Устройство для умножения

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при разработке-быстродействующих устройств для умножения десятичных чисел. Целью изобретения является сокращение количества обо- , рудования устройства. Цель достигнута за счет введения в устройство блока объединения, состоящего из m групп элементов ИЛИ, причем уз.лы умножения на шесть и узлы суммирования вьшолнены двоичными. При этом выходы двух старших подгрупп каждой из m групп вьгходов блока формирования частичных произведений подключены к входам соответствующей группы элементов ИЛИ, выходы которой подключеге 1 к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов . Выходы тетрад с первой по предпоследнкяо блока двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов суммирования , выходы которых подключены к SS входам соответствующих преобразовате (Л лей ДВО1ГЧНОГО кода в десятичный, выходы которых подключены к входам разрядов блока десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, 2 ил. N9 О5 to 4i 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„126248!

А1 (5ц 4 G 06 F 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3853744/24-24 (22) 05.02,85

:(46) 07.10.86.Бюл. N- 37 (71) Минский радиотехнический институт (72) А.А.Шостак (53) 681.3 (088.8). (56) Авторское свидетельство СССР № 1035600, кл. G 06 F 7/52, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1229757, кл. G 06 F 7/52, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОУ(ЕНИЯ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при разработке быстродействующих устройств дпя умножения десятичных чисел. Целью изобретения является сокращение количества обо-, рудования устройства. Цель достигнута за счет введения в устройство блока объединения, состоящего из m групп элементов ИЛИ, причем узлы умножения иа шесть и узлы суммирования выполнены двоичными. При этом выходы двух старших подгрупп каждой из m групп выходов блока формирования частичных произведений подключены к входам соответствующей группы элементов ИЛИ, выходы которой подключены к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов. Выходы тетрад с первой по предпоследнюю блока двоичного суммирования подключены в соответствии со зна. чениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов суммирования, выходы которых подключены к входам соответствующих преобразовате- лей двоичного кода в десятичный, вы- %Ф У ходы которых подключены к входам раз- С рядов блока десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов. 2 ил.

IaaaL

1262481

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- зовано при разработке быстродействующих устройств для умножения десятичных чисел.

Цель изобретения — сокращение количества оборудования устройства, На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для умножения; на фиг. 2 — функциональная схема блока объединения при m=2, Устройство для умножения содержит (фиг.l) регистры 1-3 соответственно

«»«ножимого, множителя и произведения, блок 4 формирования кратных множимого, блок 5 формирования частичных произведений, блок 6 объединения, блок 7 двоичного суммирования, блок 8 суммирования тетрадных переносов, блок 9 коррекции и блок 10 десятичного суммирования. Блок 8 содержит узлы 11, -11 „ суммирования тетрадных переносов, блок 9 содержит узлы 12„12, умножения на шесть, узлы 13„

13, суммирования и преобразователи 14, -14,,, двоичного кода в десятичньй . Выходы разрядов регистра 2 множителя подключены к входам первой группы блока 5 формирования частичных произведений, выходы разрядов регистра 1 множимого подключены к входам блока 4 формирования кратных множимого, выходы 15,-15, групп с первой по четвертую которого подключены к входам групп со второй по пятую соответственно блока 5 формирования частичных произведений, выходы 16„, 16 двух мпадших подгрупп каждой из ш

1 групп выходов 16 -16 которого подключены к входам блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, а выходы 16д, 16 двух старших подгрупп каждой из

1»т

m групп выходов 16 — 16 подключены к входам блока 6 объединения, выходы

17, -17 которого подключены к входам блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы 18,-18, тетрадных пере" носов блока 7 двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к входам соответствующих узлов 11» -1 1, суммирования тетрадных переносов, выходы которых подключены к входам соответствующих узлов 12,-12, умножения на шесть, выходы которых подключены к первым входам соответствующих узлов

«5

l 3 - l 3>,, c «»MHpo«» ««H»«, Hb«xo««b» l 9 !

