Устройство для умножения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{n)987619 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0707В1 (21) 3314650/18-24

Р М g э с присоединением заявки HP

G 06 F 7/52

Государстееииый комитет

СССР ио делам нзобретеиий и откРытий (23) Приоритет (331 УДИ 681 . 325 (088.8) Опубликовано 07.0133. Бюллетень Йо 1

Дата опубликования описания 070133 (72) Автор изабр етеии я

И.М. Соколов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ронизации периодов умножения хранятся коды поразрядной суммы и поразрядного переноса частичного произведения, причем входы управления схем согласования фаз соединены с шинами переноса, сдвига и выдачи (3 ).

Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие.

Цель изобретения — повьтдение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для умножения, содержащее накапливающий сумматор, группу элементов И, регистры первого и второго чисел, информационные входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства, управляющий вход которого соединен с входами управления регистров первого и второго чисел, введены блок прчоритета, группа дополнительных элементов И, формирователь .импульсов опроса, элемент И и элемент ИЛИ, при этом выходы разрядов накапливающего сумматора подключены соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соответственно подключены к выходам устройства, управляющий вход которого подключен к одному из вхоИзобретение относится к вычислиг тельной технике и может быть использовано в арифметических устройствах, в блоках контроля и обработки информации.

Известно устройство для умножения

/ содержащее регистры множителя и множимого, блок модульного умножения, сумматор, формирователи поправок, блоки вычитания, блоки деления и формирователи преобразованных множителя и множимого (1 ).

Недостатками этого устройства для умножения являются его сложность и низкое быстродействие.

Известно также устройство для умножения, содержащее два счетчика, две группы элементов И-НЕ, синхронизатор. импульсов, два триггера и сумматор-вычислитель L2 3.

Недостатками этого устройства для умножения также являются его сложность и низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для умножения, содержащее регистры первого и второго чисел, группу элементов, И, накапливающий сумматор и четыре схемы согласования фаз, в которых для синх- л Ф

E с (987619 дов элемента ИЛИ и входу обнуления накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены соответственно с выходами блока приоритета и первьми входами дополнительных элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с обнуляющими входами разрядов регистра первого числа, выходы разрядов которого соединены соответственно с входами блока приоритета и входами элемента И, выход которого соединен с вторыми входами. элементов И группы и другим входом элемента ИЛИ, остальные входы которого подключены к выходам дополнитеЛьных элементов И группы, информационные входы формирователя импульсов опроса подключены соответственно к выходам разрядов регистра второго числа„ а управляющий вход — к выходу элемента ИЛИ, причем формирователь импульсов опроса содержит регистр, три группы элементов И, элемент И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, вход которого соединен с управляющим входом формирователя импульсов опроса и первыми входами 25 элементов И первой группы формирователя импульсов опроса, выход элемента НЕ соединен с первыми входами первых элементов И второй и третьей

30 групп формирователя импульсов опроса, выходы элементов,И первой и второй групп формирователя импульсов опроса соединены с прямым и инверсным входами соответствующих разрядов регистра формирователя импульсов опроса, инверсные выходы разрядов которого соединены с входами элемента

И формирователя импульсов опроса, выходы элементов И третьей группы формирователя импульсов .опроса соедине40 ны соответственно с первыми входами элементов И второй группы, начиная с второго, формирователя импульсов опроса, первый вход каждого элемента И третьей группы, начиная с второго, соединен с.выходом предыдущего элемента И третьей группы формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И третьей группы формирователя импульсов опроса соединены с инверсными выходами соответствующих разрядов регистра формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И второй группы формирователя импульсов опроса соединены с прямыми выходами соответствующих раз- 55 рядов регистра формирователя импульсов опроса, а выходы подключены к входам элемента ИЛИ формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И первой группы формирователя им- 6О пульсов опроса соединены с соответствующими информационными входами формирователя импульсов опроса, выходэлемента И и элемента ИЛИ формирователя импульсов опроса; являющиеся 65 соответственно первым и вторым выходами формирователя импульсов опроса, соединены соответственно с вто рыми входами дополнительных элементов И группы и управляющим входом накапливающего сумматора, каждый разряд которого содержит счетный триггер и коммутатор, информационные входы которого соединены с выходом счетного триггера предыдущего разряда и управляющим входом накапливающего . сумматора, управляющий вход коммута- тора соединен с соответствующим информационным входом накапливающего сумматора, а выход — с входом счетного триггера, вход обнуления которого соединен с входом обнуления накапливающего сумматора, а выход — с выходом соответствующего разряда накапливающего сумматора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для умножения; на фиг. 2 — функциональная схема накапливающего сумматора; на фиг, 3 функциональная схема формирователя импульсов опроса; на фиг. 4 — функциональная схема блока приоритета.

