Устройство для умножения на коэффициенты

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 С 06 F 7 49

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1242925 (21) 3955638/24-24 (22) 19.09.85 (46) 07.03.87. Вюл. №- 9 (72) С. Л. Титов, А.И. Черняк, b, П. !ачнночка, Ю.Ф.Рошинский и E.Í.ÒHòîâà (53) 681. 325 (088. 8} (56) Авторское свидетельство СССР ,№ 1242925, кл. G 06 F 7/49, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ HA

КОЭФФИЦИЕНТЫ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении специализированных устройств, работающих в избыточной системе счисления. Цель изобретения — расширение области применения за счет умножения на коэффициенты, выраженные в двоичной форме.

Предлагаемое устройство содержит сумматор в избыточной системе счисления, сдвиговый регистр, два регистра коэффициента, два дополнительных регистра, два триггера, две группы элементов И и три элемента ИЛИ с соответствующими связями. Использование коэффициента в двоичной форме осуществляется путем преобразования его в унитарный код с последующей записью д в регистры коэффициента. 1 ил °

1 129538

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при построении специализированных устройств, работающих в избыточной системе счисления, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Ф 1242925, Цель изобретения — расширение области применения за счет умножения на коэффициенты, выраженные в двоичной форме °

На чертеже представлена функциональная схема устройства для умножения на коэффициенты.

f5

Устройство для умножения на коэф- фициенты содержит сумматор l в избыточной системе счисления, сдвиговый регистр 2, первый 3 и второй 4 регистры коэффициента, первую 5 и вто- Zo рую 6 группы элементов И, первый 7 и второй 8 элементы ИЛИ, вход 9 множимого, первую 10 и вторую ll шины задания коэффициента, установочный вход !2, тактовый вход 13, выход 14, 25 первый 15 и второй 16 Rs-триггеры, третий элемент ИЛИ 17, первый 18 и второй 19 регистры, вход 20 задания коэффициента, шину 21 параллельного . кода и шину 22 логического нуля, при- щ чем установочный вход !2 устройства соединен с входами установки в О сумматора 1 в избыточной системе счисления, сдвигового регистра 2, регистров 3 ы 4 коэффициента, RSтриггера 15, регистров 18 и 19 и с первым входом элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с входом установки в "1" RS-триггера 15 и с входом 20 задания коэффициента уст- 40 ройства, выход элемента ИЛИ 17 соединен с входом установки в "1" RSтриггера 16, вход установки в "О" которого соединен с выходом RS-триггера 15 и с входом управления записью регистра 18, выход К8-триггера 16 соединен с входом управления записью регистра 19, вход записи в младший разряд которого соединен с входом записи в младший разряд регистра 18 и с шиной 22 логического нуля устройства, тактовый вход 13 устройства соединен с тактовыми входами сумматора 1 в избыточной системе счисления, сдвигового регистра 2, регистров 18 и 19, вход 9 множимого устройства соединен с первым входом сумматора 1 в избыточной системе счисления, второй вход которого сое! 2 динен с выходам элемента ИЛИ 8, а выход сумматора 1 в избыточной системе счисления соединен с информационным входом сдвиговаго регистра 2, входы параллельной записи регистров

18 и 19 соединены соответственно с шиной 2! параллельного кода устройства, разрядные выходы регистра 18 соединены соответственно с информационными входами регистра 3 коэффициента, разрядные выходы регистра 19 соединены соответственно с информационными входами регистра 4 коэффициента, разрядные выходы которого соединены с первыми входами элементов И 6 группы, разрядные выходы регистра 3 коэффициента соединены с первыми входами элементов И 5 группы, вторые входы элементов И 5 и 6 групп соединены соответственно с разрядными выходами сдвигового регистра 2, выходы элементов И 6 группы соединены с входами элемента ИЛИ 8, выходы элементов И 5 группы соединены с входами элемента

ИЛИ 7, выход которого соединен с выходом 14 устройства °

Устройство осуществляет последовательный алгоритм умножения множимого на коэффициент вида

0.0....010...010...010..., — — — "—

М С+П С+П где М и С вЂ” целые числа;

П вЂ” максимальное число разрядов, на которое распространяется сигнал переноса в сторону старших разрядов.

Устройство работает следующим образом.

В начале каждого цикла умножения сигнал, поступающий с установочногб входа 12 на входы установки сумматора 1 в избыточной системе счисления и сдвигового регистра 2, производит их обнуление. Одновременно этим сигналом, поступающим на тактовые входы первого 3 и второго 4 регистров коэффициента, производится запись преобразованной формы коэффициента, которая была вычислена в предыдущем цикле умножения. Первая часть преобразованного коэффициента с выхода регистра 18 через первую шину 10 задания коэффициента записывается в первый регистр 3 коэффициента, а вторая часть преобразованного коэффициента с выхода регистра !9 че129538

На вход первого слагаемого сумматора 1 в избыточной системе счисления последовательно поступают биты числа множимого, начиная со старшего разряда. На выходе сумматора 1 в избыточной системе счисления формируется результат, который можно интерпретировать как результат умножения, так и как накапливающую сумму частичных произведений. Рассмотрим этот результат как сумму частичных произведений.