9Ä,, тетрад с первой по предпоследнюю блока 7 двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлог, 13 -13

1 2 т -1 суммирования, выходы которых подключены к входам соответствующих преобразователей 14„ — 14,, двоичного кода в десятичный, выходы которых подключены к входам разрядов блока 10 десятичного суммирования в сост,-,етствии со значениями весов разрядов, выход 19 последней «етрады блока 7 двоичного суммирования подключен к входу старшего разряда блока !0 десятичного cуммирования, въ!ходы которо

ro подключены к входам регистра 3 произведения, выходы десятичных переносов узлов 11 суммирования тетрадных переносов подключены к входам переносов последующих узлов 11 суммирования тетрадных переносов. Блок 6 содержит группы элементов ИЛИ 20.

Регистры 1 и 2 предназначены для хранения m-разрядных десятичных сомножителей, в регистр 3 произведения записывается 2m-разрядное десятичное произведение.

Блок 4 предназначен для формирования двухкратного, четырехкратного

1 и восьмикратного множимых и может быть реализован как и в известном устройстве, на трех последовательно соединенных узлах удвоения. На выходы 15, первой группы блока 4 подается однократное множимое непосредственно с выходов регистра 1 множимого, на выходах 15> второй группы блока 4 формируется двухкратное множимое,на выходах 15 третьей группы — четырехкратное множимое и на выходах 15 „ четвертой группы — восьмикратное мно1 жимое.

Блок 5 предназначен для формирования частичных произведений и содержит 4ш групп двухвходовых элементов

И. На выходах элементов И одной группы образуется одно частичное произведение, а всего в блоке 5 образуется 4ш частичных произведений. Это связано с тем, что в устройстве формируются четыре частичных произведения множимого на каждую десятичную цифру m-разрядного множителя. Эти четыре частичных произведения образуют одну группу выходов 16, 16», 16„ и

16«« блока 5 (1

f подается частичное произведение множимого па значение двоичного разряда о с весом 2 =1 i-й тетрады множителя, I на выходы 16 второй подгруппы i H

2 группы поступает частичное произведение множимого на значение двоичного

1 разряда с весом 2 =2 1-й тетрады мноt

1 жителя, на выходы 16 и 6 третьей

8 l0 и четвертой подгруппы i rðóïïû подаются частичные произведения множимого на значения двоичных разрядов с весами соответственно 2 =4 и 2 =8 i-й

3 тетрады множителя.

Блок 6 предназначен для объединения частичных произведений, которые

1 t подаются на выходы 16,, 16s. третьей .и четвертой подгрупп i-й группы выходов 16 блока 5, в одно частичное произведение, поступающее на выход

17; блока 6. Такое объединение возможно, так как в десятичной системе счисления при использовании кода "8421" на выходах 16 и !6 блока 5 не могут одновременно образоваться два значащих частичных произведения (одно из этих частичных произведений обязательно будет нулевым, когда другое принимает некоторое значение, отличное от нуля). На фиг. 2 изображена функциональная схема блока 6 объединения для случая, когда количество тетрад разрядов множимого и множителя равно двум (m = 2 ). .Блок 6 содержит две группы элементов ИЛИ 20. 35

Блок 7 двоичного суммирования предназначен для параллельного сум мирования 3m десятичных частичных произведений, сформированных с помощью блоков 5. . 40 и 6 и поступающих на входы блока 7 в соответствии со значениями весов их разрядов. На выходах 19, -19, блока 7 формируется 2m тетрад двоичной суммы в однорядном коде, а на выхо-. ды 18,-18 „, из блока 7 поступают тетрадные переносы. Например, на выход 18 подаются только все те пере1 носы, которые образуются в первой наименее значимой тетраде блока 7 gO при двоичном суммировании в нем десятичных частичных произведений и кото" рые должны поступить и поступают в его соседнюю более старшую тетраду для правильного формирования двоич- Ы ной суммы на его выходах 19, -19,„, .

Переносы, которые возникают н первой тетраде блока 7 и в ней же используются, на его выход 18, не должны подаваться. Тетрадные переносы, значения которых поступают на выходы 18

I82, блока 7, могут быть как одноразрядными двоичными числами, так и многоразрядными (двухразрядными,трех,разрядными или четырехразрядными двоичными числами). Последнее имеет место, например, при использовании в блоке 7 двоичного суммирования многовходовых параллельных счетчиков с целью увеличени» его быстродействия.

