Матричное устройство для умножения и сложения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ86ОО61

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву 1657434 (22) Заявлено 170 7 (21) 2818186/18-24 с присоединенивм заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 300881. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 300881 (51)M. Кл.3

С 06 F 7/38

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК681. 325 (088. 8) (72) Автор изобретения

Ю.C.ÒàðõîB

l !

1

Научно-производственное объединение н Геофизика

Мингео СССР (71) Заявитель (54 ) МАТРИЧНОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ И СЛОЖЕНИЯ

15

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в специализированных машинах.

По основному авт, св. М 657434 известно матричное устройство для умножения и сложения, состоящее из одноразрядных сумматоров, объединенных в (и-1) строк и 2п столбцов ромбовидной матрицы (блок умножения) и двух и-разрядных регистров множимого л множителя. Каждая строка содержит и однородных сумматоров, связанных между собой цепями переноса. Сумматоры первого ряда образуют произведения множимого на первый разряд множителя и сдвинутого на один разряд влево произведения множимого на второй разряд множителя.

Полученная первая сумма частичных произведений суммируется со сдвинутьм влево на два разряда произведением множимого на третий разряд множителя на сумматорах второго ряда и т.д. Кроме того, устройство содержит регистр подкоренного числа, схему сравнения, генератор импульсов, ключ, триггер, распределитель тактов, элементы И, причем информационный и управляющий входы ключа соединены с выходами генератора импульсов и триггера„ а выход — со входами элементов И и управлякхцим входом распределителя тактов, выходы которого соединены с другими входами элементов И, выходами соединенных с разрядньтти входами регистроь множимого и множи еля, один вход схемы сравнения подключен к регистру подкоренного числа, другой — к выходу комбинационной схемы умножения, а выход ко входам поразрядного взвешивания элементов И(1)

Недостатком известного устройства является то, что время извлечения квадратного корня независимо от кода подкореннога числа и всегда постоянно.

Цель изобретения - повыаение быстродействия в режиме извлечения квадратного корня.

Поставленная цель достигается тем, что в матричное устройство для умножения и сложения введены узел выделения старшей единицы кода подкоренного числа и по элементу ИЛИ на каждую пару разрядов регистра подкореиного числа, причем выходы разрядов регистра подкоренного числа попарно соединены с первьви и. вторьхи входами

860061 элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в единицу разрядов распределителя, начиная со вт рого разряда, вход опроса узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа подключен ко входу "Начало преобразования" устройства.

Кроме того, узел выделения старшей единицы кода подкоренного числа содержит (n-2) цепочки из последовательно соединенных элементов И-НеНе, и выходных элементов И-Не (где

n — число разрядов кода подкоренно- 15

ro числа) и элементы Не и И-Не, причем (-ый вход узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа для всех разрядов, кроме младшего, соединен с первьм входом элемента 2О

И-Не соответствующей цепочки, а выход подключен ко входу элемента Не соответствующей цепочки и к первому входу выходного элемента И-Не (n-1)— ой цепочки, второй вход которо25 го соединен со входом опроса узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа, а третий вход - с выходом элемента Не соответствующей цепочки, подключенного ко второму входу элемента И-Не (i41)-ой цепочки, вход младшего разряда узла соединен со входом элемента Не и вторым входом элемента И-Не первой цепочки, а вьжод элемента Не соединен с третьим входом первого выходного элемента И-Не, вход старшего разряда узла подключен ко вхоцу соответствующего элемента И-Не, выход которого соединен с третьим входом последнего выходного элемента И-Не, выхо- 4(} ды выходных элементов И-Не являются выходами узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устрой- 4 ства, на фиг. 2 — то же, узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа.

Устройство (фиг. 1 ) соцержит 5О генератор 1 импульсов, ключ 2, регистр 3 подкоренного числа, схему

4 сравнения, комбинационную схему 5 умножения, регистр 6 множимого, регистр 7 множителя, элементы И 8, распределитель 9 тактов, триггер 10, зле- 5 менты ИЛИ 11, узел 12 выделения старшей единицы кода подкоренного числа, вход 13 "Начало преобразования", вход 14 младшего разряда узла выделения старшей единицы кода под- 60

KopeHIIGI о числа, выход 15 младшего разряда. Младшие разряды регистра 3 подкоренного числа, регистра 7 множителя и распределителя 9 изображены снизу на фиг. 1. узел выделения старшей единицы кода подкоренного числа (.фиг. 2) состоит из элементов И-Не 16 и элементов Не 17, Разряды регистра 3 подкоренного числа условно разбиты, начиная с младшего разряда, попарно. Выходы каждой, пары разрядов регистра соединены с первым и вторым входом элемента ИЛИ 11. Выходы элементов ИЛИ 11 подключены к соответствующим входам узла 12 выделения старшей единицы.

Первый выход 15 <младший разряд)узла

12 выделения старшей ециницы соединен со входом установки в единицу второго разряда распределителя 9, следующий выход — с установкой в единицу третьего разряда и т,д.

В режиме извлечения квадратного корня устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 10 находится в нуле, ключ 2 закрыт.

B регистре 3 записано подкоренное число, регистры 6 и 7 и распределитель 9 тактов установлены в нуль.