Сумма частичных произведений с выхода сумматора 1 в избыточной системе счисления поступает на информационный вход сдвигового регистра 2.

Записанная в сдвиговый регистр 2 информация в каждом такте вычисления продвигается в сдвиговом регистре 2 на один разряд. Так как выходы сдвигового регистра 2 соединены с вторыми входами одноименных элементов И второй группы элементов И 6, а на первые входы каждого из элементов И второй группы элементов И 6 поступает унитарный код второй части преобразованного коэффициента с выхода второго регистра 4 коэффициента, то на выходе только одного из элементов

И второй группы элементов И 6 присутствует сигнал, соответствующий значе35

3 рез вторую шину 11 задания коэффициента — во второй регистр 4 коэффициента.

Каждая из частей преобразованного коэффициента является унитарным ко- 5 дом. Позиция единицы во второй части преобразованного коэффициента, записанной во второй регистр 4 коэффициента, определяет число нулей С в коэффициенте, на который производит!

О ся умножение, а позиция единицы в первой части преобразованного коэффициента, записанной в первый регистр

3 коэффициента, определяет число нулей М в коэффициенте..

Затем с тактового входа 13 на тактовые входы сумматора 1 в избыточной системе счисления и сдвигового регистра 2 начинают поступать тактирующие, импульсы. Причем количество так20 тов в каждом цикле вычисления равно

К + П (К вЂ” разрядность множимого), что обусловлено задержкой распространения одноименных бит числа на выходе сумматора 1 в избыточной системе счисления относительно чисел на его входе на П тактов.

1 нию суммы частичных произведений, задержанной на С тактов (С определяется унитарным кодом второй части преобразованного коэффициента) по отношению к значению суммы частичных произведений на информационном входе сдвигового регистра 2. Сигнал с выхода второй группы элементов И 6 через второй элемент ИЛИ 8 поступает на вход второго слагаемого сумматора 1 в избыточной системе счисления.

Таким образом, суммарная задержка появления бит суммы частичных произведений на входе второго слагаемого сумматора 1 в избыточной системе счисления относительно появления одноименных бит множимого на входе первого слагаемого с учетом внутренней задержки сумматора в избыточной сис- теме счисления в П тактов составляет

С + П тактов.

Сумма частичных произведений, поступающая на вход второго слагаемого сумматора 1 в избыточной системе счисления, совместно с множимым, поступающим на вход первого слагаемого, участвуют в формировании новой суммы частичных произведений.

Рассмотрим результат вычисления сумматора 1 в избыточной системе счисления как произведение множимого на вторую часть преобразованного коэффициента.

Так как выходы сдвигового регистра 2 соединены с вторыми входами одноименных элементов И первой группы элементов И 5, а на первые входы каждого из элементов И первой группы элементов И 5 поступает унитарный код первой части преобразованного коэффициента с выхода первого регистра 3 коэффициента, то на выходе только одного из элементов И первой группы элементов И 5 присутствует сигнал, соответствующий значению произведения множимого на вторую часть преобразованного коэффициента, которое задержано на И тактов (11 определяется унитарным кодом первой части преобразованного коэффициента) по отношению к значению произведения множимого на вторую часть преобразованного коэффициента, которое присутствует на информационном входе сдвигового регистра 2. Учитывая, что в начале каждого цикла умножения сдвиговый регистр 2 обнуляется, то указанная процедура равносильна присваиванию старшим М

129538! разрядом произведения множимого на полный коэффициент (полное значение которого определяется первой и второй частями преобразованного коэффициента, хранящимся в первом и втором регистрах 3 и 4 коэффициента соответственно) нулевых значений, т.е. умножению произведения множимого на вторую часть преобразованного коэффициента на R, где R — основание системы счисления.

Сигнал произведения с выхода первой группы элементов И 5 через первый элемент ИЛИ 7 поразрядно поступает на выход 14 устройства.

После подачи на вход первого слагаемого всех К бит множимого сумматор 1 в избыточной системе счисления еще П тактов прОдолжает довычислять результат произведения. В течение этих П тактов на вход первого слагаемого сумматора I в избыточной систе-ме счисления необходимо подавать нули или сигнал, приводящий к формированию округления результата умножения. Конкретный вид сигнала определяется в зависимости от того, какая именно система счисления применяется.

В начале каждого цикла умножения сигнал, поступающий с установочного входа )2 на тактовые входы первого 3 и второго 4 регистров коэффициента, производит перезапись в них первой и второй частей преобразованного коэффициента, которые были вычислены в предыдущем цикле умножения, из соответственно.первого 18 и второго 19 регистров.

