Вычислительное устройство

 

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый п -разрядный регистр значений коэффициентов, блок умножения, комбинационный сумматор и регистр результата, причем выходы комбинационного сумматора соединены с информационными входами регистра результата, выходы которого соединены с первой группой входов к;омбинационного сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходами блока умножения, первый вход которого соединен с выходом п -го разряда регистра значений коэффициентов, о т л и -ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения вычисления выражения , , 4|l- -3H у ц - значения элементов преобразованного массива; Х- - значения элементов исход ного массиваj а- - значения коэффициентов, k - число коэффициентов, 1|

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (!!) ((14С06 F 7 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3708703/24-24 (22) 11.03.84 (46), 23.09.85. Бюл. Я- 35 (72) А.В. Каляев, В.Ф. Гузик, Г.Н. Евтеев, В.В. Лисуненко, И.М. Криворучко и Б.С, Секачев (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 444193, кл. G 06 Р 15/34, 1974.

Шилейко А.В. Цифровые модели.

M. Энергия, 1964, с. 24 31.

Рабинер Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов.

M. Мир, 1978. (54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый !! .-разрядный регистр значений коэффициентов, блок умножения, комбинационный сумматор и регистр результата, причем выходы комбинационного сумматора соединены с информационными входами регистра результата, выходы которого соединены с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходами блока умножения, первый вход которого соединен с выходом !! -ro разряда регистра значений коэффициентов, о т л и -ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения вычисления выра ения ж

)+k-! jn 1+к 1 30! э

1;—

1=!. — значения элементов преобразованного массива;

Х вЂ” значения элементов исход)ф ного массива, а — значения коэффициентов, +к-g число коэффициентов, 1,(= 1, 2, ... — индексы элементов преобразованного массива, в него дополнительно введены (!! -1) блоков умножения, (!1-1) комбинационных сумматоров, (tl -1) регистров результатов, второй !! -разрядный регистр значений коэффициентов, два триггера, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, элемент НЕ, элемент задержки, три счетчика, два дешифратора, мультиплексор, блок сравнения, регистр числа коэффициентов, группа элементов ИПИ и три группы элементов И, причем вход .признака сброса устройства в исходное положение подключен к входам сброса первого и второго счетчиков, регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров значений коэффициентов, а также к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу признака окончания вычислений устройства, выход первого элемента ИЛИ соединен с входами сброса первого и второго триггеров, входы установки которых соединены соответственно с входом признака начала вычислений устройства и с выходом блока сравнения, инверсный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к входу синхронизации устройства и к синхронизирующим входам первого и второго регистров значений коэффициентов, выход пер 1 вого элемента И соединен с синхронизирующим входом регистра числа коэффициентов и со счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с входами перв6го дешифратора, первый, второй и третий выходы которого соединены с входом разрешения записи регистра числа коэффициентов первого и второго регистров значений коэффициентов соответственно, прямой выход первого триггера соединен с входами разрешения сдвига первого и второго регистров значений коэффициентов, выход 3 -го разряда (I = 1, 2, ..., n -1) первого регистра зна чений коэффициентов соединен с пер.-. вым входом б -ro блока умножения, выходы которого соединены с первой группой входов м -ro комбинационного сумматора (м= 2 -И), выходы которого соединены с информационными входами 1 -го регистра результата, выходы которого соединены со второй группой входов М -ro комбинационного сумматора, выход

k-ro разряда (к = 1, 2, ..., и ) второго регистра значений коэффициентов соединен с вторым входом 0 -го блока умножения и с входом переноса младшего разряда N -ro комбинационного сумматора, ввмоды которогп соединены с -й группой информационных входов мультиплексора, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы, а группа управляющих входов муЛьтиплексора соединена с выходами второго дешифратора, входы которого соединены с выходами второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подклю " чен к входу синхронизации устройства, второй вход второго элемента

И соединен с прямым выходом первого триггера и с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с информационными входами регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров

80833 значений коэффициентов и подключены к группе информационных входов устройства, выходы элементов И второй группы соединены с входами множимого блоков умножения, выход второго элемента И через элемент НЕ соединен с первыми входами элементов

И третьей группы, а второй вход

k -ro элемента И третьей группы соединен с к-м выходом второго дешифратора, вь|ходы элементов И третьей группы соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами сброса регистров результатов, синхронизирующие входы которых соединены с вьмодом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, а выход третьего элемента И соединен с синхронизирующим входом третьего счетчика, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами регистра числа коэффициентов, а вьмод соединен с входом установки второго триггера и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом признака сброса устройства в исходное положение, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки в "g" третьего счетчика, прямой вьмод второго триггера соединен с вторыми входами элементов

И первой группы и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход четвертого элемента И подключен к выходу выдачи импульсов сопровождения устройства, а выходы .элементов И первой группы соединены с информационными выходами устройства, выход признака сбоя устройства подключен к четвертому выходу первого дешифратора, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены с выходом первого элемента ИЛИ.

