Устройство для сложения
(72) Автор изобретения
В. А. Гуменюк
Киевский ордена Трудового Красного Знаме институт инженеров гражданской авиации (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ
Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено дпя сложения чисел, представленных в коде "М из
g ю
Известно устройство дпя сложения осел, представленных в коде "М из М "., в котором кодовые слова слагаемых в коде М иэ и " преобразовываются в кодовые слова кода " 1 нэ P", где Pоснование системы счисления, затем эти кодовые слова подаются на матриць сложения, а результат суммирования шифруется в кодах М иэ Ц ", и "М из М с добавлением единицы" и, учитывая перенос из младшего разряда сумматора, формируется окончательный результат сумьшрования (1 ) .
Недостатки устройства заключаются в том, что из-за преобразования кодовых слов слагаемых перед подачей из ьвтрицы сложения быстродейстьие устройства умаиьшается; на реализацию матриц сложения требуются большие аппаратурные затраты, Кроме того, след2 ствием большого количества элементов в матрицах сложения является уменьшение их быстродействия.
Известно устройство дпя, суммирова ния содержашее линейную и треугопьйую
5 матрицы элементов И, которые содержат р+" 1 элементов И (где P - основание
А системы счисления), и группу из P элементов ИЛИ, включенную последовательно с треугольной матрицей элементов И.
Сигналы, поступаюшие с выходов регистров операндов, проходят через два элемента суммируюшей матрицы (за исклк чением тех случаев, когда операнды рав(2) .
Необходимо отметить, что это усч ройство не может быть непосредственно ксде М из М, что щжводит к испопьго зованию относительно большого количества логических элементов (наппима:р, при
Р=16 используется 152 элемента).
Наиболее бтаьким к предлагаемому является устройство pns сложения, пред011815 4 коде М из Й, содержащее, в частности, в каждом разряде регистры операндов, входы которых соединены с входными шинами устройства, и матрицу слож ння, выполненную в виде прямоугольной матрицы элементов И, входы которой соединены с выходами регистров операн дов, а выходы — с выходными шинами устройства (3 ), Недостатком известного устройства является использование большого количества элементов И для построения мат- . рицы сложения (например, для кода
«3 из 6 при Р=16 матрица содеряФт
256 элементов И).
Цель изобретения — сокращение аппаратурных затрат.
Поставленная цель достигается тем, что и в устройстве для сложения, содержащем регистры операндов и матрицу сложения, причем выходы регистров операндов соединены с соответствуквцнми входными шинами устройства, первые группы выходов регистров операндов соединены с первой и второй группами входов матрицы сложения, выходы которой соединены с выходными шинами устройства, матрица сложения выполнена в виде неполной треугольной матрицы элементов
И, вторые группы выходов регистров операндов> идентичные соответствующнм первым группам выходов, но гальванические независимые от них, соединены между собой, образуя проводные элементы
ИЛИ, и подключены к третьей группе входов матрицы сложения, причем входы элементов И матрицы сложения, предназначенных для сложения равных операндов, соединены с соответствующими входами первой и второй грутпт вхоДов матрицы сложения, входы элементов И матрицы сложения, предназначенных для сложения операндов, имеющих взаимообратные коды, соединены со входами третьей группы матрицы сложения, входы остальных элементов И матрицы сложения соединены с соответствуюшими входами первой, второй и третьей групп входов матрицы сложения.
На фиг. 1 изображена струков..урная схема устройства для сложения; на фнг. 2возможная реализация одного триггера регистра операнда„. на фиг. 3 - выполнение матрицы сложения; на фиг. 4 - таблица перечней сигналов, поступающих на входы матрицы сложения.