Одновременно этот сигнал, поступающий на входы установки первого 18 и второго 19 регистров, переводит последние в режим параллельной записи. С приходом на тактовый вход пер" вого и второго регистров 18 и 19 тактового сигнала с тактового входа 13 устройства в регистры 18 и 19 с шины

21 параллельного кода производится параллельная запись кода 00...001 (едийица в младшем разряде).

Сигнал, поступающий с установочного входа 12 устройства íà R-вход первого RS-триггера !5 и через третий элемент ИЛИ 17 на S-вход второго

RS-триггера 16, переводит первый RSтриггер 15 в нулевое состояние, а второй RS-триггер 16 — в единичное . состояние, После прекращения действия сигнала установки, поступающего с входа

12 устройства, нулевой потенциал, поступающий с выхода первого RS-триггера !5 на управляющий вход первого регистра 18, переводит последний в режим последовательной записи и сдвига, а единичный потенциал, поступающий с выхода второго RS-триггера 16 на управляющий вход второго регистра

19, переводит последний в режим хранения информации.

Затем одновременно с поступлением на вход сумматора 1 в избыточной сис15 теме счисления с входа 9 множимого последовательного кода множимого, тактируемого сигналами с тактового входа 13, на вход 20 задания коэффициента последовательно поступает код коэффициента, начиная со старших разрядов, на который производится умножение в следующем цикле умножения.

Б течение 1! тактов, пока на вход

20 задания коэффициента поступает M первых нулевых разрядов коэффициента, первый регистр 18 работает в режиме последовательной записи и сдвига информации. При этом логическая единица, записанная в него в такте установки устройства, последовательно продвигается в сторону старших разрядов, а младшие разряды заполняются нулями с входа последовательной запи35 си, который подключен к шине 22 логического нуля устройства.

В момент прихода на вход 20 задания коэффициента первой единицы в ,10 коде коэффициента потенциал "Лог.l" с входа 20 задания коэффициента поступает на импульсный S-вход первого

RS-триггера 15 и через третий элемент ИЛИ !7 на потенциальный Б-вход 5 второго RS-триггера !6 и не изменяет их состояние. В момент прихода на вход 20 коэффициента следующего нуля в коце коэффициента (после единицы в коде коэффициента всегда следует)

50 нуль) отрицательный перепад на импульсном S-входе первого КЯ-триггера !

5 переводит его в единичное состояния. Потенциал "Лог.l", поступающий с выхода первого RS-триггера 15 на

55 управляющий вход первого регистра 18, переводит последний в режим хранения информации. В этот момент времени формирование первой части преобразованного коэффициента заканчивается.

1295381

Составитель В.Гусев

Техред Л.Сердюкова

Корректор М. Демчик

Редактор И. Шулла

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 617/54

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

Передний фронт сигнала, поступающего с выхода первого RS-триггера 15

1 на импульсный R-вход второго RS-триггера 16 переводит его в нулевое состояние. Потенциал "Лог.0" с выхода второго RS-триггера 16 поступает на управляющий вход второго регистра 19 и переводит его в режим последовательной записи и сдвига информации.

В течение следующих П-С тактов до прихода следующей единицы в коде коэффициента (1) во втором регистре

19 происходит потактовый :сдвиг

"Лог.1", записанной в такте уста,новки устройства, в сторону старших разрядов и заполнение младших разрядов нулями с входа последовательной записи, подключенного к шине 22 логического нуля устройст- 20 ва.

В момент прихода на вход 20 зада- ния коэффициента второй единицы в коде коэффициента потенциал "Лог,1" с входа 20 задания коэффициента через третий элемент ИЛИ 17 поступает на

S-вход второго RS-триггера 16 и переводит его в единичное состояние, а потенциал "Лог.I" поступающий с его выхода на управляющий вход второго

30 регистра 19, переводит последний в режим хранения информации. На этом формирование обеих частей преобразованного коэффициента заканчивается.

Поступающий затем код на вход 20 за- 35 дания коэффициента на дальнейшую работу устройства влияния не оказывает. формула и з обретения

Устройство для умножения на коэффициенты по авт.св. Ф 1242925, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет умножения на коэффициенты, выраженные в двоичной форме, в него введены первый и второй RS-триггеры, первый и второй регистры и третий элемент ИЛИ, причем разрядные выходы первого и второго регистров соединены соответственно с первой и второй шинами задания коэффициентов устройства, входы управления записью первого и второго регистров соединены соответственно с выходами первого и второго RS-триггеров, выход первого

RS-триггера соединен с входом установки в "0" второго RS-триггера, вход установки в "1" которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с входом установки в "1" первого RS-триггера и является входом задания коэффициента устройства, тактовый вход устройства соединен с тактовыми входами первого и второго регистров, установочный вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, входом установки в "0" первого RS-триггера и входом установки первого и второго регистров, входы параллельной записи которых соединены соответственно с шиной параллельного кода устройства, входы записи в мпадший разряд первого и второго регистров соединены с шиной логического нуля устройства.