Устройство для возведения в квадрат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик („>970358 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.02.81 (21) 3276051/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К, G 06 F 7/552

Государственный кемнтет

СССР

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 05.11.82 (53) УДК 681.325 (088.8) по делам каебретений и еткрмтий

--=

М. Н. Рябчиков, Г. М. Чучин, Г. В. Мартыненко и И. Е. Красников (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КВАДРАТ

Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств дискретной автоматики, а также в цифровых вычислительных машинах, арифметических устройствах блочного типа и специализированных вычислителях, построенных на интегральных микросхемах.

Известно устройство для возведения в квадрат, содержащее группу элементов И, п-разрядный входной регистр, разрядными входами соединенный с шинами входного кода (1) .

Недостатком устройства является его сложность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее группу элементов И, сумматор, элемент НЕ, регистр результата, регистр основания и вспомогательный регистр, разрядными входами подключенный к регистру основания (2).

Недостатки устройства заключаются в малом быстродействии при выполнении операции возведения в квадрат и невозможности возведения в квадрат чисел, представленных параллельным кодом.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для возведения в квадрат, содержащее группу элементов И, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами регистра результата, регистр основания, вспомогательный регистр, разрядными выходами подключенный к соответствующим входам регистра основания, элемент

НЕ, вход которого соединен с управляющим входом устройства, установочные входы регистров результата, основания, вспомогательного регистра и сумматора подключены к входу установки в нуль устройства, введены элемент задержки, элементы ИЛИ, ИЛИНЕ, причем выходы элементов И группы соединены с информационным входом сумматора, первые и вторые информационные входы элементов И группы подключены к информационным входам соответственно регистра

20 основания и вспомогательного регистра, управляющие входы элементов И группы соединены через элемент НЕ с управляющим входом устройства, подключенным к входам элемента задержки, регистра основания и вспомогательного регистра, информацион970358

"2+2!

2.1, 0

i O1 0 1

55!!I2 0, ! niz+!

0.1 и/г+! 0 ный и тактовый входы которого подключены соответственно к входу записи устройства и выходу элемента ИЛИ, входами соединенного с выходом элемента задержки и тактирующим входом устройства, соединенным с тактовым входом регистра основа- 5 ния, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ вЂ” НЕ, другой вход которого соединен с выходом вспомогательного регистра, а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к управляющему входу регистра

1О результата.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для возведения в квадрат содержит (2п-разрядные) регистр 1 результата и сумматор 2, (и-разрядные) регистр 3 основания и вспомогательный регистр 4, группу 5 элементов И, содержащую 2п элементов И, соединенных таким образом, что один из входов 2i-го и (2i — 1)-ro элементов

И соединен с i-м входом регистра 3 основания, а i-ый выход вспомогательного регистра 4 подключен к одному из входов 21-го (2! + 1)-го элементов И группы 5 элементов И, элемент 6 НЕ, выходом соединенный с управляющими входами 2i-ых элементов

И группы 5, элемент 7 ИЛИ-НЕ, шина 8 установки в «нуль». Вход 8 установки в

«нуль» подключен к установочным входам регистра 3 основания вспомогательного регистра 4, сумматора 2 и регистра 1 результата, управляющий вход которого соединен с выходом элемента 7 ИЛИ вЂ” HE, входами зо соединенного с 1-го по п/2-й выход вспомогательного регистра 4 и с (и/2+1) -го по и-й выход регистра 3 основания. Элемент 9

ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу вспомогательного регистра 4, тактовый вход 10 устройства, соединенный с первым входом элемента 9 ИЛИ, и тактовым входом регистра 3 основания. Элемент 11 задержки подключен к управляющему входу 12 устройства и входу элемента 6 НЕ и управляющим входам регистра 3 основания 4О и вспомогательного регистра 4. Выход элемента 11 задержки соединен со вторым входом элемента 9 ИЛИ. Вход 13 записи соединен с информационными входами вспомогательного регистра 4.

Вычисление квадрата числа сводится к 45 выполнению операции суммирования над следующими выражениями п и и-! 0

П П Ill In-2 1 !П-! !П-2 !Ь !2

0 !и-г 0 и-3 1 и и-з" 4 где 1!, I2>." !и — значения разрядов основания;

1,2,...,п -номер соответствующего разряда.

