Устройство для умножения десятич-ных чисел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик о)817704

Ф

1 с. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110579 (23) 27б4246/18-24

{53)М. Кл.з

G 06 F 7/52 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный коинтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 300381.Бюллетень Но 12

{53) УДК 881.3 (088.8) Дата опубликования описания 300381 .

) (71) Заявитель

Минский радиотехнический инс гитут ления поДсоединен к первому управляющему входу регистра-преобразователя, второй управляющий вход которого сое- динен со входом сдвига регистра множителя и с выходом управления сдвигом блока управления, выход управления приемом которого подсоединен ко входу приема в регистр множимого

p).

Недостаток данного устройствабольшое время выполнения операции (каждая десятичная цифра множителя обрабатывается за четыре такта).

Цель изобретения — увеличение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем> что в устройство для умножения десятичных чисел, содержащее десятичный сумматор, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, информационные выходы десятичных разрядов которого подключены к информационным разрядным входам десятичного сумматора, регистр множимого, информационные разрядные выходы которого подключены к информационным входам старших десятичных разрядов преобразователя двоичного кода в двоичнодесятичный, информационные выходы младших десятичных разрядов которого

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении двоично-десятичных арифметических устройств. 5

Известно устройство умножения, содержащее регистр множимого, блок последовательного накопления чисел, кратных множимому, блок сдвига, блок суммирования частичных произведений, регистр множителя, блок определения цифр PJ .

Однако известное устройство слож-. но.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее десятичный сумматор, регистр-преобразователь, информационные разрядные выходы которого подключены к информационным входам сумматора, регистр множимого, информационные выходы которого подключены к информационным входам старших десятичных разрядов регистра-преобразователя, информационные выходы младших десятичных разрядов которого подключены к информационным входам регистра множимого, регистр множителя и блок управления, выход сложения которого подключен ко входу сложения десятичного сумматора, выход преобразования блока управ- Зо (54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ УМНОЖЕНИЯ ДЕСЯТИЧНЫХ ЧИСЕЛ

817 704 подсоединены к информационным разрядным входам множимого, регистр множителя и блок управления, выход управ. ения сложением которого подключен ко нходу сложения десятичного сумматора, выход управления преобразованием блока управления подсое5 динен к первому управляющему входу преобразователя двоичного кода в . двоично-десятичный, второй управляющий вход которого соединен со входом сдвига регистра множителя и с выходом управления сдвигом блока управления, выход управления приемом которого подсоединен ко входу приема регистра множимого, дополнительно введен узел преобразования цифры, 15 выход знака которого соединен с входом упРавления видом операции десятичного сумматора и со входом знака блока управления, разряды информационного входа которого с весами 20

"4", "2" и "1" подключены к разрядам информационного выхода узла преобразования цифры с весами "4", "2" и

"1", разряды информационного входа с весами "8", "4", "2" и "1" которого подсоединены к разрядам выхода младшего десятичного разряда регистра множителя, к младшему разряду регистра множителя подключен выход прибавления единицы блока управления. Узел преобразования цифры содержит элемент НЕ, элемент И и элемент

ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, первый вход которого подсоединен к выходу знака и к разряду веса "8" информационного входа узла преобразования цифры,второй вход элемента И через, элемент НЕ соединен с разрядом веса "1" информационного входа узла преобразования цифры, разряд веса "2" которого 40 подключен ко второму входу элемента

ИЛИ, вход элемента НЕ, выход эле.мента ИЛИ и разряд веса "4" информационного входа узла преобразования цифры соединены соответственно с разрядами весов "1", "2" и "4" информационного выхода узла преобразования цифры. Кроме того, блок управления содержит генератор тактов, счетчик, семь элементов И, элемент НЕ и элемент ИЛИ, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика и с первыми входами элементов

И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены соответственно к. трем разрядам с

55 весами "1", "2", "4" информационного входа блока управления, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И являются соответственно выходами управления преобразо- gp ванием, сдвигогл, приемом, прибавлением единицы блока управления, третьи входы первого, второго и третьего элементов И соединены соответстненно с первым, вторым и третьим $5 выходами счетчика, второй нход пятого элемента И соединен с третьим выходом и с установочным входом счетчика, вторые входы шестого и седьмого элементов И подключены к первому выходу счетчика, третий вход седьмого элемента И подключен к входу знака блока управления, выход пятого элемента И соединен со входом элемента НЕ, выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента И, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом сложения блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройстна для умножения десятичных чисел", на фиг. 2 — схема узла преобразования цифры, на фиг.3-. схегЬ блока управления.