Устройство содержит регистры 1 и 2 операндов, матрицу 3 сложении, дейчем
Принимаем следующий алфавит:
О» - 100011, 1" - "100101", 2 — 111000, «3" — "110010», "4«вЂ”
110100" «5 — 101010"„ "6
«101100, 7» - "100110 "8
«011001» «9» — «010011"; "10»«010101"; «11« — «001011"„12"00 1 10 1 "э «13 - «000 1 1 1») «14"011010 3 «15 — 011 100
Составляем таблицу перечней сигналов, поступающих на входы элементов
И 14 матрицы 3 (фнг. 4). На основании этой таблицы можно составить схемы входы регистров 1 и 2 соединены с входными шинами 4 и 5 соответственно,. первые группы выходов которых соединены с первой и второя группами входов матпнцы 3 соответственно, а вторые группы выходов регистров 1 и 2 (гальванически независимые от первых групп выходов) объединены, образуя проводные элементы
ИЛИ, и соединены с третьей группой
1О входов матрицы 3, выходы которой соединены с выходными шинами 6.
Регистры 1 и . содержат по hJ триггеров. Каждый триггер (фиг. 2) построен на элементах И-HE 7 по двутактной
i5 схеме и имеет два идентичных, íî ram ванически независимых единичных выхода
8 и 9, нулевой выход 10, единичный и нулевой информационные входы 11 и 12 и тактовый вход 13.
Матрица 3 (фнг. 3) представляет собой неполную треугольную матрицу элементов И 14. Количество элементов
И 14 в матрице менее, чем Р /2-(нащжмер, для кода 3 из 6", при Р=16, коЯ5 гп чес гво элементов И равно 1 03 ) . Это объясняется тем, что элементы И 14 обладают коммутативными свойствами, кроме того, некоторые элементы И 14 могут соответствовать сразу двум и
30 более парам кодов слагаемых. Матрица сложения имеет трн группы входов 1517. Количество, входов элементов И 14 матрицы 3 равно Я . Входы элементов
И 14 соединены со входами 15 и 16 кодовых слоев X„ и g слагаемых мат35 рицы, где — номер позиции кода (4» 4 и ),при Xj-- Yj 1 и со входами 17 при 1(„ 4у„ . Диагональные шины, объединяющие выходы элементов И 14, соответствующих одинаковым результатам (yeas перенос) сложения,соединены с выходами матрицы 3.
Рассмотрим на конкретном примере работу матрицы сложения, входящей в состав предлагаемого устройства, дпя 5 кода 3 из 6, при P = 16.
515 6 разряд поступает по днагональной шине на вьпсод матрицы 3.
Положитепьный эффект предлагаемого устройства заключается в сокрашении
5 количества оборудования более чем в два раза (количество элементов в матрице при Р 16 в коде "3 из 6" - 103)Ä а также в некотором повышении быстродействия устройства, вследствие уменьшения паразитных реактивностей и уменьшения геометрических размеров матриц сложения.
Аналогично можно построить матрицы, напрп4ер, дпя вычитания нли умножения
15 вкоде Мнз Й».
Устройство дпя сложения, содержащее регистры операндов и матрицу сложения, 20 ..причем входы регистров операндов соединены с соответствующими входными шинами устройства, первые группы выходов регистров операндов соединены с первой и второй группами входов матрицы сло25 ження, выХоДы котоРой соеДинены с выходными шинами устройства, о т л ив ч а ю ш е е с я тем, что, с целью сокрашения аппаратурных затрат, матрица сложения выполнена в виде неполной зо треугольной матрицы элементов И, вторые группы выходов регистров операндов, идентичные соответствукипнм первым группам выходов, но гальваннчески независимые от ннх, соединены между собой, образуя проводные элементы ИЛИ, 35 н подключены к третьей группе входов матрицы сложения, причем входы эле» ментов И матрицы сложения, предназначенных дпя сложения равных операндов, 40«
«соединены с соответствующими входами . первой и второй групп входов матрицы сложения, входы элементов И матрипул сложения, предназначенных дпя сложения операндов, имеющих взаимнообратные коды, соединены с входами третьей груп45 пы матрицы сложения, входы остальных элементов И матрицы сложения соедянены с соответствуюцшми входами первой, второй и третьей групп входов матрицы сложения.
