Конвейерный сумматор

(51)4 С 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Р 3 еский.Т.Черчик8.8)идетельств06 Р 7/50,етельство06 Р 7/50,о СССР 1985.СССР 1982,(54) КО (57) Из тельной СУММАТ ЕЙЕРНЬП 1 ретение ехнике и устройстналови Ц е функци к вычисл ь исполь оситс может бытах цифраль изобр ой обра тения - озможно ван отки си асширен альных 4(56) Авторское свМф 1190380, кл. САвторское свидВ 1067499, кл. С тей устройства за счет накоплениялокальных сумм последовательности чисел, Конвейерный сумматор содержитсуммирующие ячейки 1, 2, информационные входы 3, 4, выходы 5, управляющие входы 6, 7. Конвейерный сумматорможет реализовать различные вычислительные операции, в частности сложение и вычитание, накопление суммы чи"сел, последовательно поступающих навходную шину сумматора. Наиболее общей операцией, которую реализуетпредлагаемый сумматор, является вычисление локальных сумм ш чисел извходной последовательности чисел. Приэтом в данном конвейерном сумматоресовмещается выполнение операции вычитания двух чисел и накопление полученных разностей. 1 э.п. ф-лы, 3 ип.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов например для сглажиФ 15вания видеосигнала телевизионногоизображения.Известен конвейерный накапливающийсумматор, содержащий параллельныесумматоры, элементы задержки суммы,элементы задержки переноса, распределитель импульсов, элементы задержкивходного кода, элементы И-НЕ, элементы И, входные кодовые шины, выходсинхронного переноса, шину запуска,шины синхронной суммы, вход сброса,вход разрешения смены кода и тактовуюшину,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счет 2 Овозможности накопления локальных суммпоследовательности чисел.На фиг.1 представлена функциональная схема конвейерного сумматора, нафиг.2 - пример выполнения суммирующих 25ячеек, кроме (К,К)-ых, где К = 1,п,празрядность операндов на фиг.Зфункциональная схема (К,К)-ой суммирующей ячейки,Конвейерный сумматор (фиг.1) со- ЗОдержит суммирующие ячейки 1, 2, информационные входы 3, 4, выходы 5,управляющие входы 6, 7. Каждая суммирующая ячейка (фиг.2), кроме (К, К)-ойсодержит элемент И 8, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, триггеры 10.Каждая (К,К)-ая суммирующая ячейка(фиг.З) содержит одноразрядный сумматор 11, элемент И 12, триггеры 13,Конвейерный сумматор работает следующим образом.При подаче на первый вход 6 управления сигнала "О" данный сумматоросуществляет сложение (вычитание) ко"дов входных чисел. Для реализации вычитания вычитаемое число поступаетна вторую входную шину 4,в инверсномдвоичном коде, а на второй вход 7 управления подается сигнал "1". Для работы в режиме накапливакцего сумматора на первый вход 6 управления пода Оется сигнал "1", а на второй вход 7"О". Суммируемые числа поступают последовательно на вход 3 в прямом двоичном коде, в то время как на разрядах входа 4 присутствуют сигналы "О",551Наиболее общей операцией, которуюреализует сумматор, является вычисление локальных сумм чисел из после 359 2сдовательности двоичных чисел, которые. последовательно подаются на входную шину 3. В данном случае сумматор реализует следующую формулу рекурсивного вычисления локальных сумм ш чисел:Б, = Б- + а,- а (1) где Б - сумма последовательных чисел, вычисленная относительно числа а, т.е.и(2)к=о Б; , - сумма ш последовательных чисел, вычисленная относительно числа а; .Таким образом, данный конвейерныйсумматор может быть использован дляскользящего усреднения (сглаживания)последовательности двоичных чисел,т,е. отсчетов сигнала по следующейформуле:ги у,:- Г ашК огде у 1 - результат скользящего усреднения.Когда ш является степенью двойки,т.е, ш = 2 , то операция деления выечислительной суммы на ш соответствуетсдвигу кода суммы вправо на 1 разрядов. Поэтому данный сумматор при наличии элементов задержки (регистров)на ш чисел для задержки а;можетреализовать операцию скользящего усреднения.При реализации операции вычитанияп-ый разряд двух входных шин сумматора является знаковым разрядом.Для конвейерной реализации вычисления суммы ш чисел по формуле (1)числа на вход 4 должны быть представлены в дополнительном двоичномкоде. Для этого.они подаются на вход4 в инверсном коде, а для получениядополнительного кода в процессе суммирования к младшему (первому) разряду добавляется единица путем подачисигнала "1" на второй вход суммирующей ячейки 1 с номером (2,1) с второго входа управления сумматора. Этодает возможность сэкономить схемотехнические затраты на преобразованиепрямого кода в дополнительный.Когда числа входной последовательности кодируются р-разрядными двоичными кодами, то для вычисления локальных сумм (2) разрядность и кон-.вейерного сумматора должна превышатьчисло (р + 1 оя ш). Сумматор работаетв параллельно-конвейерном режиме, для3 142чего в суммирующих ячейках используются фиксаторы результата суммирования, реализованные в виде триггеров,В каждом такте работы сумматора наего входы 3 и 4 подаются коды новыхсуммируемых чисел, а результаты промежуточных вычислений фиксируются втриггерах 10 и 13. Результат сумми-рования, например, вычисления лбкальных сумм по рекуррентному соотношению (1), поступает на выход 5,2, Сумматор по п.1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что каждая (К,К)-ая 20 суммирующая ячейка содержит элементИ, два тактируемых элемента памяти, одноразрядный сумматор, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первым и вторым входами одноразрядного сумматора, третий вход которого соединен с выходом элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом управления ячейки, выход суммы и выход переноса которой соединены с выходами соответственно первого и второго тактируемых элементов памяти, информационные входы которых соединены с выходами переноса и суммы соответственно, а .актирующие их входы соединены с тактирующим входом ячейки. Формула изобретения 1. Конвейерный сумматор, состоящийиз матрицы и суммирующих ячеек,где и - разрядность операндов, выходсуммы (х,3)-ой ячейки которой, где- номер строки матрицы а 3 в номерстолбца матрицы,= 1,п,1,п, соединен с первым входом(1+1,3)-ой суммирующей ячейки, вторыевходы ячеек с номерами (д,1), гдеЗ,п, подключены к шине нулевогопотенциала сумматора, первый информационный вход (1,3)-ой ячейки, где1,п, соединен с 3-ым разрядомпервого информационного входа сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счетвозможности накопления локальных суммпоследовательности чисел, выход переноса (й,)-ой ячейки, где= 1,п,- Г;й:1, соединен с вторым входом 7359 4(.+1,1+1)-ой ячейки, второй информационный вход (1,К)-ой ячейки, гдеК = 1,п, подключен к К-ому разрядувторого информационного входа сумматора, третий информационный вход(К, К)-ой ячейки, соединен е ее выходом суммы, а ее вход управления объединен с первым входом управления сумматора, второй вход управления сумматора соединен с вторым входом (2, 1)- ой ячейки, выход суммы (п,К)-ой ячей -ки является К-ым разрядом выхода результата сумматора, тактирующие входысуммирующих ячеек соединены с тактирующим входом сумматора,1427359 8 их 03 пРРсн 060 Вы 301 симб 1 енпсо Выт 8 сумм Составитель М.Есен Техред Л.Сердюкова ректор В.Романенко Редактор М.То каз 4853/ НИИП 4/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, У тная, 4 ул Тираж 704И Государственногоо делам изобретенийМосква, Ж"35, Раушс Подписноемитета СССРоткрытийя наб., д