Устройство для вычисления модуля вектора

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в быстродействующих специализированных вычислителях. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство для вычисления модуля вектора содержит три блока 1,3,4 сравнения, коммутатор 2, элемент И 5, три преобразователя 6,7,8 многорядного кода, три блока 9,10,11 элементов И и сумматор 12, соединенные между собой функционально. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 5 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в быстродействующих специализированных вычислителях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вычисления функции Z=, со- держащее два коммутатора, три блока сравнения, элемент И, два умножителя, шесть блоков задания коэффициента и сумматор, причем входы первого и второго аргументов устройства соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого коммутатора и первым и вторым входами первого блока сравнения, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего блока сравнения, соответственно прямой и инверсный выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента И, первый и второй информационные и управляющие входы второго коммутатора соединены соответственно с входами первого и второго аргументов устройства и инверсным выходом первого блока сравнения, выход второго коммутатора соединен с вторыми входами второго и третьего блоков сравнения и первым входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, первый вход которого соединен с выходом первого коммутатора, инверсный выход второго блока сравнения соединен с входами первого и второго блоков задания коэффициента, выход элемента И соединен с входами третьего и четвертого блоков задания коэффициента, прямой выход третьего блока сравнения соединен с входами пятого и шестого блоков задания коэффициента, выходы первого, третьего и пятого блоков задания коэффициента соединены с вторым входом второго умножителя, выходы второго, четвертого и шестого блоков задания коэффициента соединены с вторым входом первого умножителя.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Цель достигается тем, что в устройство для вычисления модуля вектора, содержащее первый, второй и третий блоки сравнения, коммутатор, сумматор и элемент И, причем входы первого и второго аргументов устройства соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами первого блока сравнения и коммутатора, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, первый выход коммутатора соединен с первыми информационными входами второго и третьего блоков сравнения, второй выход коммутатора соединен с вторыми информационными входами второго и третьего блоков сравнения со сдвигом соответственно на один и два разряда в сторону старших разрядов, второй выход второго блока сравнения и первый выход третьего блока сравнения соединены с первым и вторым входами элемента И, а выход сумматора является выходом устройства, введены первый, второй и третий преобразователи многорядного кода в двухрядный и первый, второй и третий блоки элементов И, каждый из которых содержит две группы элементов И, первые входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами блока элементов И, вход управления которого соединен с вторыми входами элементов И обеих групп, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока элементов И, причем первый выход коммутатора соединен с первыми входами первого, второго и третьего преобразователей многорядного кода в двухрядный, вторые входы которых соединены с вторым выходом коммутатора, а первый и второй выходы первого, второго и третьего преобразователей многорядного кода в двухрядный соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами первого, второго и третьего блоков элементов И, первые выходы которых соединены с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторыми выходами первого, второго и третьего блоков элементов И, управляющий вход первого блока элементов И соединен с первым выходом второго блока сравнения, управляющий вход второго блока элементов И соединен с выходом элемента И, а управляющий вход третьего блока элементов И соединен с вторым выходом третьего блока сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема преобразователя многорядного кода в двухрядный; фиг. 3...5 иллюстрирует процесс преобразования кодовых матриц z.

Устройство (фиг. 1) содержит первый блок 1 сравнения, коммутатор 2, второй 3 и третий 4 блоки сравнения, элемент И 5, первый 6, второй 7 и третий 8 преобразователи многорядного кода, первый 9, второй 10 и третий 11 блоки элементов И, сумматор 12, входы первого 13 и второго 14 аргументов, выход 15.

Преобразователь многорядного кода (фиг. 2) содержит α слоев 16 сумматоров (α - количество тактов свертывания исходной кодовой матрицы z до двухрядного кода результата) содержащих блоки 17 сумматоров единого веса, состоящие из одноразрядных трехвходовых сумматоров 18.

Устройство реализует ту же аппроксимирующую зависимость, что и прототип: Устройство функционирует под воздействием синхронизирующих сигналов, подаваемых на коммутатор (на фигурах не показаны).

По шинам 13, 14 на входы коммутатора 2 и блока 1 поступают прямые коды х и y. Коммутатор 2 реализует операцию по первому (А) и второму (В) выходам: ^B=y,_B=x, ^если_если ^x≥_x<y^y В результате сравнения на втором выходе блока 1 образуется сигнал единичного уровня в случае, если х < y. Этот сигнал вызывает появление аргумента y на первом выходе коммутатора 2, а аргумента х на втором выходе коммутатора 2. В случае х ≥ y сигнал единичного уровня образуется на первом выходе блока 1. По этому сигналу на первом выходе коммутатора появляется аргумент х , а на втором - y .

Блоки 3 и 4 работают аналогично блоку 1, вырабатывая результаты сравнения соответственно значений А и 4В, А и 2В. Сигнал с первого выхода блока 3 (А ≥ 4В) является управляющим для блока 9 элементов И, сигнал с второго выхода блока 4 (А < 2В) является управляющим для блока 11, объединение сигналов с второго выхода блока 3 и первого выхода блока 4 на элементе И 5 (4В > А ≥ 2В) обеспечивает управляющий сигнал для блока 10.