Источники информации, принятые во внимание гри экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
". 259480) кп. 506 7/38, 1968.
2. Авторское свидетельство СССР
3Ф 496555, кл. (06 Г 7/38, 1974.
3. Авторское свидетельство СССР по заявке % 281286/24, кл. 506 F7/50, 1978 (прсггот5ш) .
5 911 соеущнений входов элементов И 14 матрицы 3 со входами самой матрицы. Каж дая клеточка таблицы соответствует одной паре слагаемых и имеет порядковый номер соответствующего элемента И 14 матрицы. Символами )(1 обозначены сигналы, представляющие кодовое слово одного слагаемого; У„- другого слагаеМого, i1 - сигналы, представляющие пары позиций, имеющих одинаковые порядковые номера в соответствующих кодовых словах слагаемых, с перепадом напряж ний в них равным единице.
В табпице встречаются по две, три, .восемь клеточек, имеющих одинаковые порядковые номера, т.е. соответствуюшие одному и тому же элементу, Всего насчитывается 103 шестивходовых элемента И неполной треугопьной матрицы сложения, в отличие от 256 шестивходовых элементов И, которые бы потребовались при применении известного способа.
Из таблицы следует, что парам слагаемых «1» и "15, 4 и 12, -"10 и
"6 соответствует один и тот же элемент И 14 (таблица,номер 39).
1. При Х= 1 и у = 1 сигналы, соответствующие "единицам, будут Х4, Х
Хб s., У5 е у 5 э Т1 ° Х3 э У4 1 У5 и Ть,при Х =15и У =1- Х5
Х4 Х5 Ч1 у
У, У5 H 6 . TBK KBK Х1ФУ1
Хй = Ч О, Х3 Ч3 1,Õ4 фЧ4
Х5 Ф у н Х -ФУ6 снг алы появятся топько на всех входах элемента И 14, входы которого соединены со входами
ХЗЧ> 36 3g 4 34
2. При Х= 4 и У = 12 сигналы, соответствуюшие единицам, будут Х3, К5, 6 Ч1 Ч4 11 3» 5 ь при Х= 12 и У= 4- Х1 ° Хэ ° Х4
Чз 1 у5 Чь ° у > 5 у4- ° 5 ° Хь
Так как Х1 ФУ1 Х2= 3 - О, Х3 =
1-1Х4 ФУ4, 1 Х5 Ч5 + Хьфубу сигналы появятся только на всех входах того же элемента И 14.
3. При Ч = 10 и У= 6 сигналы, соответствующие едянииам будут К1, Х 3 1 Х5 У5 У4,У6 У1 Э в Х4 у изб,пр =6u V=10-Х3, Х41 Х6 Ч1 > Ч3 ° Ч5 1 Э 4
Ь и Jü. Так как Х1 у4, Х Уя.
= О X> = Ч3 = 1, 4 + y< <К У
Х6 У6 и поятся тпко н всех входах того же элемента И 14.С выхода соответствукяиего эжмента
И 14 сигнал, соответствуюший резуль тату спожения О (1), т.е. О в данном разряде суммы и перенос 1 в стараий
Формула изобретения >1515 д Р Ю 4 1 Е 7 8 У 10 l1 18 М (4 lf
С оtneane ж а в 4ф
4:р а«еф э ьф вР
«ра мйа ъ вф з фФФФ
Фф ВФ въее ", вф ф, ° Ф ЬЪ ъф "ъ ъф ф."Ф ФЖ 4ФВ а е
Феей ъфФ ф а й»й
Фм ъъ ч ч Фе ъф ъ уф мъ ч сии г
Зйк&э 5540
"ИР"< 2 rtî ïèñí ф rtnn -и„„,.
1" жго о
Р д Ул,11роек ц; я ей ь
° y ь.