1180883

5 !

О !

30

45

Изобретение относится к вычисли= тельной технике и предназначено для использования в системах цифровой обработки информации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения вычисления выражения вида

1+1+

У = - а ° ° x

1 1 . 1kgt) д(1 где . < = 1, 2, ..., К вЂ” числа коэффициентов .

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — пример реализации блока умножения, на фиг. 3 — пример реализации комбинационного сумматора.

Устройство (фиг. 1) содержит первый триггер 1, первый элемент

ИЛИ 2, первый элемент И 3, первый суммирующий счетчик 4, первый дешифратор 5, регистр 6 числа коэффициентов, первый регистр 7 значений коэффициентов, второй регистр

8 значений коэффициентов, !! блоков

9 умножения, !! комбинационных сумматоров 10, !! регистров 11 результатов, мультиплексор 12, первая группа элементов И 13, второй дешифратор 14, второй суммирующий счетчик 15, второй элемент И 16, элемент НЕ 17, вторая группа элементов И 18, группа элементов

ИЛИ 19, третий элемент И 20, четвертый элемент И 21, третий суммирующий счетчик 22, блок 23 сравнения, второй триггер 24, элемент 25 задержки, второй элемент ИЛИ 26, третья группа элементов,И 27.

Кроме того, устройство содержит вход 28 пуска устройства, вход 29 сигнала конца массива, вход 30 признака сброса, вход 3 1 импульсов сопровождения данных, информационные входы 32, информационные выходы 33, выход 34 импульсов сопровождения данных и выход 35 сбоя устройства.

Блок 9 умножения (фиг. 2) содержит группу элементов ИЛИ 36, первую группу элементов. И 37, вторую группу элементов И 38, группу элементов НЕ 39, группу входов 40 мно.жимого, первый вход 41 значения множителя, второй вход 42 значения множителя и группу информационных выходов 43.

Комбинационный сумматор (фиг. 3) содержит If одноразрядных .трехвходовых сумматоров 44, первую группу входов 45, вторую группу входов

46, вход 47 коррекции и группу выходов 48.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы подачей сигнала на вход 30 сброса производится установка устройства в исходное состояние. При этом сигнал с входа 30 устанавливает в нулевое состояние регистры 6-8. счетчики 4 и 15, а пройдя через элемент

ИЛИ 26, устанавливает в нулевое состояние счетчик 22. Кроме того, пройдя через элемент ИЛИ 2, сигнал сброса с входа 30 устанавливает в нулевое состояние триггеры 1 и

24, а пройдя с выхода элемента

ИЛИ 2 через элементы ИЛИ 19 группы, этот сигнал устанавливает в нулевое состояние регистры 11.

Затем производится ввод начальных данных. При этом на вход 31 устройства поступает импульс, который проходит через открытый элемент И 3 (так как триггер 1 установлен в нулевое состояние) на счетный вход суммирующего счетчика 4

Ф и по заднему фронту устанавливает этот счетчик в состояние, равное единице. В результате на первом выходе дешифратора 5 появляется-единичный сигнал, который поступает на вход управления записью регистра

6. В следующем такте на информационные входы 32 устройства подается параллельным кодом значение числа коэффициентов а „„, равное (+к-!

k(j =1,1yf>... +! -l), и одновременно на вход 31 подается импульс, который проходит через открытый элемент И 3 на вход синхронизации регистра 6 и осуществляет запись в этот регистр значения числа коэффициентов (К), поступающего с входов 32 устройства на информационные входы этого регистра, а по заднему фронту этого импульса счетчик 4 устанавливается в состояние, равное двум.

В результате на втором входе дешифратора 5 появляется единичный сигнал, который поступает на вход упра&ления записью. регистра 7. В следующем такте на входы 32 устройз 11 ства поступают положительные значения коэффициентов а +к (коэффици1+к-,1 енты а представляются в тернар1 к-1 ной системе кодирования, т.е. принимают значения +1, О, -1, поэтому и различают положительные значения коэффициентов, когда а;„„ +1, 1 к- и отрицательные значения, когда а.;,„ = -1). Сопровождающий эти данные ймпульс, подающийся на вход 31, поступает на вход синхронизации регистра 7 и осуществляет запись в этот регистр положительных значений коэффициентов а „, а по заднему

s+К- фронту этого импульса счетчик 4 устанавливается в состояние, равное трем.