Блоки элементов И 9, 10, 11 обеспечивают прохождение на выходы сумматора 12 одного из трех результатов преобразования в преобразователях 6, 7, 8 - соответственно двухстрочных кодовых матриц z₁= 0,996А + 0,122В, z₂ = 0,941А + 0,347В, z₃ = 0,817А + 0,588В. На входы преобразователей многорядного кода поступают парафазные коды А и В. В основу функционирования преобразователей положен принцип замены операций умножения аргументов на m-разрядные константы операциями сложения аргументов, сдвинутых на число разрядов, определяемое положением единиц в двоичном коде константы (таблица для m = 8).

Полученная таким образом кодовая матрица (КМ) содержит число слагаемых, определяемое числом значащих единиц, в константах k₁ и k₂аппроксимации. Если количество значащих единиц в коде больше половины разрядов, то целесообразен переход к представлению константы в виде k = 1-k_доп, где k_доп - дополнительный код исходной константы. Это позволяет уменьшить время вычисления. Очевидно, что такой подход применим к аппроксимации z₁.

На фиг. 3 показан процесс преобразования кодовой матрицы z₁, сформированной путем коммутации линий данных соответствующего веса входов преобразователя с входами его сумматоров: прямой код аргумента А, обратный код аргумента А, сдвинутый вправо на семь разрядов (/256), прямой код аргумента В, обратные коды аргумента В, сдвинутые вправо соответственно на один, два и три разряда (/2 + /4 + /8 ≈ 0,878 ). Точками на фигуре обозначены двоичные разряды кодов соответствующего веса, кружками - разряды, принимающие значение старшего разряда обратного кода, знаком "+" - код коррекции (КК), служащий для образования дополнительного кода из обратного - единица младшего разряда обратного кода. Рамки окружают разряды, подаваемые на входы сумматоров. Номера тактов преобразования представлены возле горизонтальной линии, там же в скобках указано время преобразования в тактах работы одноразрядного сумматора. Фигура показывает, что младшими разрядами КМ можно пренебречь.

На фиг. 4, 5 показан процесс преобразования КМ z₂ и z₃. Обозначения аналогичны приведенным выше.

Последний такт преобразования до однострочного кода результата во всех трех случаях выполняется на параллельном сумматоре 12. Его разрядность определяется разрядностью наибольшей из двухстрочных КМ z₁, z₂, z₃. Разрядность сумматора 12 может быть равна разрядности аргументов, тогда младшие разряды КМ могут усекаться как не влияющие на точность результата. При m≥7 погрешность за счет усечения не превышает максимальной погрешности аппроксимации.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЯ ВЕКТОРА, содержащее первый, второй и третий блоки сравнения, коммутатор, сумматор и элемент И, причем входы первого и второго аргументов устройства соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами первого блока сравнения и коммутатора, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, первый выход коммутатора соединен с первыми информационными входами второго и третьего блоков сравнения, второй выход - с вторыми информационными входами второго и третьего блоков сравнения со сдвигом соответственно на один и два разряда в сторону старших разрядов, второй выход второго блока сравнения и первый выход первого блока сравнения соединены с первым и вторым входами элемента И, а выход сумматора является выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены первый, второй и третий преобразователи многорядного кода в двухрядный и первый, второй и третий блоки элементов И, каждый из которых содержит две группы элементов И, первые входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами блока элементов И, вход управления которого соединен с вторыми входами элементов И обеих групп, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока элементов И, причем первый выход коммутатора соединен с первыми входами первого, второго и третьего преобразователей многорядного кода в двухрядный, вторые входы которых соединены с вторым выходом коммутатора, а первый и второй выходы первого, второго и третьего преобразователей многорядного кода в двухрядный соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами первого, второго и третьего блоков элементов И, первые выходы которых соединены с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторыми выходами первого, второго и третьего блоков элементов И, управляющий вход первого блока элементов И соединен с первым выходом второго блока сравнения, управляющий вход второго блока элементов И - с выходом элемента И, а управляющий вход третьего блока элементов И - с вторым выходом третьего блока сравнения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь многорядного кода в двухрядный состоит из L слоев сумматоров, где L - количество тактов свертывания исходной матрицы до двухрядного кода, содержащих блоки сумматоров одного веса, состоящие из однорядных трехвходовых сумматоров, причем шины данных соответствующего веса входов преобразователя соединены с соответствующими входами сумматоров того же веса первого слоя сумматоров, выходы сумматоров ζ -го блока l-го слоя (l = 1, 2, ..., L - 1) соединены с соответствующими входами сумматоров ζ -го блока (l + 1)-го слоя, выходы переносов сумматоров ζ -го блока l-го слоя соединены с соответствующими входами сумматоров (ζ + 1) -го блока (l + 1)-го слоя, выходы сумм и переносов сумматоров последнего слоя соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6