Из анализа выражений видно, что, начиная со второго выражения, каждое последующее выражение получается путем встречного сдвига значения основания, записанного в двух регистрах на один разряд. Таким образом, через и/2 тактов суммирования логическое произведение соответствующих разрядов будет всегда равно нулю.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства на вход 8 установки в «ноль» подается сигнал логической единицы, устанавливающей регистры 3 и 1 основания и результата, сумматор 2 и вспомогательный регистр 4 в «нуль».

По входу 13 записи на информационные входы вспомогательного регистра 4 поступает значение основания, которое по сигналу логической единицы на управляющем входе

12 устройства записывается в соответствую-! цие разряды регистра, а с его выходов — в разряды регистра 3 основания.

Группа 5 элементов И выполняет операцию логического умножения над значениями соответствующих разрядов вспомогательного регистра 4 и регистра 3 основания, результат которой поступает на входы накапливающего сумматора 2.

Длительность управляющего сигнала должна быть не больше времени, определяемого инерцией регистра 3 основания, вспомогательного регистра 4, группы 5 элементов

И и сумматора 2.

Через время задержки элемента 11 задержки значение «единица» через элемент 9 ИЛИ поступает на тактовый вход вспомогательного регистра 4; значение операнда сдвигается на один такт влево, и произведение с выходов группы 5 элементов И поступает на входы сумматора 2, где суммируется со значением, находящимся на сумматоре.

Через время, определяемое инерционностью сумматора 2, на тактовый вход 10 устройства подается последовательность тактовых импульсов. С приходом каждого импульса, значение, записанное в регистре

3 основания, сдвигается на один разряд вправо, а значение, записанное во вспомогательном регистре 4 — на один разряд влево. Группа 5 элементов И выполняет поразрядное умножение новых значений операндов, результат которого поступает на сумматор 2, где суммируется со значением, находящимся в нем после предыдущих циклов суммирования.

После выполнения и/2 тактов сдвига во всех разрядах с (n/2+1)-ro по и-й разряд регистра 3 основания и с 1-го по и/2-й разряд вспомогательного регистра 4 будут находиться нули. В результате на выходе элемента 7 ИЛИ вЂ” НЕ, входами подключенного к соответствующим разрядам регистра 3 основания и вспомогательного регист970358

Формула изобретения

Составитель Н. Шелобанова

Редактор Е. Кинив Тех peд И. Верее Корректор Г. Отар

Заказ 7411/59 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра 4, установится значение «единица», которое поступит на управляющий вход регистра 1 результата и разрешит «считывание» значения квадрата из сумматора 2 в регистр

1 результата.

Технический эффект от использования предлагаемого устройства в отличие от известного заключается в повышении быстродействия устройства при одновременном уменьшении аппаратурных затрат; устройство,юзволяет выполнить операцию возведения в квадрат за n/2 такта, против п тактов в известном устройстве.

Устройство для возведения в квадрат, содержащее группу элементов И, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами регистра результата, регистр, основания, вспомогательный регистр, разрядными выходами подключенный к соответствующим входам регистра основания, элемент НЕ, вход которого соединен с управляющим входом устройства, установочные входы регистров результата, основания, вспомогательного регистра и сумматора подключены к входу установки в нуль устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены эле6 мент задержки, элементы ИЛИ, ИЛИ вЂ” НЕ, причем выходы элементов И группы соединены с информационным входом сумматора, первые и вторые информационные входы элементов И группы подключены к инфор5 мацис,,лым входам соответственно регистра основания и вспомогательного регистра, управляющие входы элементов И группы соединены через элемент НЕ с управляющим входом устройства, подключенным к входам элемента задержки, регистра осно10 вания и вспомогательного регистра, информационный и тактовый входы которого подключены соответственно к входу записи устройства и выходу элемента ИЛИ, входами соединенного с выходом элемента задержки и тактирующим входом устройства, соединенным с тактовым входом регистра основания, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ вЂ” НЕ, другой вход которого соединен с выходом вспомогательного регистра, а выход элемента

2р ИЛИ вЂ” НЕ подключен к управляющему входу регистра результата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

_#_o 623201, кл. G 06 1= 7, 552, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Хе 568051, кл. G 06 Г 7/552, 1974 (прототип).