В результате на третьем выходе дешийратора 5 появляется единичный сигнал, который поступает на вход управления записью регистра 8 . В слет„-ующем такте на входы 32 устРоиства поступают отрицательные значения коэффициентов а; „, а

=опровожцающий эти значения импульс сопровождения, подающийся на вход

31, поступает на вход синхронизации регистра 8 и осуществляет запись в этот регистр отрицательных значений коэффициентов а; „,, à IIO заднему Фронту этого импульса счетчика 4 устанавливается в состояние, равное четырем. Если на этапе ввода на входы 32 устройства поступают еще какие-либо данные, сопровождаемые импульсом сопровождения, то этот импульс сопровождения проходит с входа 31 на счетный вход счетчи" ка 4 и перебрасывает его по заднему фронту в следующее состояние, равно". пяти. В результате на четвертом выходе дешифратора 5 йоявляется единичный сигнал, который поступает на выход 35 устройства как сигнал сбоя устройства при вводе и процесс ввода начальных данных осуществляется заново. Если начальные данные будут введены без сбоя, то после их ввода начинается процесс решения.

Осуществляется это следующим образом. На вход 28 устройства подается сигнал "Пуск", который поступает на единичный вход триггера 1 и перебрасывает его в единичное состояние. В результате на нулевом выходе этого триггера появляется нулевой сигнал, который

80883 4 закрывает элемент И 3, завершая тем самым процесс ввода начальных данных в устройство, а на единичном выходе триггера 1 появляется единичный сигнал, который открывает элементы И 27 третьей группы, элемент И 16 и поступает на вход разрешения сдвига регистров 7 и 8. После этого на информационные входы

10 32 устройства начинает поступать массив данных х, х, сопровождае61 ° мых импульсами сопровождения, поступающими на вход 31 устройства.

Причем в первом такте на входы 32

15 поступает параллельным кодом значение первой величины х 1 которое проходит через открытые элементы

И 27 группы и поступает на. входы множимого всех блоков 9 умножения, 20 на входы множителя которых поступают значения коэффициентов а .

1+ к-1 ф, О, -1) из регистров 7 и 8.

В результате, если значение коэффициента, поступающее на 8 -й

2S блок 9 умножения, (3 = 1, 2, О) является положительным, т.е. а

= +1, то это значение коэффициента . а поступает с 8 -го выхода регистра

7 через вход 41 блока 9 на элементы

И 37 группы и пропускает значение первого элемента массива Х,1 через элементы И 37 группы и через элементы ИЛИ 36 группы на выходы 43 блока без изменения, что соответствует

3S умножению значения Х „, íà à g = +1.

Если же значение коэ6Аициента, поступающее на (-й блок 9 умножения является отрицательным, т.е. а =

= -1, то это значение коэффициента . а поступает с Р -ro выхода регистра

8 через вход 42 блока 9 на входы элементов И 38 группы и пропускает обратный код значения — Х с выходов

И элементов НЕ 39 группы через эти

45 элементы И 38 группы и через элементы ИЛИ 36 группы на выходы 43 блока

9, что соответствует умножению значения К - на а = -1 в обратном коде, а для образования дополнительного

50 кода произведения Х1,- а р через вход коррекции 47 8 -ro сумматора 10, на входы которого поступает результат умножения Х на а = -1 в обратном коде, поступает в младший разряд сумматора 10 в качестве единицы коррекции значение а р = -1 с 0 -ro выхода регистра 8. В результате на выходе этого сумматора 10 получает1180883 ся значение произведения Х íà a = н

= -1 в дополнительном коде. Если же значение коэффициента, поступающее на 3 -й блок 9 умножения, равно нулю, т.е. а = О, то единичные сигналы на входах 41 и 42 этого блока умножения 9 отсутствуют, элементы

И 37 группы и И 38 группы закрыты и результат умножения значения 1я на этот коэффициент а = 0 равен нулю.