Устройство (фиг. 1) содержит десятичный сумматор 1, содержащий 2п десятичных разрядов, где и разрядность десятичных операндов, преобразователь 2, содержащий 2п десятичных разрядов, информационные выходы которого подключены к информационным входам сумматора, данный блок представляет собой регистр сдвига с цепями коррекции, необходимыми для умножения десятичного числа на дна, и служит для последовательного получения во время выполнения умножения необходимых кратных мйожимого, н качестве преобразователя может быть использован преобразователь двоичного кода н двоично-десятичный, регистр 3 множимого, содержащий 2п-1 десятичных разрядов, входы которого подключены к выходам младших разрядон регистра-преобразователя, а выходы — ко входам старших разрядов его регистр 4 множителя, содержащий

n+1 десятичный разряд, причем старшие г выполнены н виде десятичных. счетчиков, узел 5 преобразования цифры, четырехразрядный инфорглационный вход которого подключен к выходу младшего десятичного разряда регист; ра 4, а выход знака — ко входу управления видом операции десятичного сумматора, блок б управления, вход

7 знака которого соединен с выходом знака узла 5, трехразрядный информационный выход которого соединен с трехразрядным информационным входом

8 блока б, выход 9 управления сложением, которого подключен ко входу сложения сумматора 1, выход 10 .преобразования блока управления соединен с первым управляющим входом преобразователя 2, второй управляющий вход которого подсоединен к выходу

11 управления сдвигом блока управления, выход 12 управления, приемом которого соединен со входом приема регистра 3, выход 13 улранления прибавлением единицы блока управления

817704 подключен ко входу прибавления единицы к следующему разряду регистра 4, вход сдвига которого соединен с выходом 11 блока 6.

Назначением узла 5 преобразования цифры является анализ значения младшего десятичного разряда регистра 4.

Если в нем находится любая иэ цифр от 0000 до 0111 (от "0" до "7"), то узел 5 осуществляет прямую передачу содержимого трех младших двоичных разрядов младшего десятичного разряда регистра 4 на свой трехразрядный информационный выход, а на выходе знака узла 5 появляется, сигнал

"0" (+) . Если же в младшем десятич-. ном разряде регистра 4 находится цифра 1000 или 1001 ("3" или "9"), то на информационном выходе узла 5 появляется соответственно код 010. или 001, а на выходе — сигнал "1" (-) .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом умножения в регистр

4 заносится код множителя, в младшие разряды регистра-преобразователя

2 — код множимого, множимое и множитель представлены в коде 8-4-2-1.

Умножение выполняется за число циклсв, равное n+1, начиная с младшего десятичного разряда множителя. Каждый цикл состоит из трех тактов (по числу двоичных разрядов представления десятичной цифры на информационном выходе узла 5).

На первом такте первого цикла блок 6 управления анализирует значение знака на своем входе 7 и значение двоичного разряда веса "1" своего информационного входа 8. Если на вход 7 поступает знак минус, то блок управления формирует сигнал на выходе 13, по которому осуществляется прибавление единицы в соседний с младшим десятичный разряд регистра 4.

Если двоичный разряд веса "1" на входе 8 блока управления равен единице, то блок управления формирует сигнал на выходе 9, по которому осуществляется прибавление либо вычитание, в зависимости от знака поступившего с выхода знака узла 5 на вход управления видом операции десятичного сумматора 1, содержимого регистра-преобразователя 2 к содержимому сумматора 1. Одновременно с формированием сигнала на выходах 9 и

13 блок управления вырабатывает сигналы на выходах 10 и 12. Сигнал с выхода 12 поступает на вход приема регистра 3 множимого и обеспечивает запоминание его содержимого. Сигнал с выхода 10 управляет умножением на два содержимого регистра-преобразователя 2.