Блок 8 суммирования тетрадных переносов содержит узлы 11, -11, суммирования, каждый из которых осуществляет двоичное суммирование тетрадных переносов, формируемых только в одной тетраде блока 7.Например, узел

llm производит суммирование только тех тетрадных переносов, которые образуются в m-й тетраде блока 7 двоичного суммирования и обязательно передаются в его (m+1)-ю тетраду.

С целью уменьшения значений двоичных сумм, формируемых на выходах узлов 11,-11 блока 8 суммирования тетрадных переносов при умножении в устройстве чисел большой разрядности, узлы 11 -11, суммирования тетрадных переносов соединены цепью десятичного переноса. Это позволяет существенно упростить блок 9 коррекции и блок 10 десятичного суммирования.

Для обеспечения при этом высокой скорости работы блока 8 значения десятичных переносов узлов 11, -11 2пз - 2 должны зависеть только от значений суммы поступивших на их входы тетрадных переносов с равновесовых выходов

18,-18 2 блока 7 и не зависеть от значений их входных переносов. А это означает, что десятичньй перенос, сформированный на выходе переноса

j-ro узла 11 (l zj c 2m — 2) поступает на вход переноса (j+I)-го узла 1! и в нем обязательно локализуетСя, т.е. этот перенос не может вызвать сигнал десятичного переноса из (j +I)-го узла 11, который в свою очередь мог бы вызвать сигнал переноса из (j+2)-го узла 11 и т.д. Формирование десятичных переносов в блоке 8 может быть организовано по-разному, в частности оно может быть следующим: если на вход j-го узла ll поступает с выхода 18j блока 7 число одноразрядных тетрадных переносов

I06N 20, то Hà его выходе переноса

1262481 образуется перенос, равный едини.:е; если 20 М 30, то формируется:;еренос, равный двойке и т.д. Газумее1ся, что при этом должны корректироваться определенным образом выходные двоичные суммы узлов 11 — 11, бло ?г .2 ка 8. При такой организации десятичных переносов в блоке 8 суммирования тетрадных переносов для значений

m -16 на выходах узлов 11 — 11, не ? т могут сформироваться двоичные суммы, значения которых превышают одиннадцать (1011).

Блок 9 коррекции содержит узлы

12,-12 двоичного умножения на шесть, узлы 13,-13,, двоичного суммирования и преобразователи 14„—

14?„„ двоичного кода в десятичный.

По значениям сумм тетрадных перейосов, полученных на выходах узлов 20

11, -11„, блока 8, в блоке 9 с помощью узлов 12,-12 умножения на

1 ?го -! шесть формируются коррекции для результата, образовавшегося на выходах

19, -19,,„ тетрад блока 7 двоичного суммирования. Такой принцип формирования коррекции объясняется тем,что при двоичном суммировании в блоке 7 десятичных частичных произведений для получения правильного конечного результата необходимо всякий раз,когда возникает одноразрядный перенос из тетрады, корректировать эту тетраду путем добавления к ней числа "6". и

С целью увеличения быстродействия и 3S сокращения количества оборудования это добавление числа "6" в блоке 7 двоичного суммирования не производится. Вместо этого в блоке 8 суммирования тетрадных переносов для каждой 40 весовой позиции блока 7 подсчитывается число тетрадных переносов, IIo значению которого в соответствующем узле 12 умножения на шесть блока 9 формируется правильная коррекция. 45

В блоке 9 с помощью узлов 13

13, осуществляется равновесовое двоичное подсуммирование значений коррекций, образованных на выходах узлов 12, — 12 умножения на шесть, 50, 2r -! к значениям соответствующих тетрад блока 7, сформированных на его выходах 19., -19,,,. Образовавшиеся при этом на выходах узлов 13, -13, двоичные суммы преобразуются на соответ-55 ствующих узлах 14,-14 „ в десятичные. Предполагается, что на выходах узлов !1,-11,, блока 8 не может быть сформирована двоичная сумма тетраднь.х переносов, большая чем 1110 (это может быть обеспечено практичес- ки во всех случаях путем соответствукп:(Eго построения цепи десятичного переноса блока 8), тогда на выходах узлов 12 †!2, не может быть сформировано двоичное произведение, большее чем 1110xll0 = 1010100, следонзтельно, на вь.ходах узлов 13 -13 не может образоваться двоичная сумма, превышающая значение 1010100 +

+ llll = 1100011, а поэтому на выходах узлов 14 -14 преобразования

1 ? m-1 двоичного кода в десятичный не может быть сформирован десятичный результат, максимальное значение которого превышает значение 99 ° Таким образом, на выходах блока 9 коррекции формируется правильное десятичное произведение исходных сомножителей, но только в двухрядном коде (в виде двух чисел).