Таким образом, в первом такте при поступлении значения первой величины массива данных Хв на входы блоков 9 умножения происходит умножение этого значения на коэффициенты а и произведения х ар постуб пают на входы б -х сумматоров 10, а так как на вторую группу входов сумматоров 10 с выходов регистров

11 поступают нулевые значения, а регистры 11 предварительно устанавливаются в нулевое состояние, то произведения х,"а проходят через сумматоры 10 без изменения (эа исключением случая, когда ag = -1 и в сумматоре к обратному коду произведения х1 ° а добавляется в младший разряд единица, переводящая это про. изведение в дополнительный код) и поступают на информационные входы регистров 11, а так как на вход синхронизации регистров 11 поступает через открытый элемент И 16 импульс сопровождения значения х», то по этому импульсу в эти регистры 11 происходит запись произведений К1 а . Одновременно импульс сопровождения с выхода элемента И 16 поступает на счетный вход счетчика

15 и по переднему фронту перебрасывает его в состояние, равное единице. В результате на соответствующем выходе дешифратора 14 появляется единичный сигнал, который поступает на управляющий вход мультиплексора 12 и разрешает поступление на выход этого мультиплексора значения произведения 1(„ а, получившегося на,выходе первого сумматора 10.

Кроме того, этот единичный сигнал„с выхода дешифратора 14 посту-. пает на вход первого элемента И 18 группы, а по окончанию импульса сопровождения на выходе элемента

НЕ 17 появляется единичный сигнал, который проходит через этот откры- тый первый элемент.И 18 группы, через первый элемент ИЛИ 19 группы на вход установки нуля первого регистра 11 группы и устанавливает его в нулевое состояние. Кроме того, импульс сопровожде-.ия значения (, проходит с входа 31 на входы синхронизации регистров 7 и 8, а

10 величин мас "ива производятся аналогично описанному выше.

В течение первых (к-1) тактов никаких значений на выходы устройства выдаваться не будет, так как так как на вход разрешения сдвига этих регистров поступает разрешающий, сигнал с выхода триггера 1, то этот импульс сопровождения сдви15 гает на один разряд значения коэффициентов в этих регистрах 7 и 8, причем значение последнего коэдЪициента а к в случае, если к = И с выхода последнего разряда пере20 записывается в первый разряд регистров 7 и 8. В результате в следующем такте на входы множителя первого блока 9 умножения группы поступает значение коэффициента а к, на вхо25 цы множителя второго блока 9 — значение а, на входы множителя тре У тьего блока 9 — значение а и т.д., и пост-пившее второе значение х е умножается на соответствующий ко30 эффициент а 1, .а поступив. на входы сумматоров 10 новые произведения. х y> - a, npocy mvroTcs c предыдущим произведением х„° à g, и по импульсу сопровождения значения х.

2t

35 получившаяся сумма п оиэве енин записывается в регистры 11. А так -:. как одновременно этот "импульс сопровождения устанавливает счетчик

15 в состояние, равное двум, то на соответствующем выходе дешифратора

14 появляется единичный сигнал, который обеспечивает подключение к выходу мультиплексора 12 значения х «e z + х,. а < с выхода второго сумматора 10 группы и по окончании импульса сопровождения обеспечивает установку в нулевое состояние второго регистра 11 группы, в который записывается эта сумма произведений, а в регистрах 7 и 8 происходит сдвиг значений коэффициентов а

6 еще на один разряд. Дальнейшие операции над поступающими значениями

7 11 элементы И 13 группы и элемент И 20 закрыты и производится загрузка устройства. И лишь в к-м такте значение счетчика 22, подсчитывающегс количество импульсов сопровождения, поступающих с выхода элемента И 16 ° через открытый элемент И 21, совпадает со значением числа коэффициентов, записанным в регистр 6, и в результате на выходе блока 23 сравнения появляется единичный сигнал, который перебрасывает триггер 24 в единичное состояние, а задержавшись н такт на элементе 25 задержки, проходит через элемент ИЛИ 26 и сбрасывает счетчик 22 в нулевое состояние. В результате триггер 24 закрывает элемент И 21, открывает элементы И 13 группы и элемент И 20 и значение к-го сумматора а х, + я

80883 8

+ ° ° ° + а, Ху.1 = у11, IIOCT rraeuree через мультипле. сор 12 по управляющему сигналу из дешифратора

14, проходит через открытые элементы И 13 группы на выходы 33 устройства, а через открытый элемент И 20 на выход 34 устройства поступает импульс сопровождения вычисленного значения ун . В следующем такте на

10 вьгходы 33 устройства поступает значение у и т.д. После того, как на входы 32 устройства проходит последнее значение массива переменных.х, на вход 29 поступает сигнал конца массива, который проходит через элемент ИЛИ 2 и сбрасывает в нулевое состояние триггеры 1 и 24 и регистры 11, заканчивая тем саум процесс вычислений в устрой2п стве.

1180883

ФАЗ

Составитель С ° Куликов

Редактор Г. Волкова Техред M.Ãåðãåëü Корректор М.Поко

Заказ 5926/47 Тирак 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

%. илиад ППП "Патент", r. Уагород, ул. Проектная, 4