Устройство для умножения содержит регистр 1 первого числа, информационный вход которого подключен к первому информационному входу 2 устройства для умножения, регистр 3 второго числа, информационный вход которого подключен к второму информационному входу 4 устройства для умножения, управляющий вход 5 которого соединен со входами управления регистров 1 и 3 первого и второго чисел, группу элементов И б, накапливающий сумматор 7, выходы 8 устройства для умножения, .блок 9 приоритета, группу ,дополнительных элементов И 10, формирователь 11 импульсов опроса, элемент И 12 и элемент ИЛИ 13. При этом выходы разрядов накапливающего сумматора 7 подключены соответственно к первым входам элементов И б группы, выходы которых соответственно подключены к выходам 8 устройства.

Управляющий вход 5 устройства подключен к одному из входов элемента

ИЛИ 13 и к входу обнуления накапливающего сумматора 7, информационные входы которогосоединены соответственно с выходами блока 9 приоритета и первыми входами дополнительных элементов И 10 группы, выходы которых соединены соответственно с обнуляющими входами разрядов регистра первого числа. Входы блока 9 приоритета соответственно подключены к выходам разрядов регистра 1 первого числа и входам элемента И 12, выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы .б и другим входом элемента ИЛИ 13, остальные входы которого подключены к выходам дополнительных элементов И 10 группы. Инфор987619 мационные входы формирователя 11 им= пульсов опроса подключены соответственно к выходам разрядов регистра

3 второго числа, а управляющий входк выходу элемента ИЛИ 13.

Каждый разряд накапливающего сумматора 7 (см.фиг. 2) содержит счетный триггер 14 и коммутатор 15, информационные входы которого соединены с выходом счетного триггера предыдущего разряда и управляющим входом накапливающего сумматора 7. Управляющие входы коммутаторов 15 соединены с :соответствующими информационными входами накапливающего сумматора 7„ а выходы — с входамисчетиых триггеров - 14. Входы обнуления счетных .триггеров 14 соединены с входом обнуления накапливающего сумматора 7, а выходы - с выходами соответствующих разрядов накапливаю-,щего сумматора 7.

Формирователь 11 импульсовойроса (см. фиг. 3) содержит регистр 16, выполненный на и триггерах 17 (где n— разрядность регистра 3 второго числа), группы элементов И 18 и 19, -элемент НЕ 20, группу элементов И 21, элемент И 22, элемент ИЛИ. 23. Вход элемента HE 20 соединен с управляющим входом формирователя 11 импульсов опроса и первыми входами элементов И 18 первой группы формирователя 11 импульсов опроса. Выход элемента .НЕ -20 соединен с первыми, входами первых. элементов И 19 и 21 второй и третьей групп формирователя импульсов опроса. Выходы элементов И 18 и 19 первой и второй групп формирователя 11 импульсов опроса соединены с „прямым и инверсным входами соответствующих разрядов регистра 16 формирователя .11 импульсов опроса. Инверсные выходы разрядов регистра 16 соединены со входами элемента И 22 формирователя 11 импуль-сов опроса. Выходы элементов И 21 третьей группы формирователя 11 импульсов опроса соединены соответственно с первыми входами элементов

И 19 второй группы, начиная с второго, формйрователя 11 импульсов опроса. Первый вход каждого элемента

И 21 третьей группы, начиная с второго, соединен с выходом предыдущего элемента И 21 третьей группы формирователя 11 импульсов опроса. Вторые входы .элементов H 21 третьей груцпы формирователя 11 импульсов опроса соединены с;инверсными выходами соот- ветствующих разрядов регистра 16 формирователя 11 импульсов -опроса.

Вторые входы элементов И 19 второй группы формирователя 11 импульсов опроса соединены с прямыми выходами соответствующих разрядов регистра

16 формирователя 11 импульсов опроса, а выходы подключены к .входам элемента ИЛИ 23 формирователя 11 импульсов опроса. Вторые входы элементов И, 18 первой группы формирователя 11 импульсов опроса соединены.с соответствующими информационными входами формирователя 11 импульсов:опроса.

Выходы элемента И 22 и элемента ИЛИ:

23 формирователя 11 импульсов опроса, являющиеся соответственно первыми и

10 вторыми выходами формирователя 11 импульсон опроса, соединены соответст-. венно с вторыми входами дополнитель -, ных элементов И 10 группы и управляв»: щим входом накапливающего сумматора

15 7.

