Матричный умножитель

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных и универсальных быстродействующих цифровых вычислительных устройствах. Цель изобретения - упрощение устройства. Новым в матричном умножителе, содержащем блок 1 кодирования множителя, блок 4 формирования частичных произведений, блок 5 суммирования частичных произведений, является введение блока 6 инверторов, которое позволило использовать в устройстве иной алгоритм размножения знака суммы частичных произведений, привело к упрощению устройства и повышению технологичности его изготовления. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st2s G 06 F 7/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ьь

-ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 1

2"..

P0,0 ° °

Р10"

Р0,0

Р1,0"

P0,0 . °

P1,0 ...

P0,0 ", Р1,0 "°

P0,0 ...

РО,О "

Р,1-2,0

P J-1,0 (21) 4453299/24 (22) 29.06.88 (46) 30,08,91. Бюл, и 32 (71) Ленинградский электротехнический институт им. B.È.Óëüÿíoâa (Ленина) (72) Л.А.Шумилов, И.С,Зуев, С.З.Миронов и

В.Г,Мистюков (53) 681,325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 932489, кл. 6 06 F 7/52, 1980, Ware F.À., QcAlliester W.H, 64 — Bit

MonoIitic Floating Point Processors, lEgE

Journal o

15, р. 898 — 906, 1982. (54) МАТРИЧНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аппаратной реализации умножения чисел, представленных в дополнительном коде, в специализированных и универсальных быстродействующих цифровых вычислительных устройствах.

Целью изобретения является упрощение устройства, „„. Ы„„1674110 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных и универсальных быстродействующих цифровых вычислительных устройствах. Цель изобретения— упрощение устройства. Новым в матричном умножителе. содержащем блок 1 кодирования множителя, блок 4 формирования частичных произведений, блок 5 суммирования частичных произведен ий, я ел яется в ведением блока 6 инверторов, которое позволило использовать в устройстве иной алгоритм размножения знака суммы частичных произведений, привело к упрощению устройства в целом и повышению технологичности его изготовления. 4 ил.

Сущностью изобретения является использование нового алгоритма размножения знака суммы частичных произведений, заключающегося в следующем.

При умножении на К разрядов чисел, представленных в дополнительном коде, . старшая {"знаковая") часть массива частичных произведений будет иметь вид:

2-к(2-з) -1 2-к (л - 22 2 -iI (J-1)-1 2-к Р-1) 1674110 где) = ФЦ вЂ” 3) — номер частичного произведения() =) -» (), M

Р),о — значение знакового разряда j-го частичного произведения. 5

Сумма "знаковых" разрядов частичных произведений определяется выражением оgg2 +2-1+ + 2-к+ 2 K{J-э-1+ +

+ 2-К(,Щ+ 2-к(,)-2)-1+ + 2-K(J-1)) + P „„(2о + 2 1 +

+ + 2-к+ + 2-к(.)-э)1 „+ 2 к(.) -2) + + 1O

+ Р.)-1,o(2 — 2").

Разряд с весом 2 выходит за старшую границу формата произведения, поэтому 15 правомочен переход от последнего выражения к следу(ощему: — Po,о 2 " "— P1,p 2 () — ... — PJ-г,о2 — PJ-1,о 2 = — (PJ-1 2 + Ф .2 + ... + Ф . 2 +

+Р„. 2 к + Ф 2 к! +, + Ф ° 2-к(г.) 2)+1 + 2О

+, 2 K(J 2) + Ф . -K{J ã)-: + + C,, -K(J-2) 1

+Ppp2 ()=PJ 1p2 +1 2 иь...+1 2 +

+Р 2-к+ 1 2 K-1+ + 1,г>-K(J 2)+1+ Р .2-K(J 2) +

+1 2 к(.) 2) 1+ 1 ° 2 -к (з-1)+1+ (Ро о + 1)2-к{)-1)

Переходя к булеас>й записи, имеем 25

PJ-1,о 1-Д PJ-г,о 1...1 1а 1."1 (Ро,о+ 1) (1.1)

И-1 и - (Из полученного аыражейия следует, что вместо расширения знака частичных про- ЗО изведений достаточно лроинаертировать знаковый разряд каждого частичного произведения и прибавить по единице к (К вЂ” 1) следующим справа эа знаковым разрядом каждого частичного произведения, кроме З5 младшего (Ф-вого); помимо этого, в позицию знакового разряда младшего частичного произведения следует добавить единицу (см. разряд (Ро,о+ 1)).

4О

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 и 3 - таблицы кодирования К-разрядных частей множителя и функциональные схемы соответствующих им блоков кбдирования; на фиг. 4 — пример умножения чисел в дополнительном коде.

Матричный умножитель (см. фиг, 1) содержит блок 1 кодирования раэрядоа множителя, вход множителя 2 и множимого 3 устройства, блок 4 формирования части )- 5О ных произведений, блок 5 суммирования частичных произведений, блок 6 инверторов, выход 7 результата устройства, Блок 1 кодирования разрядов множителя (фиг. 2) группе из К разрядов множите- 55 ля и входному переносу в группу ставит в соответствие число со знаком и выходной перенос из группы разрядов множителя (перенос а следующую группу), J = Ф, (J — 1) — номер группы разрядов множителя и частичного произведения (J =) -» ():

Бр+ 1 — младший разряд анализируемой

j-ой группы разрядоа множителя (n = М вЂ” К вЂ” К));

Bп — старший разряд анализируемой jой группы разрядов множителя;

D))„— входной перенос а j-e группу (оо @ .

