТОЧНОЙ СИСТЕМЕ СЧИСЛЕНИЯ,содержащее входной регистр, выходной регистр, k блоков хранения констант (k - число модулей системы счисления ) , V блоков суммирования вычетов по модулям и блок суммирования вычетов по вспомогательному модулю, причем входы входного регистра и выходы выходного регистра являются соответственно входом остаточного кода и выходом устройства, выход i-ro входного регистра, где ,...

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU»1140 I 14

4(51 G06F 749

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3648852/24-24 (22) 04. 10.83 (46) 15.02.85. Бюл. Ф 6 (72) В.Н.Ахременко, А.П.Бык, А.АеКоляда и В.В.Ревинский (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. А.Н.Севченко (53) 681.3(088.8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 579614, кл. G Об F 7/49, 1975., 2. Авторское свидетельство СССР

У 398949, кл. G 06 F 7/49, 1971 (прототип) ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАСШТАБИРОВАНИЯ ЧИСЕЛ В ОСТАТОЧНОЙ СИСТЕМЕ

СЧИСЛЕНИЯ, содержащее входной регистр, выходной регистр, k блоков хранения констант(К вЂ” число модулей системы счисления), Ъ блоков суммирования вычетов по модулям и блок суммирования вычетов по вспомогательному модулю, причем входы входного регистра и выходы выходного регистра являются соответственно входом остаточного кода и выходом устройства, выход

i-ro входного регистра, где i =1,... (1 -1), соединен с первым входом 1-го блока хранения констант, 1-й выход

i-го блока хранения констант соединен с i-м входом блока суммирования по 1-му модулю (j=1,...,k), (1+1)-й выход i-ro блока хранения констант соединен с 1-м входом блока суммирования вычетов по вспомогательному модулю,о т л и ч а ю щ е— е С я тем, что, с целью расширения области применения путем использования набора различных масштабов, оно содержит элемент задержки, дополнительный блок суммирования, две группы вспомогательных регистров, сумматоры по модулям системы счисления, схему сравнения, реверсивный счетчик и 1 сумматоров коррекции, причем вход номера масштаба устройства соединен с входом элемента задержки, выход j -го входного регистра соединен с 1 -м входом дополнительного блока суммирования, выход которого соединен с первым входом к -ro блока хранения констант, вторые вхо— ды i ro и %-го блоков хранения констант соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента задержки, р-й выход 1 -го блока хранения констант (p =1,2,...,fr+1) соединен с входом р-го вспомогательного регистра первой группы, первый и второй входы сумматора по 1-му модулю соединены соответственно с выходом блока суммирования вычетов по

j-му модулю и выходом 1 † вспомога- lanai тельного регистра первой группы, вы- >ф ход сумматора по j-му модулю через

1-.й вспомогательный регистр второй группы соединен с первым входом j-го сумматора коррекции, выходы числа д переполнений и результата блока суммирования вычетов по вспомогательному модулю соединены соответственно с информационным входом реверсивного счетчика и первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен 2 с выходом (Ъ +1)-го вспомогательного регистра первой группы, инкрементный и декрементный счетные входы реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами схемы сравнения, выход реверсивного счетчика подключен к вторым входам сумматоров коррекции, выход -го

1140114 из которых соединен с входом 1 -го выходного регистра. ям дополнительного диапазона, блока вычисления неточного ранга по основаниям дополнительного диапазона и блока коррекции округления, входы каждого сумматора констант по основаниям дополнительного диапазона соединены с выходами блоков хранения констант по соответствующему основанию дополнительного диапазона

10 и основаниям рабочего диапазона и блока вычисления неточного ранга числа по основаниям рабочего диапазона, входы блоков вычисления неточных рангов по основаниям рабочего и

15 дополнительных диапазонов соединены с выходами блоков хранения констант по основаниям рабочего и дополнительного диапазонов соответственно, входы блока коррекции округления по

20 основаниям рабочего диапазона соединены с выходами блоков вычисления неточных рангов числа и всех блоков хранения констант (2) .

Однако известное устройство харак25 теризуется недостаточно высоким быстродействием, неприспособленностью для работы в конвейерном режиме и невозможностью использования более чем одного масштаба.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для масштабирования чисел в остаточной системе счисления, содержащее входной и выходной регистры, блоки хранения констант по основаниям рабочего и дополнительного. диапазонов, входы которых подключены к выходам входного регистра, сумматоры констант по основаниям рабочего и дополнительного диапазонов, выходы которых соединены со входами выходного регистра, блоки вычисления неточных рангов по основаниям рабочего и дополнительного диапазонов и блок коррекции округления по основаниям рабочего диапазона, причем входы каждого сумматора констант по основаниям рабочего диапазона соединены с выходами блока хранения констант по соответствующему основанию рабочего диапазона и основаниИзобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в быстродействующих вычислительных устройствах, реализующих различные немодульные операции, такие как масштабирование, умножение, деление над числами, представленными в непозиционном коде.

Операция масштабирования представляет собой деление числа на некоторый постоянный масштаб, поэтому для ее выполнения можно использовать устройства для деления целых чисел.