Совокупность узлов 12-14 одного разряда блока 9 коррекции может быть реализована по соответствующей таблице истинности в виде малоразрядного быстродействующего ПЗУ небольшой емкости, например, на серийно выпускаемых ПЗУ емкостью 256 х 8 бит.

В качестве блока 10 десятичного суммирования, как и в известном уст-. ройстве, может быть использован быстродействуищий двухвходовой десятичный сумматор, преобразующий двухрядный код десятичного произведения в однорядный.

Устройство работает следующим образом.

Одновременно либо последовательно во времени в регистры 1 и 2 соответственно множимого и множителя загружаются m-разрядные десятичные сомножители. После загрузки множимого в регистр 1 в блоке 4 формируются кратные множимого, которые с его выходов

15, -15 поступают на соответствующие группы входов блока 5, в котором образуется 4та частичных произведений в десятичном коде, из которых 2m частичньх произведений непосредственно поступают на входы блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов с выходов

16,, 16 блока 5(1

16, 16 блока 5 предварительно ло9 даются в блок 6, в котором оии объе12624 диняются в rn частичных произведений и которые с его выходов 17„ -17 так-- же поступают на входы блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов. В блоке 5

7 осуществляется быстрое суммирование 3m десятичных частичных произведений как двоичных чисел и, по возможности, параллельно в блоке 8 формируются суммы тетрадных переносов, образованных на выходах 18,-18 блска 17 двоичного суммирования, по которым в дальнейшем в блоке 9 корректируется результат, сформированный на выходах 19,-19 тетрад блока 7. Образованное в двухрядном коде на выходах блока 9 десятичное произведение сомножителей преобразуется в блоке 1О десятичного суммирования к однорядному коду, который и записы->о вается в регистр 3 произведения.

Формула изобретения

Устройство для умножения, содержа-25 щее регистры множимого, множителя и произведения, блок формирования кратных множимого, блок формирования частичных произведений, блок двоичного суммирования, блок суммирования тет- 30 радных переносов, блок коррекции и блок десятичного суммирования, причем блок суммирования тетрадных переносов содержит узлы суммирования тетрад. ных переносов, блок коррекции содер- З5 жит узлы умножения на шесть, узлы суммирования и преобразователи двоичного кода в десятичный, при этом выходы разрядов регистра множителя подключены к входам первой группы блока 4g формирования частичных произведений, выходы разрядов регистра множимого подключены к входам блока формирования кратных множимого, выходы групп с первой по четвертую которого подключены к входам групп с второй по пятую соответственно блока формирования частичных произведений, выходы двух младших подгрупп каждой из ш

81 8 групп выходов которого (m — количество тетрад разрядов множимого и множителя) подключены к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, BbIxoды тетрадных переносов блока двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к входам соответствующих узлов суммирования тетрадных переносов,выходы которых подключены к входам соответствующих узлов умножения на шесть, выходы которых подключены к первым входам соответствующих узлов суммирования, выход последней тетрады блока двоичного суммирования подключен к входу старшего разряда блока десятичного суммирования, выходь которого подключены к входам регистра произведения, выходы десятичных переносов узлов суммирования тетрадных переносов подключены к входам переносов последующих узлов суммирования тетрадных переносов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения количества оборудования, оно содержит блок объединения, состоящий из m групп элементов ИЛИ, узлы умножения на шесть и узлы суммирования выполнены двоичными, причем выходы двух старших подгрупп каждой из m групп выходов блока формирования частичных произведений подключены к входам соответствующей группы элементов ИЛИ, выходы которой подклю» чены к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы тетрад с первой по предпоследнюю блока двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов суммирования, выходы которых подключены к входам соответствующих преобразователей двоичного кода в десятичный, выходы которых подключены к входам разрядов блока десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов.

1262481

Составитель A,Êëþåâ

Техред Л.Сердюкова.Редактор Г.Волкова

Корректор М.Самборская

Заказ 5428/46 Тираж 6?1

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4