Цифровая вычислительная машина

(5) С 06 Г 15/ РСКОММ СВИДЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(71) Институт электронных управляющихмашин(54)(57) ЦИФРОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯКАШИНА, содержащая динамический накопитель, соединенный с арифметическими управляющим устройством, устройствосинхронизации с тактовым генератороми счетчиками разрядов и регистров,соединенными с арифметическим управляющим устройством, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью уменьшения общего количества оборудования,она содержит дешифратор состояния,блок коммутации, два элемента И и элемент ИЛИ, причем входы дншифратора состояния соединены с выходами тактового генератора, счетчика регистров и счетчика разрядов, один из выходов дешифратора состояния соединен с входом блока коммутации, другой выход дешифратора состояния - с установочным входом счетчика регистров; выходы блока коммутации соединены соответственно с одним из входов первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом тактового генератора; выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика регистров; выход счетчика регистров подключен к одному из входов элемента ф ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход элемента ИЛИ соединен со входом С:счетчика разрядов,Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано при разработке цифровыхмашин последовательного типа, вкоторых регистры выполнены на основе 5динамического накопителя (магнитострикционные линии задержки, магнитные барабаны, диски и т.д.),Известны цифровые вычислительныемашины, в которых регистры выполнены 10на основе динамического накопителя,в которых инфррмационный пакет разделен ка зоны так, что в первой зонерасположены первые разряды всех регистров, во второй зоне - вторые 15и тедеОрганизация в машине сдвигов инФормации вправо (т,е. с опережениемранее прошедших через выход накопителя разрядов) связана при наличии 20в машине нескольких регистров снеобходимостью увеличения оборудования, идущего на создание сдвиговыхцепей, составляющих значительныйпроцент от общего оборудования машин 25подобного типа,Поэтому в таких машинах алгоритмыарифметических операций построенытолько с использованием левого сдвига информации, ЗОДля выполнения четырех основныхарифметических операций (сложения,вычитания, умножения и деления)необходимо иметь один дополнительныйрегистр (копной или неполной разрядности в зависимости от алгоритмовоперации), При выполнении операцийдополнительный регистр вместе с однимиз основных регистров образует ре- .гистр двойкой длины, информация вкотором сдвигается одновременно.В известных устройствах дополнительный регистр расположен акалогич 1но остальным; каждый 1 -й разрядрегистра расположен вместе с-мираэрядами остальных регистров, какописано выше, Организация сдвиговдвойного регистра требует в этом случае дополнительного оборудования ивремени, так как в обычных устройствах приходится двигать каждую половину по очереди,Несмотря на кажущуюся простотурасположения арифметических регистровв накопителе, такая организация АУ имеет следующие недостатки. Во-первых,сдвиг двойного регистра на разрядвлево осуществляется за два цикла движения информации в накопителе с промежуточным запоминанием на буферном регистре старшего разряда младшей половины двойного регистра, Другими словами, организация сдвигов такого двойного регистра требует в упомянутых прототипах дополнительного оборудования и времени, так как приходится двигать каждую половину по очереди, Во-вторых, реализация алгоритмов выявления арифметическик операций с использованием такого левого сдвига в принципе не требует наличия сплошного регистра .длины 2 (или п + %, гдето ( П ). К примеру, при получении частичных произведений в операции умножения необходимо вести сложение содержимых 2 п разрядного регистра (регистр частичных произведений). и й разрядного (регистра мкожимого).В известных устройствах это осуществляется также за два цикла: в первом цикле происходит сложение младшей половины регистра частичных произведений с содержимым регистра мкожимого, во втором цикле - прибавление к старшей части регистра частичного произведения единиц и переноса из младшей, если таковой имеется. Х.Таким образом, и в этом случае требуется дополнительное оборудование и время.С целью уменьшения общего количества оборудования в цифровой машине, регистры которой выполнены на основе динамического накопителя, вычислительная машина предложенной конструкции содержит дешифратор состояния, блок коммутации, два элемента И элемент ИЛИ, причем входы дешифратора состояния соединены свыходами тактового генератора, счетчика регистров и счетчика разрядов, один из выходов дешифратора состояния соединен с входом блока коммутации, другой выход дешифратора состояния -с установочным входом счетчика регистров; выходы блока коммутации соединены соответственно с одним из входов первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом тактового генератора; выходпервого элемента И соединен со счетнЫм входом счетчика регистров; выходсчетчика регистров подключен к одномуиз входов элемента ИЛИ, другой входкоторого соединен с выходом второго элемента И; выход элемента ИЛИ соединен со входом счетчика разрядов,Такое построение машины позволяет изменять число регистров, принадле жащих последовательно расположенным зонам в накопителе.