Известно устройство для масштабирования, содержащее входной и выходной регистры, блок выбора элементар." ного делителя, блок вычисления итерации, блок конца итерации, блок конца деления, сумматор, блоки умножения и вычитания, блок анализа произведения, блок режима работы сумматора и шины позиционных признаков делимого и делителя, соединенные соответствующими связями (1 .

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие.

Цель изобретения — расширение области применения путем использования набора различных масштабов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для масштабирования чисел в остаточной системе счисления, содержащее входной регистр, выходной регистр, 1 блоков хранения констант (k — - число модулей системы счисления), k блоков

40 суммирования вычетов по модулям и блок суммирования вычетов по вспомогательному модулю, причем входы входного и выходы выходного регистров являются соответственно входом

45 остаточного кода и выходом устройства, выход j-ro входного регистра, где i=1,...,(%-1), соединен с первым входом i-ro блока хранения кон45

ñ . = Я,.

55 н.„„.) с„м„",) 3 11 стант, 1-й выход i -ro блока хранеяия констант соединен с 1 -м входом блока суммирования по . -му модулю (1=1,...1), (1 +1)-й выход 1-го блока хранения констант соединен с

1-м входом блока суммирования вычетов по вспомогательному модулю, введены элемент задержки, дополнительный блок суммирования, две группы вспомогательных регистров, сумматоры по модулям системы- счисления, схему сравнения, реверсивный счетчик и

k сумматоров коррекции, причем вход номера масштаба устройства соединен с входом элемента задержки, выход

j -го входного регистра соединен с

j-и входом дополнительного блока суммирования, выход которого соединен с первым входом k-го блока хранения констант, вторые входы i-го и %-го блоков хранения констант соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента задержки, р -й выход l<-го блока хранения констант (P1 2,...,1с+ 1) соединен с входом р-го вспомогательного регистра первой группы, первый и второй входы сумматора по j-му модулю соединены соответственно с выходом блока суммирования вычетов по j-му модулю и выходом )-го вспомогательного регистра первой группы, выход сумматора по j-му модулю через j-é вспомогательный регистр второй группы соединен с первым входом 1-1 о сумматора коррекции, выходы числа переполнений и результата блока суммирования вычетов по вспомогательному модулю соединены соответственно с информационным входом реверсивного счетчика и первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом (1 +1)-го вспомогательного регистра первой группы, инкрементный и декрементный счетные входы реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами схемы сравнения, выход реверсивного счетчика подключен к вторым входам всех сумматоров коррекции, выход

j-го из которых соединен с входом .j-го выходного регистра.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для масштабирования чисел в остаточной системе счисления, на фиг.2 — структурная схема блока суммирования вычетов по вспомогательному модулю.-, 40114 4

Устройство для масштабирования. чи сел в остаточной системе счисления содержит входы 1.1, 1.2,...,1 ° 1 ос- таточного кода вход 2 номера масштаба, входные регистры 3.1, 3.2,...

3.1 устройства, элемент 4 задержки, блоки 5.1, 5.2,...,51 хранения кон. стант, дополнительный блок 6 суммирования, блоки 7.1, 7.2,...,7% суммирования вычетов соответственно по модулям tn,..., m остаточной систе1 2 мы счисления, блок 8 сунмировання вычетов по вспомогательному модулю т (где в =2, Т=)0о > % (), вспомогательные регистры 9. 1, 9. 2,..., 9.1 + 1 первой группы, сумматоры 10.1, 10.2,...

1О.l<, по модулям, схему 11 сравнения, вспомогательные регистры 12.1, 12.2,.

12,% второй группы, реверсивный счетчик 13, сумматоры 14.1,14.2,..., 14 % кKоo1рl1рlеeкKUциHиH, выходные регистры

15. 1, 15. 2,..., 1S k выходы 16. 1, 16.2,,,16k устройства.

Блок 8 суммирования вычетов по вспомогательному модулю имеет конвейерную древовидную структуру и реализован на регистрах 17, сумматорах 18 по модулю м с формированием признака переполнения и узла 19 фор30 мирования числа переполнений.

Блоки 7.1, 7.2,...,71 суммирования вычетов имеют такую же структуру, как и блок 8, однако они не содержат схем формирования числа переполнений и реализуются на модульных сумматорах без формирования признака переполнения.

Блок 6 предназначен для вычисления T тактов машинного интервального индекса1„ „(А) исходного целе40 вого числа А по. формуле

k-1

?(А) .,Ы„„

i=1 tn 1а п

1140114

Дополнительный блок 6 суммирования имеет структуру, аналогичную блоку 7. k суммирования вычетов.

Элемент 4 задержки представляет собой цепочку из Т+1 последователь- .5 но соединенных (о 2L t -разрядных регистров (L — число используемых масштабов), вход первого из которых являетея входом номера масштаба устройства, а выходы первого и (Т+1)-го регистров — соответственно первым и вторым выходами элемента задержки.

