Арифметическое устройство

 

Фижм ММ

ОП ИСАНИ Е,i öкыэ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Co»03 Советских

Социалистических

Р»еспу блик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30.01.76 (2!) 2321217/24 (5l» М. Кл. C,06 7/38 с при оединением эаявки Ие (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.04.77. бюллетень И 13 (д» уДК с8».32510>»8.8) (45) Дата опубликования описания 09.11.77

1 ееудерстееииый кеиетет

Сееете Мииие»рве СССР ее делам мебретеиий и еткритий

Б. Н. Малиновский, М. В. Семонок, Л. Г. Козлов и 8. A. Бо»о»» (72» Лвторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Данина пист»егут кабернетикн АН Укра»»»»скМ О.Р (54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Настоящее изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть испольэовало для построения процессов быстрого преобразования Фурье, цифровь»х фильтрсе», решения систем линейных алгебраических уравнений и других удач, требуЮпв»х вычисления выражений

Известно арифметическое устройство, содее1жащее два pemcrpa сдвига с цепями сдвига на оэееи и два разряда вправо, параллельньв» регистр, сумматор и схему управления, предназначенное для ускоренного умножения двух чисел (11.

Недостатком этого устройства является зависимость быстродействия от комбинации цифр множителя, большое количество оборудования, а также невозможность вычисления указанного выше вырюкения аппаратным путем, что обусловливает нызкут» его производительность.

Наиболее близким техническим решением является арифметическое устройство, содержащее накапливающий сумматор, регистры множимого и множителя, первую группу элементов "И", информационные входы которой соединены с выходами регистра множимого, а выходы подклюи»ны ко входу накапливающего сумматоре, при этом после2 . довательный выход регистра множителя врез схему "И™ соединен со вторыми информе»..цжп»>п»и входами группы схем "И" (2) .

Недостаком прототипа является низкое гт»стро5 действие обусловленное тем, что укаэяпппе а»>ппе вь»ранние. можно реалиэ»юать лишь прогна>»мпь»м путем, и пониженная точность иэ-эа округлений при вь1численим даш»ого вь»ражения при.ряммнь>м путем, 1р - Флью. изабрете»п»я является псвыпюн1»е быстрыей»ствия арифметического устройст»»а и точностт» вычислений, Укаэанная цель достигается тем, что в уст. ройство введены вторые регистры множимого и

1а множителя, регистр суммы множимых, вторая и третья группа элементов "И", группа элементов

"ИЛИ" и дешифратор, причем выходы первого и второго регистров множителей соединены coozветственно с первым и вторым входами дешнфраер тора, первый, второй и третий выхопы которого соединены с управляющими входами первой, второй н третьей группы элементов "И" соотаетстненно, выходы которых соединены с соответств ющиьа» входами группы элементов "ИДИ", выходы которой соелинены со входами никелливакнцего

53613

Исходное состояние 0110 0101 — — — — — 0000 0000

0 1 0 0 0110 ОООО

Ф—

011Î

0011 0010 — — — — 0011 0000

О О 0 0102 ОООО

1000

000! 0001 — — — — — 0100 0000

1 0 О 1 1011 0000

ill!

0000 0000 — — — — — Πl l l 1000

О О 0 0 0 ОООО 1000

0l! !

0000 0000 — 0011 1100

Я сумматора выходы второго регистра множимого и регистра суммы миожимых соединены с информашоннымн входами второй и третьей групп элементов "И", соответственно., Иа чертеже — накапливающий сумматор 1, первый и второй регистры множимых2 и 3, первый и второй регистры множителей 4 и,5, регистр суммы множимых 6, первую, вторую третью груапу элементов "И" 7, 8 и 9, группу элементов *ИЛИ"--10 и дешифратор 11. Выходы регистров множимых g и 3 и выходы регистра суммы множимых соединены соответственно с информационными входами первой, второй и третьей групп элементов "И" I,8 и 9, управляюшде входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выхо. дам дешнфратора 11, а выходы первой 7> второй 8 и третьей 9 групп элементов "И" соединены через группу элементов "ИЛИ" 10 со входамн накапливающего сумматора 1, Выходы младшего (стершего) разряда регистров множителей 4 н 5 соединены соответственно с нерным и вторым входами дешифратора 11.

Устройство работает следующим образом:

Пусть необходимо вычислить выражение

"=8> Ь! ФагЬг (1) где а, и а — мнажимые, Ь, и b — множители.

В первый регистр множимого 2 заносится а,, во второй регистр мнояжмого 3 — е„в регистр суммы множимых 6 — а Фа,, в первый регистр множителя 4 — b>, во второй регистр множителя 5-Ьз, в накапливающий сумматор 1 — О, Вычисление указанного выражения может производиться начиная с младших нли со старших разрядов, В первом случае дешифратором 11 осу4 щсствляетси ан ошз содер лимого nepaoru4 и втоp0fo 5 регистров множителей со стороны младших разрядов и сдвиг на каждом такте содержимого накапливающего сумматора 1 вправо, à BO втсром б случае — анализ со стороны < горших разрядов и сдвиг содержимого накапливая.,ло суммато!.а! влево.