Код регистра 3 подкоренного числа, разряды которого попарно объединены по схеме ИЛИ, начиная с младшего разряда, подается на узел 12 .выделения старшей единицы. Если число разрядов регистра 3 нечетное, то выход старшего разряда соединяется прямо .с соответствующим входом узла 12 выделения старшей единицы.

По переднему фронту сигнала начала преобразования выделения старшая единица в коде подкоренного числа устанавливает в единицу соответствующий разряд в распределителе 9 тактов, а по заднему фронту устанавливается в единицу триггер 10 и открывается ключ 2. Номер разряда рас.пределителя тактов, устанавливаемого в единицу, определяется следующим образом

1=(%)2) 1, где i — номер разряда распределителя тактов, четный номер разряда регистра 3 из объединенной пары разрядов, в которой записана старшая единица подкоренного числа.

Первый импульс генератора через элемент И 8 того разряда распределителя, который был установлен в единицу, устанавливает в единицу триггеры в регистре 6 множимого и регистре 7 множителя и переводит распределитель

9 в следующее состояние.

На выходе. комбинационной схемы умножения формируется квадрат числа, записанного в регистрах, который подается на схему 4 сравнения, Если квадрат числа меньше подкоренного числа, то на выходной шине схемы 4

860061

15

25

55 (=Х Х2Х,"ХиХ2Х3, и

2 ъ" и 2 3 и (=X Х.. Х Х....и„; з"

=X Х (и-1 rl-1 и и сравнения будет нуль и второй импульс генератора через открытый элемент И 8 установит следующий разряд регистров 6 и 7 в единицу, а распределитель 9 переведет в следующее состояние. Единица, ранее записанная в старший разряд регистров

6 и 7, сохраняется. На выходе комбинационной схемы 5 умножения фсрмируется новый квадрат числа.

Если квадрат числа превысит величину подкоренного числа, то на выходе схемы 4 сравнения формируется разрешающий потенциал и второй импульс

r генератора 1 сбрасывает старший разряд регистров множимого и множителя в нуль, а в следующий за ним разряд запишет единицу. Далее схема работает аналогично до тех пор, пока распределитель 9 тактов не опросит все разряды. регистров. По заднему фронту последнего такта триггер 10 устанавливается в нуль и ключ 2 закрывается. На выходе регистров 6 и 7 сформируется результат.

Узел выделения старшей единицы работает следующим образом.

Подкоренное число с регистра 3 через элементы ИЛИ 11 в обратном коде подается на узел 12 вьщеления .старшей единицы. Схема распределяет потенциалы таким образом, что старшая единица, распространяясь на значащие младшие разряды, запрещает прохождение сигналов значащих цифр на выходы младших разрядов схемы. Логические выражения для каждого выхода узла следующие:

Ч =Х где УИ вЂ” выходы узла, Хи — выходы элемента ИЛИ.

Интерпретация этих выражений в виде структуры на основе элементов Не и И-Не приведена на принципиальной схеме (фиг. 2).

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении быстродействия при извлече- . нии квадратного корня, достигнутого за счет перевода устройства в асинхронный режим работы. Экономия времени становится особенно ощутимой при многократном выполнении этой операции.

Форм,ла изобретения

1. Матричное устройство для умножения и сложения по авт ° св.9657434, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в режиме извлечения квадратного корня, з него введены узел выделения стар ей единицы кода подкоренного числа и по элементу ИЛИ на каждую пару разрядов регистра подкоренного числа, причем выходы разрядов регистра подкоренного числа попарно соединены с первьм и вторым входами элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам узла вьщеления старшей единицы кода подкоренного числа, выходы которого соединены с соответствующими входами установки в единицу разрядов распределителя, начиная со второго разряда, вход опроса узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа подключен ко входу "Начало преобразования" устройства.

2. Устройство по п.1, о т л н ч аю щ е е с я тем, что узел вьщелечия старшей единицы кода подкоренного числа содержит (н -2 ) цепочки из последовательно соединенных элементов И-Не-Не,n выходных элементов И-Не (где n — число разрядов кода подкоренного числа) и элементы Не и И-Не„ причем 1 -ый вход узла вьщеления старшей единицы кода подкоренного числа для всех разрядов, кроме младш Го соединен с первьм входом элемента

У

И-Не соответствующей цепочки, а выход подключен ко входу элемента Не соответствующей цепочки и к первому входу выходного элемента И-Не (и-1)—

-ой цепочки, второй вход которого соединен со входом опроса узла выделения старшей единицы кода подкоренного числа, а третий вход с выходом элемента Не соответствующей цепочки, подключенного ко второму входу элемента И-Не (it 1)-ой цепочки, вход младшего разряда узла соединен со входом элемента Не и вторьм входом элемента И-Не первой цепочки, а выход элемента Не соединен с третьим входом первого выходного элемента И-Не, вход старшего разряда узла подключен ко входу соответствующего элемента И-Не, выход которого соединен с третьим входом последнего выходного элемента И-Не, выходы выходных элементов И-Не являются выходами узла выделения старшей единицы кода подкоренного чйсла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 657434, кл. G 06 F 7/38, 1977 (прототип).

860061

I

Составитель Ю. Тархов

Техред А. Бабинец Корректор М. Коста

Редактор А.Лежнина

Закаэ 7548/73 Тираж 745 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открнтий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4