Блок 9 приоритета (см. фиг. 4) содержит (К-1) элементов И 24 и (К-1) . . элементов HE 25. При этом одНи входЫ элементов И 24 соединены через эле-, 20 менты НЕ 25 со всеми выходами младших разрядов регистра 1 первого чис ла, а другие входы. элементов И 24 соединены соответственно с выходами остальных разрядов регистра 1 перво25 го числа; Выходы элементов И 24 связаны с управляющими входами коммутаторов 15 накапливающего сумматора 7.

-Устройство для умножения работает следующим образом.

З@ Перед началом работы на входы 2 и 4 устройства (из внешнего устройства обработки информации) подаЮт необходимые двоичные коды первого и второго чисел.

При подаче импульса на управляющий вход 5 первое число (например, 001001), поступающее с первого информационного входа 2, записывается в регистр 1 первого числа, а второе число (например, 001110, поступающее со второго информационного входа 4 устройства, записывается в регистр 3 второго числа и через иегов в регистр 16 формирователя 11 импуль сов опроса. Счетные триггеры 14.накапливающего сумматора.7 устанавливаются при этом а нулевое" исходное состояние. так как в-первом разряде регистра 1 первого числа записана единица, то на первом выходе блока, 50 9 приоритета:формируется также единица. При этом вход коммутатора 15 первого разряда накапливающего cywaтора 7 подключается к выходу элемента ИЛИ 23 формирователя 11 импульсов, 55,, опроса.

Далее при снятии импульса а управляющего входа 5 элемент НЕ 20 формирователя 11 импульсов опроса обеспе® чивает подключение этого формирователя путем подачи разрешающего сигнала на входы элементов И 19 и 21 первого и второго разрядов. При этом в формирователе 11 импульсов опроса одновре6$ менно с осуществлением поочередного

987619

I сброса триггеров 17 (в которых записаны единицы )формируются импульсы.

Эти импульсы через элемент ИЛИ 23 и коммутатор 15 первого разряда накапливающего сумматора 7 поступают на счетный вход счетного триггера 14 пер-5 ного разряда, который совместно с счетными триггерами 14 второго и третьего разрядов (н примере исполь, зуется шестиразрядное второе число, поэтому для подсчета максимального количества единиц, содержащихся в нем, достаточно иметь трехразрядный- счетчик ) подсчитывает количество единиц, содержащихся и регистре 3 второго числа (для данного примера количество единиц равно 3), После осуществления "сброса" последнего триггера

17 формирователя 11 импульсов опроса на выходе накапливающего сумматора 7 формируется код 000011. Этот 20 код на выходы 8 не передается, так как на выходе элемента И 12 пока еще нет сигнала разрешения. На выходе элемента H 22 формиронателя 11 импульсов опроса возникает импульс, 25 подключающий группу дополнительных элементов H 10. При этом осуществляется "сброс" триггера первого разряда регистра 1 первого числа, а на четвертом выходе блока 9 приоритета gp формируется единица, подключающая выход коммутатора 15 четвертого разряда накапливающего сумматора 7 к выходу элемента ИЛИ 23 формирователя 11 импульсов опроса. Одновременно со "сбросом" триггера первого разряда регистра 1 первого числа осуществляется перезапись второго числа из регистра 3 второго числа -в регистр 16 формирователя 11 импульсов опроса, что принодит. к отключению группы дополнительныХ элементов И

10, так как в регистре 3 второго чис ла записана "нулевая" информация.

Далее устройство работает аналогично рассмотренному вьпае, только импульсы с выхода элемента ИЛИ 23 поступают сразу (минуя три разряда счетчика) через коммутатор 15 четнер- того разряда на счетный вход счетного триггера 14 четвертого разряда, который совместно со счетными триггерами 14 пятого и шестого разрядов подсчитывает количество единиц, содержащихся в регистре 3 второго числа. После осуществления "сброса" триггера 17 последнего разряда (в котором записана единица) формирова-. теля 11 импульсов опроса на выходе сумматора 7. формируется код 011011, а на выходе элемента И 22 формирова- 60 теля 11 импульсов опроса возникает . импульс, подключающий группу элементов И 10. При этом осуществляется

"сброс" триггера четвертого разряда регистра 1 первого числа на всех S5 выходах которого в этом случае форми= руется "нулевая" информация, что обеспечивает формиронание на выходе элемента И 12 единицы, которая подключает группу элементов И 6, пропускающую код 011011 с выхода накап-. линающего сумматора 7 на выходы 8 устройства. Одновременно со "сбросом" триггера четвертого разряда регистра 1 первого числа осуществляется перезапись второго числа из регистра 3 второго числа в регистр 16 формирователя 11 импульсов опроса.