При нулевых значениях анализируемых одноименных разрядов первог04 и второго 5 ре10 гистров множителей дешифратор 11 не выдает разрешающего потенциала ии по одному из выходов, следовательно содержимое сумматора не изменяется.

Бслн комбинация кодов анализируемых одноименных разрядов первого4 и второго5 ре. гистров множителя ранна "01 „"10" нли "11", то появляются разреианнцие потенциалы соответственно на первом, втором и третьем выходе цицифратора 11.

При этом в накапливающей сумматор l соохветствейно передается код а, из первого 2, аз из второго 3 регистра множимого илн а14а иэ регистра суммы множимых 6.

После каждого такта анализа двух одноименных разрядов множителей осуществляется с.-".и содержимого первого 4 и второго 5 регистров множителя и содержимого накапливающего сул1мло.

p l.

Пример вычисления ныраження (1) для:

Зо а, 5, двоичный код 0101, аз =5 0110, а +аз=11, - " 1011, 0I I0, Ь1-5, 010 l проиллюстрирован таблицей .

55361

1Ы

И:эультат вычисления F-- а,b, t a b получается в накапливающем сумматоре 1 и равен

С=00111100, т.е. в десятичной системе F 2 +

Юх2 41х2 +1x2 +1x2 +)х2т Юх 2 + Ох2 32+16>8t

+4 60. С друтой стороны F Sx6+6x5 30> 30 60. Ь

Время вычисления данного выражения арифметическим устройством равно

Т э(о+1) т, где т — время одного сложения в накапливающем сумматоре; lO

n — разрядность множителя.

Время вычисления этой же зависимости в прототипе

Tb =2пт+т=(2М1) т.

Коэффициент увеличения быстродействия

2аЧ) Г 2n+ t д

1« = -„—,У-1+ =2 п ри достаточно большой разрядности сомножителей

К 2, 20

Для реализации известных способов вычисления выражения (1) аппаратным путем эа время (М1) г требуется два,множительных устройства, что приблизительно в 1,5 раза превышает затраты оборудования иа предлагаемое арифметическое устройство.

Количество суммнруемых пер произведений равное 2, не является предельным и может быть увеличена путем усложнения щищфратора. и введения дополнительнмх регистров. ЭО

Кроме повышения нрсатзводительносттт арифьетического устройства, рассмотренная выню аппарат. ная реализация выражения (1) позволяет повысить точность вычислектй. Это обусловлено, тем, что в накапливаницем сумматоре ) без дополнительных 8Ы затрат оборудования может быть получено либо удвоенное точное значение F, в то время как аппаратная реализация выражения (1) вообще ие

3 ь поэьолиат получить точно! о эпачсним Е, а елр;чпепное значение F будет представлять собой сумму округленных значений каждого произведения, что является более грубым округлением.

Формула изобретения

Арифметическое устройство, содержащее HILgarums is сумматор, первые регистры мноъммого и множителя и первую гру шу элеьк:пов "И", информационные входы которых соединены с выходами первого регйстра множимого, о тл нч а ю щ е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства н точности вычислений, оно дополнительно содержит вторые регистры множимого и мнохйтеля, регистр суммы множимых, вторую и третью группы элементов "И", группу элементов "ИЛИ" и дешифратор, причем выходи первого и второго регистров множителей соединены соответственно с первым и вторым входамн дешнфратора, первый, второй н третий выходы которого смддцым соответственно с управляющими входами лервой, второй и третьей груш) элементов "И", выходы которых соединены с соответствующими входами группы элементов "ИЛИ", выходы которой соединены со входами накапливающего сумматора, выходы второго регистра множимого и регистра суммы множимых соединены с информационными входами второй и третьей групп элементов "И" соответстмиио.

Источники информации, принятые во внимание при зкснертизе:

l. Й @цев М. A. Арифметика нифровых мании . М., "Наука", 1969, с,334, рис. 4.3.

2. Панернов А. А. "Логические основы ЦВЦ и програыжрования . М„"Наука", 1968, с. 153-154, рас. 8. I., 8.2

553613

Составитела В. Березин

Тепрел 3. Фанта

КоРРектоР Д. Меддщ тенко тМюстяр В. Трофимов

Заказ l09$/52

Филиал ППП "Патент", г, У кгорон, ул. Проектная, 4

Тирам 815 Подписное, ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ао валам изобретений s открытий

1l 3035, Москва, Ж-35, Раушскаи иаб., д. 4/5