«в»Ф
» ъ, вп ее в ъ в » ь э а ф(, ъф вф
Ф Феъ в,ъ » еъ
» а
Ф» »
« ъе ° ъ ф Ф йф ъ., ве»Ф ъм
: Ф ъ 7
«Ф » МИ; ъ ъ
Фь е у
«ф Фъ и
«ф
- ь" ее ч »
ЪФФ»Ъ фе ° м
«м
» ъ эс вф е«
Ф рв ъ е
Фа»
Фее
«,а,ч еъ ЕЪ
«» ч
«ъе«
° »М
Ф ч Ф
° ф.м ъ Фъ.ЪФ е» ъй е « еъ»М мъ ф
» в
ФФ Ф
° е еъ
» Ве ъ
° е
«Ф
М» ъ м 4
»°е
Ф ь
ЕЕ Фъ м р ъв
ЪФ к ч »
ЫФъ. ъ ъ ж ъйе
«ф»фъ ъ ъс аф
,» мъ .ъъ
>» Ъ
Ф й» ч ФМ и в
»
ФъФ э ъ"„ъ
Ф ч Ч а+ й» ч » пе»
-,Ъ
Ф-ч
Ф еъ
:фее
° ювао
ФФ ФЕФ еъ фф к, еъ
Ф
М 7
К йъ ф, ф ъ фь, ц ъ ч м и а» \ъ,ъф вф ь Ф«»й е«ф
Ф Ф е,ф а»ъ в
» йч
Ф Ф
\»
««»
» ф ф Ф е
:ъм ъ;Ф
М Ф-е Ф«ъ ч у м ъв В
«ФФ
Ъ«
=ф Ф Вфъ
= Ф Ф ч м ъъ
@C» вф ъ „
° Ф ф«» еъ вам
»ф 4à
Ф,»
«Ъ ф«
Ф
ЧЪ з
, Ф-ъ
Ф ъс
»»»
С ъ Ф М
«е
Ф»
° ф
Ьев» а ф.»
Ф.ч
Ф Фъ е
Мъ Ф а l ф Ф,» ъф 7
Ж
5 < ч ме м, ч фа»ь ъ » в 4
Ф Ч Ф и .ъ ф»ъ и
Фье
Ф«
» ф» hg м в«
° ф
Ф ф вМ мй е ъс е. ° Ф
Фф .
Ф ее ч »
ФМ
-«v УЪ
» мь Ф ч
«ч 4Ð
ФЧ ъ
Фч
Фф
° в» вь
:ъ, "Ф» чв » ч ъФе
"Р ч
Ф
«Ч Фь»
Ф»
«»
Ф ч й. в ъ мЮ
Ф« чв»
\ ° ч
ЪФФ ФФФ
Ф
«Ф
«Ф в,ф вф ъуеЯ е ач
Ф ф»ъ
Фф вч
Ф+
Фъ ф ъ»ме Ю ч
», »
» Ф
Ф»Ф е й»
«,Ф М
Ф,ф
° «е ъс
»з в
° N чъ
» въ еъ Ф Ф
«э ъ ч
Фф ФФ
Фе °
Ф
Фе,ЕМ » ъф » ф ф ъ», 7 ф ъ» фй ъ
Т
ФЪ»Ф
Ф» а-» ч
«зъ ъ»
Ф м Ф
g ч
Фее
К ъ и в» » аеЪ ъ еъ ъ е.
° »Ф«ъ ъч»
:ъ»е Фо ъь» и ф ъ ф » «Ф»
«ъ °, въ»ъ ъь ъ цв»ъ еф и ч айФ
» Ф» ф фЪ Ф ъ» вф. „Ъ ъф е » »
ФъЧ Ф Мъ ъч 2 ч ъ„"й
ФЪЧФ
Ъ вф
Фвф в«е е а
«»
Ъеф .фв ф е ф м » ф чъ» вч
" 9 е« е в«
« в ме в ъф
7»
Ъф ъч афти Ф