Это приводит к отключению дополнительных элементов И 10, так как в регистре 3 второго числа записана не

"нулевая" информация. Единица на выходе элемента ИЛИ 13 сохраняется,так как она подается с выхода элемента

И 1.2.

Таким образом, на выходах 8 устройства формируется двоичный код

011011 (десятичный код 27), равный произведению двоичного кода первого числа 001001 (десятичный код 9) на количество единиц, содержащихся во втором числе 001110, выраженном в двоичном коде 011 (десятичный код 3), I

При подаче следующего импульса на управляющий вход 5 устройства цикл работы повторяется.

Положительный эффект от использо- вания устройства заключается в повышении его быстродействия путем осуществления .вычисления всех промежуточных произведений без внешнего тактирования, получения промежуточных произведений с помощью поразрядного подсчета количества единиц одного из сомножителей счетчиком, разрядность которого значительно меньше разрядности регистра числа и исключения вычислений промежуточных произведений, равных нулю.

Формула изобретения

Устройство для умножения, содержащее накапливающий сумматор, группу элементов И, регистры первого и второго чисел, информационные входы которых подключены соотнетственно к первому и второму информационным входам устройства, управляющий вход ко- торого соединен с входами управления регистров первого и второго чисел, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок приоритета, группа дополнительных элементов И, формирователь импульсов опроса, элемент И и элемент ИЛИ, при этом выходы разрядов накапливающего сумматора подключены соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соответственно подключены к

987619

1О выходам устройства, управляющий вход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ н входу обнуления накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены соответственно с.выходами блока приоритета и первыми входами дополнительных элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с обнуляющимн входами разрядов регистра первого числа, выходы разрядов которого сое- динены соответственно с входами блока приоритета и входами элемента И, выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы и другим входом элемента ИЛИ, остальные входы которого подключены к выходам дополнительных элементов И группы, инфор.мационные входы формирователя импульсов опроса подключены соответственно к выходам разрядов регистра второго числа, а управляющий вход — к выходу элемента ИЛИ, причем формирователь импульсов опроса содержит регистр, три группы элементов И, элемент И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, вход которого соединен с управляющим входом формирователя импульсов опроса и первыми входами элементов И первой груп.пы формирователя импульсов опроса, выход элемента НЕ соединен с первыми входами первых элементов И второй и третьей групп формирователя импульсов опроса, выходы элементов

И первой и второй групп формирова- теля импульсовопроса соединены с прямым и инверсным входами соответствующих разрядов регистра формирователя импульсов опроса, инверсные выходы разрядов которого соединены с входами элемента И формирователя импульсов опроса, выходы элементов И третьей группы формирователя импульсов опроса соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, начиная с второго, формирователя импульсов опроса, первый вход каждого элемента И третьей группы, начиная с второго, соединен с выходом предыдущего элемента И третьей группы формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И третьей группы формирователя импульсов спроса соединены с инверсными выходами

3 соответствующих разрядов регистра формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И второй группы формирователя импульсов опроса соединены с прямыми выходами соответствующих разрядов регистра рМНроВателя импульсов опроса, а выходы подключены к входам элемента ИЛИ формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И первой группы формирователя импульсов опроса соедине15 ны с соответствующими информационными входами формирователя импульсов опроса, выходы элемента И и элемента

ИЛИ формирователя импульсов опроса, являющиеся соответственно первым и

2О вторым выходами формирователя импульсов опроса, соединены соответственно с вторыми входами дополнительных элементов И группы и управляющим входом накапливающего сумматора, каждый

gg разряд которого содеРжит счетный триггер и коммутатор, информационные входы которого соединены с выходом счетного триггера предыдущего разряда и управляющим входом накапливающего сум: матора, управляющий вход коммутато.Ра соединен с соответствующим информационным входом накапливающего сумматора, а выход — с входом счетного триггера, вход обнуления которого

З соединен с входом обнуления накапливающего сумматора, а выход — с выходом соответствующего разряда накапливающего сумматора.

49

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 579617, кл. 6 06 F 7/52, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 579616, кл. G 06 F 7/52, 1975.

3. Хетагуров Я.A. и др. Основы инженерного проектирования УЦВМ. М., "Советское радио", 1972, с. 135, рис, 4.44 (прототип).

987619 ,Г т/

Составитель В.Березкин

Редактор Е.Кинив Техред Ж.Кастелевич Корректор В.ПРохненко

Заказ 10304/37 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r., Ужгород, ул. Проектная, 4