Например, при использовании П -разрядных чисел первые и эон содержат по К регистров, а последующие зоны 10 только по одному регистру. Тогда можно рассматривать один регистр (двойной длины), состоящий из какого- либо К регистров первой части цикла накопителя и регистра второй части 15 цикла, разряды которого входят в одинарные зоны. Какой именно из К регистров входит в состав длинного регистра, определяется моментом переключения блока коммутации, кото рый устанавливается дешифратором состояния системы синхронизации, включающей тактовый генератор, счет-. чики разрядов и регистров. При этом за один цикл движения инфовмации в накопи 25 теле легко осуществляется как сдвиг двойного регистра, так и сложение П-разрядного регистра с регистром двойной линии.На Фиг. 1 схематично изображена машина предложенной конструкции.Она содержит динамический преобразователь 1, арифметическое управляющее устройство 2, тактовый генератор 3, первый элемент И 4, второй З 5 элемент И 5, счетчик регистров 6, элемент ИЛИ 7, счетчик разрядов 8, дешифратор состояния 9, блок коммутации 10.На фиг. 2 показана диаграмма 40 расположения информации в динамическом накопителе в частном случае для трех регистров и эпюры работы отдельных узлов устройства, где приняты следуюшие обозначения: 11 - на чальный строб; 12, 13, 14 - регистры динамического накопителя (13 - регистр двойной длины); 15, 16 - сосед" ние информационные циклы; 17 - зона срыва генерации; 18 - единичное 50 состояние блока коммутации; 19 - нулевое состояние блока коммутации;20 - потенциал первого разряда, включающий первые разряды всех регистров динамического накопителя; 21 - потен-ы циал й-го разряда (где 0 - число разрядов подсчета счетчика разрядов), включающий И -е разряды всех регистров накопителя; 22 - потенциал первого разряда,включающий первый разряд второй половины (старшие. разряды) регистра двойной длины 13; 23 - потенциал П -го разряда, включающий только П -й разряд второй половины (старшие разряды) регистра двойной длины 13," 24, 25 - соответственно первая и вторая информационные части цикла накопителя.Динамический накопитель 1 предлагаемой машины (см. Фиг. 1) соединен с арифметическим управляющим устройством (АУУ), связанным с устройством синхронизации.Динамический накопитель "лужит для хранения информации и состоит из К. регистров длиной 0 разрядов, так что каждая-ая зона (разряд) содержитрегистров - первая часть цикла накопителя (24) и еще одного дополнительного регистра длиной также и разрядов во второй части цикла (25), где каждан зона содержит лишь один регистр.АУУ служит для выполнения в определенной последовательности операций над содержимым регистров динамического накопителя. Один из входов первого элемента И 4 соединен с выходом тактового генератора 3, другой вход элемента 1 4 соединен с одним из выходов блока коммутации 10, выход элемента И 4 соединен со счетным входом счетчика регистров 6. Первый элемент И 4 служит для подачи на счетный вход счетчика регистров 6 импульсов с тактового генератора 3.Оцин из входов второго элемента И 5 соединен с выходом тактового генератора, другой вход элемента И 5 соединен со вторым входом блока коммутации 10,Выход элемента И 5 соединен с одним из входов элемента ИЛИ 7, Элемент И 5 служит для подачи на счетныйвход счетчика 8 тактовых импульсов стактового генератора 3. Счетчик 6регистров соединен со вторым входом элемента ИЛИ 7, Счетчик 6 служит длявыдачи регистровых импульсов приработе в первой информационной частицикла накопителя (24) и для цыдачипотенциала регистра двойной длины приработе во второй части цикла (25).Выход элемента ИЛИ 7 соединен сосчетным входом счетчика 8.366782 г.2 02/ аж710 Поцписно Зщж Ппп 1тент , т.унтород, ул,Проектная, я Элемент ИЛИ 7 служит для подачина счетный вход счетчика 8 регистровых импульсов (работа в первой частицикла) или тактовых импульсов (работа по второй части цикла), 5Счетчик 8 служит для пересчетана 1 разрядов и управления дешифрато.ром 9, а также АУУ 2,Входы дешифратора 9 соединены свыходами счетчиков 6 и 8, а также10с тактовым генератором 3, один извыходов дещифратора подключен к установочному входу счетчика 6; а другойвыход - к входу блока 10.Дешифратор 9 служит для подготовки 15системы синхронизации машины при работе,в режимах первой части циклаи второй.Блок 10 служит для переключениясистемы синхронизации одного режима 20работы, например 24, в другой - 25.Машина работает следующим образом.Обозначим предварительно составляющие двойного регистра символамиА 11 и А 1 р одинарные регистры Вор С и25т.дер где индекс "К" относится к первой информационной части цикла (24),а индекс "1" - ко второй (25). Сохраним указанную систему регистров, тогда в первой половине цикла накопителя (24) счетчик регистров работает, а во второй половине цикла (25) сохраняет состояние, определяемое номером регистра двойной длины.Таким образом цепи АУУ 2 и соответственно цепи динамического накопителя 1, управляемые сигналами А (регистр двойной длины), работают в течение всего цикла накопителя (например, сдвиг двойного регистра), а управляемые потенциалы, В, С, и т.д, - только в течение первой информационной части цикла накопителя.В начале цикла накопителя сигнал дешифратора состояния 9 устанавли- вает блок 10,в такое состояние, что тактовый генератор 3 непосредственно работает через элемент И 4 на счетчик 6, который, в свою очередь, работает на счетчик 8.По окончании первой части цикла 24 дешифратор 9 переключает блок 10, отключая тем самым тактовый генератор 3 от счетчика 6 и подключает тактовый генератор 3 к счетному входу счетчика 8 и устанавливает счетчик 6 в состояние, соответствующее регистру двойной длины.