Таким образом, к началу второго такта цикла в преобразователе 2 сформирован код двухкратного множимого. 6

На втором такте блок управления анализирует разряд веса "2" своего информационного входа 8. Если, на нем "1", то блок управления вырабатывает сигнал на выходе 9, по которому выполняется прибавление или вычитание, в зависимости от сигнала на выходе знака узла 5, содержимого преобразователя 2 к содержимому сумматора 1. Одновременно формируется сигнал на выходе 10 блока управления, по которому в преобразователе

2 производится удвоение его содержимого (формирование четырехкратного множимого).

На третьем такте блок управле1» ния анализирует разряд веса

"4" своего информационного входа, и если на нем "1", то формирует сиг- нал на выходе 9, обеспечив прибавление содержимого преобразователя к со20 держимому сумматора. Одновременно вырабатывается сигнал на выходе 11 блока управления, по которому в преобразователь 2 принимается содержимое регистра 3, т.е. к началу следующего

25 цикла в регистре 2 установлено множимое, сдвинутое на один десятичный разряд влево и выполняется сдвиг на один десятичный разряд вправо содер- . жимого регистра множителя. На этом выполнение первого цикла закончено-.Все остальные циклы выполняются ана.— логично. Умножение заканчивается после обработки (n+1)-ой цифры множителя. (Схема узла 5 преобразования цифры (фиг. 2) содержит элемент И 14, первый вход которого соединен с двоичным разрядом веса "8" (Х8) информационного входа и выходом зчака узла

40 преобразования цифры (5), элемент НЕ

15, вход которого соединен с двоичными разрядами веса "1" четырехразрядного информационного входа (Х1) и трехразрядно.о информационного выхода

45 (У1) узла 5, а выход — со вторым входом элемента И 14, элемент ИЛИ 16, первый вход которого подключен к выходу элемента И 14, а второй вход и выход соединены соответственно с дво50 ичными разрядами веса "2" четырехраз- . рядного информационного входа (Х2) и трехразрядного информационного вы" хода (У2),узла 5, двоичный разряд веса "4" информационного входа (Х4) которого соединен с двоичным разря 5 дом веса "4" информационного выхода (У4) узла 5.

Данная схема обеспечивает прямую передачу входных кодов от 0000 до

0111.и кода 1001 на выход и преобра40 зование кода 1000 в 1010 . При этом старшая двоичная цифра всех кодов является управляющей цифрой (S), поступающей на выход знака узла 5 (старшая цифра "1" — знак вЂ, старшая цифра "0" — знак "+").

817704

Блок б управления играет важную роль при ныполнении операции умножения. Он может быть реализован либо микропрограммным, либо аппаратным способом (фиг. 3). Блок 6 управления содержит генератор 17 тактов, двухразрядный двоичный счетчик 18, счетный вход которого соединен с выходом генератора 17 тактов, первый-седьмой элементы И 19-22, первые входы которых подключены к выходу генератора тактов, вторые входы элементов И 19, 20 и 21 соединены соответственно с разрядами весов "1", "2" и "4" информационного трехразрядного входа 8 блока б управления, а третьи входы соответственно с выходами "0", "1" 15 и "2" счетчика 18,второй вход элемента И 23 соединен с выходом "2" и входом установки "0" счетчика 18, вторые входы элементов И 24 и 25 подключены к выходу "0" счетчика 18, 2О третий вход элемента И 25 соединен со входом 7 знака блока управления, выходы элементов И 22, 23, 24 и 25 являются соответственна выходами 10, 11, 12 и 13 блока. 6 управления, элемент НЕ 26, подключенный между вторым входом элемента И 22 и выходом элемента И 23, элемент ИЛИ 27, входы которого соединены с выходами элементов И 19, 20 и 21, а выход — с выходом 9 блока 6 управления. ЗО

Блок 6 упранления работает следующим образом. !

В исходном состоянии счетчик 18 . установлен в О. На первом такте первого цикла по сигналу с выхода генератора 17 тактов открываются элементы И 22 и 24 и, в случае, если в разряде веса "1" (У1) информационного входа 8 блока управления единица,эле- 40 мент И 19, обеспечин формирование сигналов на выходах 9, 10 и 12 блока управления. Одновременно, если на входе 7 знака блока управления "1" (-), то срабатывает элемент И 25, формируя сигнал на выходе 13 блока управления. Этот же сигнал генератора 17 тактов устанавливает счетчик 18 н "1".