С>)ОО1- выходной перенос из)-ой группы;

So,...,S» — выходные сигналы шифраторов, кодирующие цифры со знаком, Блок 4 формирования частичных произведений может быть выполнен в виде совокупности схемы формирования кратных л V! ã множимого и ) - ((N + К вЂ” 1)-разрядных строк мультиплексоров н2 в 1н или н(2 + 1) в 1", реализующих соответственно функции для произвольного К: „

Х),(= (2 А)(ХР2) + ((2к 1 — 1)А)(* ХР(2 — I)j + ((2 — 1)) + ((2 — I)A)(*

*ХМ(2 — 1)) + ... +(2A)I XP2) +(2А) XM2) +

И )з тс

II Д (з

+А ХР1) +А(ХМ1) + Ф...ХФ)

1 I1

II

xII =(2к I AII.,УР2Г " (2к A lxM21 1 +

+ ((2 — 1)A)(ХР(2 — 1)) + ((2 — 1) А); *

*ХМ(2 — 1)) + ... + (2A) XP2I + (2A)(ХМ2) +

Я I 1 и

fI

+ ... А) XPij + А; ХМ1) + ФХФ), и II где ) = Ф-() -» (— I) — номер строки мтгачтиплексоров, т.е. номер частичного произведения;

I = Ф-(М + К вЂ” 1) — номер мультиплексора в строке — номер разряда j-ro частичного произведения; (1А)) — i-й разряд (И + К + 1)-разрядного числа "IA";

ХМЦ, Х Ф), XPII — кодовые комбинации выходных сигналов sK j-го шифратора схемы кодирования множителя, соответствующие цифрами со знаком "-Г, нф, "+Г, Таким образом, строки блока формирования частичных произведений передают в схему суммирования частичных произведений и на входы блока инверторов разряды кратных множимого А — чисел "+IA", "-IA", где I = Ф (2 )).

Блок формирования частичных произведений может быть реализован различными способами.

1674110

Для обеспечения одновременного срабатывания двух первых строк мульти" плексоров две младшие группы разрядов множителя можно кодировать (2 + 1}-ой цифрой со знаком, т.е, ис ольэовать в первых строках мультиплексоры "(2 + 1) в 1".

Для устранения коррекции псевдопроизведения этот способ кодирования следует использовать и в старшей группе разрядов множителя, Остальные же группы разрядов можно кодировать 2 цифрами к со знаком, так как это позволяет сократить анпаратурные затраты на реализацию матрицы благодаря использованию мультиплексоров "2 в 1".

Блок5суммирования частичных произведений является сумматором (N+ К вЂ” 1)-разрядных чисел. СуммироМ вание которых может выполняться как последовательно, так и параллельно (многослойные умножители). Мг

Если на выходе сумматора (N+ К— 1)-разрядных чисел формируется двухрядный код, то схема суммирования частичных произведений содержит еще одну часть — завершающий сумматор, сворачивающий двухрядный код в однорядный.

Блок инверторов 6 представляет собой

i м г е

- не связанных друг с другом инверторов, входы которых соединены с выходами старших разрядов схемы формирования частичных произведений, а выходы соединены с входами h-ых разрядов блока суммирования частичных произведений

Устройство работает следующим образом.

Разряды М-разрядного множителя поступают на вход блока 1 кодирования множителя, с выходов которого на входы блока

4 формирования частичных произведений поступают управляющие сигналы $(. Способ кодирования цифр со знаком не является принципиальным. Под действием сигналов Sf формируются частичные произведения, представляющие собой кратные

N-разрядного множимого согласно таблице, представленной на фиг. 2, 3. В соответствии с алгоритмом размножения знака (формула 1.1.) младшие (N + K — 2) разряды каждого час-ичного произведения поступают на входы первой группы блока 5 суммирования частичных произведений, а

5 старшие (знаковые) разряды частичных произведений перед подачей их на входы hK-ых разрядов второй группы блока 5, инвертируются блоком инверторов 6, а на вхо ды (iK + 1)-го,...,()К + К вЂ” 1)-го и (M — К)-го

10 разрядов (j = 0„„, ((- (— - 2)) третьей групп Mг пы блока 5 поступают сигналы логической единицы.

На фиг, 4 приведен пример умножения

15 чисел в дополнительном коде. Проинвертированные старшие (знаковые) разряды частичных произведений заключены в рамку. корректирующие единицы изобрах;ены над частичными произведениями в позициях с

20 соответствующими весами.

Формула изобретения

Матричный умножитель, содержащий блок кодирования разрядов множителя, блок формирования частичных произведе25 ний, блок суммирования частичных произведений, выход которого соединен с выходом результата устройства, вход множителя которого соединен с М-разрядным входом блока кодирования разрядов мно30 жителя (М-разрядность множителя), выход которого соединен с входом первого сомножителя блока формирования частичных произведений, вход второго сомножителя которого соединен с N-разрядным входом

35 множимого устройства (N-разрядность множимого), а выходы (N + К вЂ” 2) младших раэрядсв — с входами соответствующих разрядов первой группы блока суммирования частичных произведений (К-раз40 рядность групп кодирования множителя), отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введен блок инверторов, входы которого соединены с выходами старших разрядов блока формирова45 ния частичных произведений, а выходы— соответственно с входами hK-x разрядов второй группы блока суммирования частичных произведений (Ь = О,.„, (1 - l — 1)), Mг

50 входы (jK + 1)-го, (К + К вЂ” 1)-го и (M — К)-го разрядов третьей группы которого (i = О,..., (- - - 2) соединены с входом логической

M г единицы устройства.

1674110

° е

° °

16741 l О а оп ) о ап

0f О 1108/

ООООО О

Составитель Е. Мурзина

Редактор M. Недолуженко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 2922 Тираж 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 103