Блок 5.) хранения констант предназначен для получения по входным величинам Re (0,1, ° ... („ -1 и о ;, поступающим соответственно на второй и первый входы блока, набора констант

И

g)- С, а блок 8 суммирования вычетов с помощью модульных сумматоров 18 и узла

19 формирования числа переполнений

25 определяет величины

И

4=1 )„ где

М. с .

1, k-1 ) )1(1

k-1 и у =1+ — n.

m )=1

-() Г тк1(Л) Мь, 5 )))

"(1, ("1 " -

М 5

5 — масштаб с номером е;

Т„-1

„(AI интервальный индекс числа А, связь которого с 1„ 1(А) определяется формулой п и

45 (А), ест 0< I „(4) (P т (я(= и

1с-1 1 (А(-rn Если р I (А) cn)

k-1- k-1 k

Устройство для масштабирования чи-5О сел в остаточной системе счисления работает следующим образом.

Остаточный код (е(„,d,...,с 1,) числа .А, подлежащего масштабированию, через входы 1. 1, 1.2,..., 1.k устройства принимается на входные регистры 3.1, 3.2,...,3.1с, а номер требуемого масштаба 5 через вход 2

1 )

2 -- 1, ";)ЕК; а блок 5.1 хранения констант - для получения по входным величинам

vI< (А) набора констант л

k k (Ä . „" е, „„ж устройства подается на элемент 4 задержки. После этого начинается первый такт работы устройства.

Номер е масштаба 5 с первого выхода элемента задержки 4 и цифра с ; кода числа А с выхода входного регистра устройства 3.1 поступают соответственно на первый и второй входы блока хранения констант 5.1 из его памяти считывается набор констант. Величины о(и и. с j-го !

1 и (%+1)-го выходов блока 5. i хранения констант поступают в блоки 7.1 и 8 суммирования вычетов соответственно через i-e их входы. В ходе очередных Т тактов блок 7.j получит

На первом такте работы устройства остатки с выхода входных регистров

3.1, 3.2,...,3.1с поступают также на соответствующие входы блока 6, который по истечении Т -го такта сформирует дополнительный кодТ 1(А) по л модулю 1)1„ интервального индекса ?„ „(А) числа А.

На (Т+1) -м. такте величина Р и I k„ (А) с второго выхода элемента задержки 4 и выхода блока 6 подаются соответственно на первый и второй входы блока 5.% хранения констант и из его памяти считывается набор констант, р-я компонента которого передается во вспомогательный регистр первой группы 9.р.

На (Т+2)-м такте модульный сумматор 10. j складывая по модулю ))) вычеты, сформированные на выходах блока 7.j суммирования и вспомогательного регистра 9.j, находит j-ю цифру .= )1,+й („ остаточного кода

1) числа, которая с выхода сумматора

) (п)1

10.) передается во вспомогательный регистр 12.j второй группы.

11401

П араллельно с этим величина у, сформированная на выходе числа пере-. полнений блока 8 суммирования вычетов, передается в реверсивный счетчик 13 через информационный его 5 вход, а вычеты V и 1 „с выхода результата. блока 8 н вйхога регистра 91„ подаются соответственно на первый и второй входы схемы сравнения 11 где вырабатываются признаки

Э

i1

О, если 1 + п, (— а, 1 4

1, в остальннх случаях, < 6б О, если М +и„,(—

Ь 11, в остальных случаях, Величины ь и Т с первого и вто1 2 рого выходов схемы сравнения 11 поступают соответственно на инкрементный и декрементный входы счетчика

13, в результате чего в нем формируется величина + Г„., -, представ- 20 ляющая собой поправку Г.

На заключительном (Т+3)-м такте работы устройства величины 8. и Г с выходов регистра 12.j и советчика

13 поступают соответственно на первый и второй входы сумматора коррекции 14.j который получает искомое

I значение Р. = +Г(е -й .цифры кода в остатках масштабирования А исходного числа А. Остаточный код

14 8

\ (4,,6,,...,К1,) с выходов сумматоров коррекции 14.1, 14. 2,... 14. % передается в выходные регистры 15.1, 15.2,...,15.1с, а затем снимается с выходов 16 ° 1, 16. 2, ..., 16 .f< устройства, На этом операция масштабирования числа заканчивается, Предлагаемое устройство для масштабирования чисел в остаточной системе счисления по сравнению с известным имеет более широкие функциональные возможности вследствие использования не одного, а целого набора положительных масштабов, единственным ограничением на выбор которых является принадлежность к диапазону системы с4исления. Кроме того, результируемый в устройстве алгоритм выполняется одинаково как для положительных, так и для отрицательных чисел. Все это существенно расширяет область применения устройства. Благодаря конвейерной струкТуре очередную операцию масштабирования можно начать уже по окончании первого такта предыдущей операции, что резко повышает пропускную способность предлагаемого устройства по сравнению с известным.

1 !40114

1140114

Составитель А.Клюев

Техред М.Надь Корректор М.Лемчик.Редактор Л.Пчелинская

Филиал ППП "Патент", r. Ултород, ул. Проектная, 4

Заказ 264/37 Тирам 7!О Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5