На втором такте по сигналу генератора 17 тактов срабатывает элемент И ®

22 и, в случае единицы в двоичном разряде .веса "2" (У2) информационного входа 8, элемент И 20, формируя сигналы на выходах 9 и 10 блока управления, .одновременно счетчик 13 устанавливается в "2". На третьем так-55 те сигнал генератора тактов открывает элемент И 23 и,в случае единицы в разряде веса ".4" (У4) информационного входа 8, элемент И 21, формируя сигналы на выходах 9 и 11 блока уп- щ равления. Сигнал с выхода 11, пройдя через элемент НЕ 26, запирает элемент И 22, одновременно счетчик 18 сбрасывается в нуль. На этом выполнение цикла заканчивается. На осталь- 65 ных циклах упранля.ощие сигналы вырабатываются аналогично.

Таким образом, предлагаемое устройство для умножения десятичных чисел обеспечивает обработку десятичной цифры множителя за три такта, увеличивая быстродействие примерно на 25%.

Формула изобретения

1. Устройство для умножения десятичных чисел, содержащее десятичный сумматор, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, информационные выходы десятичных разрядов которого подключены к информационным разрядным входам десятичного сумматора, регистр множимого, информационные разрядные выходы которого подключены к информационным входам старших десятичных разрядов преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный, информационные выходЫ младших десятичных разрядов которого подсоединены к информационным разрядным входам регистра множимого, регистр множителя и блок управления, выход управления сложением которого подключен ко входу сложения десятичного сумматора, выход управления преобразованием блока управления подсоединен к первому управляющему входу преобразователя двоичного кода н двоично-деся-. тичный, второй управляющий вход которого соединен со входом сдвига регистра множителя и с выходом управления сдвигом блока управления, выход управления приемом которого подсоединен ко входу приема регистра множимого, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродейст-. вия, дополнительно введен узел преобразования цифры, выход знака кото- рого соединен со входом управления видом операции десятичного сумматора и со входом знака блока управления, разряды информационного входа которого с весами "4", "2" и "1" подключены к разрядам информационного выхода узла преобразования цифры с весами

"4", "2" и "1", разряды информационного входа с весами "8", "4", "2" и "1" которого подсоединены к разрядам выхода младшего десятичного разряда регистра множителя, к младшему разряду регистра множителя подключен выход прибавления единицы блока управления.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел преобразования цифры содержит элемент

НЕ, элемент И и элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, первый вход которого подсоединен к выходу знака и к разряду веса "8" информационного входа узла преобразования цифры, второй вход.817704 элемента И через элемент НЕ соединен с разрядом веса "1" информационного входа узла преобразования цифры, разряд веса "2" которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, вход эле.— мента НЕ, выход элемента ЙЛИ и разряд веса "4" информационного входа узла преобразования цифры соединены соответственно с разрядами весов

"1", "2" и "4" информационного выхода узла преобразования цифры.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю ш е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактов, счетчик, семь элементов И, элемент

НЕ и элемент ИЛИ, причем выход генератора соединен со счетным входом 15 счетчика и с первыми входами элементов И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены соответственно к трем разрядам с весами "1", "2" и "4", информаци- Щ онного входа блока управления, выхо.ды четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И являются соответственно выходами управления преобразованием, сдвигом, приемом, прибавлением единицы блока управления, третьи входы пергэго, второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым, вторьм и третьим выходами счетчика, второй вход пятого элемента И соединен с третьим выходом и с установочным входом счетчика, вторые входы шестого и седьмого элементов И подключены к первому выходу счетчика, третий вход седьмого элемента И подключен к входу знака блока управления, вйход пятого элемента И соединен Со входом элемента

НЕ, выход которого подключен хо второму входу четвертого элемента И,выхо nepaora, второго и третьего элементов И соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом сложения блока управления.

Источники информации принятые ве внимание при экспертизе

Х. Авторское свидетельство СССР

510714 кя. Съ 06 Р 7/52т 4976

2. Авторское свидетельство СССР йо заявке 9 2344731/18-24, О2.04.76 (прототип).