Устройство для возведения в квадрат

О П И С А Н И Е ,)970358ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. К . Сл 06 Г 7/552 Государственный кемнтет СССР Опубликовано 30.10.82. Бюллетень40Дата опубликования описания 05.11.82по делам каебретений и еткрмтий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КВАДРАТ Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средствдискретной автоматики, а также в цифровыхвычислительных машинах, арифметическихустройствах блочного типа и специализированных вычислителях, построенных на интегральных микросхемах.Известно устройство для возведения вквадрат, содержащее группу элементов И,п-разрядный входной регистр, разряднымивходами соединенный с шинами входногокода 1),Недостатком устройства является егосложность.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство,содержащее группу элементов И, сумматор,элемент НЕ, регистр результата, регистроснования и вспомогательный регистр, разрядными входами подключенный к региструоснования 2.Недостатки устройства заключаются вмалом быстродействии при выполнении операции возведения в квадрат и невозможности возведения в квадрат чисел, представленных параллельным кодом,Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, чтов 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 20основания 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, информацион 97035855 л/г+01 1 и/г+1 О ный и тактовый входы которого подключены соответственно к входу записи устройстваи выходу элемента ИЛИ, входами соединенного с выходом элемента задержки итактирующим входом устройства, соединенным с тактовым входом регистра основания, выход которого подключен к одномуиз входов элемента ИЛИ - НЕ, другой входкоторого соединен с выходом вспомогательного регистра, а выход элемента ИЛИ-НЕподключен к управляющему входу регистра10результата.На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство для возведения в квадрат содержит (2 п-разрядные) регистр 1 результата и сумматор 2, (и-разрядные) регистр 3основания и вспомогательный регистр 4,группу 5 элементов И, содержащую 2 и элементов И, соединенных таким образом, чтоодин из входов 21-го и (21-1)-го элементовИ соединен с 1-м входом регистра 3 основания, а 1-ый выход вспомогательного регистра 4 подключен к одному из входов 21-го(21+ 1)-го элементов И группы 5 элементов И, элемент 6 НЕ, выходом соединенныйс управляющими входами 21-ых элементовИ группы 5, элемент 7 ИЛИ-НЕ, шина 8установки в нуль. Вход 8 установки внуль подключен к установочным входамрегистра 3 основания вспомогательного регистра 4, сумматора 2 и регистра 1 результата, управляющий вход которого соединенс выходом элемента 7 ИЛИ - НЕ, входами зосоединенного с 1-го по п/2-й выход вспомогательного регистра 4 и с (и/2+1)-го поп-й выход регистра 3 основания, Элемент 9ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу вспомогательного регистра 4, тактовый вход 10 устройства, соединенный спервым входом элемента 9 ИЛИ, и тактовымвходом регистра 3 основания. Элемент 11задержки подключен к управляющему входу 12 устройства и входу элемента 6 НЕ иуправляющим входам регистра 3 основания 40и 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 45выполнению операции суммирования надследующими выражениями1 и 1 и1 п 1 л-гии"ь 101 п-г О 1 п1 и 1 п.з" 14 1 где 1,г,1 п - значениЯ РазРЯдов основаниЯ;1,2 и -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 1 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 (п/2+1)-го по п-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 - НЕ, входами подключенного к соответствующим разрядам регистра 3 основания и вспомогательного регист970358 Формула изобретения Составитель Н. Шелобанова Редактор Е, Кинив Техред И. Верее Корректор Г. Огар Заказ 7411/59 Тираж 734 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4ра 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 п/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 эле 6мент задержки, элементы ИЛИ, ИЛИ - НЕ,причем выходы элементов И группы соединены с информационным входом сумматора, первые и вторые информационные входыэлементов И группы подключены к инфор 5 мацислым входам соответственно регистраоснования и вспомогательного регистра,управляющие входы элементов И группысоединены через элемент НЕ с управляющим входом устройства, подключенным квходам элемента задержки, регистра осно 10 вания и вспомогательного регистра, информационный и тактовый входы которогоподключены соответственно к входу записиустройства и выходу элемента ИЛИ, входами соединенного с выходом элементазадержки и тактирующим входом устройства, соединенным с тактовым входом регистра основания, выход которого подключен кодному из входов элемента ИЛИ - НЕ, другой вход которого соединен с выходом вспомогательного регистра, а выход элемента20 ИЛИ - НЕ подключен к управляющему входу регистра результата.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,1 х 1 а 623201, кл. б 06 Е 7,552, 1975.25 2. Авторское свидетельство СССР