Арифметическое устройство

Яффеатее н(к ЦЬ.Р И( АЯИ Е цэ 61 эИЗОБРЕТЕНИЯ СОюэ СоветскихСоциалистическихРеспублик И АВЮееСМОМу СййдИВееЬСТВМ(46) Дата опубликования описания 09,11.77 всударстзеннын коинтетСевзтз Мнннсграз СССРее делам нзсбретеннйатнритн Щ УДК ь 8.325068. озлови В. П, Б б. Н. Малиновский 2) Авторы изобретения(7) Заявитель АН УкрзвмскМ О;Р КОЕ УСТРОЙСТВО) АРИФ Настоящее изобретение относится к областицифровой вычислительной техники н может бытьиспользовано для построения процессов быстрого .преобразования Фурье, цифровйх фильтрсег, реше.ния систем линейных алгебраических уревнений кдрупгх задач, требуЮпвгх вычисления выраженийИзвестно арифметическое устройство, содеег.жащее два регистра сдвига с цепями сдвига на оэеени два разряда вправо, параллельный регистр, сум 1 рматор н схему управления, предназначенное дляускоренного умножения двух чисел (11.Недостатком этого устройства является эависимость быстродействия от комбинзцни цифрмножителя, большое количество оборудования, а 1 атакже невозможность вычисления указанного вышевыражения аппаратным путем, что обусловливаетнызкуг г его производительность,Наиболее близким техническим решениемявляется арифметическое устройство, содержащее аанакзпливающий сумматор, регистры множимого имножителя, первую группу элементов "И", инфор.мационные входы которой соединены с выходамирегистра множимого, а выходы подключены ковходу нзкапливакицего сумматора, при этом после довательный выход регистра множителя через схему "И" соединен со вторыми информгпчоэгеггги входами группы схем фИ" (2) .Недостаком прототипа является низкое игстродейстине обусловленное тем, что укзэзиггге аг 11 ге вырзхенне. можно реалихеать лишь прог раммгц гм путеМ, и пониженная точность нз.эа окрутлений при вычислении дагпгого вырвжеггия прог ряммньм путем,Цзлью изобретения является псвьшюнгге быстродействия арифметического устройстве и точ. ности вычислений,указанная цель досшгается тем, что в уст ройство введены вторые регистры множимого и множителя, регистр суммы множимых, вторая и третья группа элементов "И", группа элементов "ИЛИ" и дешифратор, причем выходы первого и второго регистров множителей соединены соответственно с первым и вторым входами дещнфратора, первый, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входми первой, вто. рой н третьей группы элементов "И" соотаетстгген. но, выходы которых соединены с соотвегста ющимн входами группы элементов "ИДИ", выходы которой соелинены со входами нзкеллиггзкнцего+01 30 0011 0010 ---- 0011 0000 О О О 1 О 2 ОООО1000 0100 1011 000011 0 1а - . м0000 0000 0111 О О О ОООО 1000010000 011 110 53сумматора, выходы второго регистра множимога ирегистра суммы миожимых соединены с информашонными входами второй и третьей групп эле.ментов "И", соответственно.,Иа чертеже - накапливающий сумматор 1, пеовыйи второй регистры множимых 2 и 3, первый ивторой регистры множителей 4 и,5, регистр суммымиожимых 6, первую, вторую третью груапу зле.ментов "И" 7, 8 и 9, группу элементов ИЛИ" -10 идешифратор 31, Выходы регистров множнмых 2 и Эи выходы регистра суммы множимых соединенысоответственна с информационными входами первой, второй и третьей групп элементов "И" э,8 и 9,управляюшне входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам депвфратора 11, а выходы первой 7 второй 8 итретьей 9 групп элементов "И" соединены черезгруппу элементов "ИЛИ" 10 со входамн накапливающего сумматора 1, Выходы младшего с 1 вршего) разряда регистров множителей 4 н 5 соединенысоответственно с нерным и вторым входами де.шифратора 11,Устройство работает следующим образом:Пусть необходимо вычислить выражение8=а, Ь,ФагЬг 1,3)где а, и аг- множимые,Ь, и Ьг - множители,В первый регистр множимого 2 заносится а вовторой регистр ьтнояжмого 3 - ав регистр суммымиожимых 6 - а,+а в первый регистр множи.теля 4 - Ь, во второй регистр множителя 5-Ьг внакапливающий сумматор 1 - О,Вычисление указанного выражения можетпроизводиться начиная с младших нли со старшихразрядов, В первом случае дешифратором 11 осу 4ществляется аншшэ солар ьимого первого 4 и вто.рого 5 регистров ьвожи елей со стороны младшихразрядов и сдвиг на каждом такте содержимогонакапливающего сумматора 1 вправо, а во втсромб случае - анализ со стороныгорших разрядов исдвиг содержимого накапливая сто суммато.авлево,3 гри нулевых значениях анализируемых одноименных разрядов первого 4 и второго 5 ре 10 гистров множителей дешифратор 11 не выдает разрешающего потенциала ни по одному из выходов,следовательно содержимое сумматора не изменяется,Ясли комбинация кодов анализируемых одноименных разрядов первого 4 и второго 5 регистров множителя равна "01"10" или "11", топоявляются разреаающие потенциалы соответственно на первом, втором и третьем выходедеппфратора 31.При этом в накапливающей сумматор соответствейно передается код аиз первого 2, а, извторого 3 регистра множимого или а,Фаг иэ ре.гистра суммы множимых б.После каждого такта анализа двух одноименных разрядов множителей осуществляется сто.п.содержимого первого 4 и второго 5 регистров множителя и содержимого накапливающего суммаора 1.Пример вычисления ныражения (1) для:а, 5, двоичный код 0101,аг=5 м, 0130,а+аг =11, 1011,0130,Ьг 5, -фф. 0301)Ы 5В;зультдт вычисления Е а,Ь г вО получается в накапливающем сумматоре 1 и равенЕ=О 0111100, т,е, в десятичной системе ГОх 2+Юх 2 в+1 х 2 в+1 х 24+1 х 2 э+1 х 2 з Юх 2+ Ох 2 в 32+16 Ф 8 Ф+4 60. С друтой стороны Р 5 х 6+6 х 5 ЗОФ ЗО 60. ЬВремя вычисления данного выражения арифме.тическим устройством равноТэ (пФ 1) т,где т - время одного сложения в наквшти.вакицем сумматоре; Ои - разрядность множителя,Время вычисления этой же зависимости в прототипе Т=2 пт+т=(2 М 1)т Коэффициент увеличения быстродействия Гав)Г 2 й1 т и 1 1 ч. = и 1 11+З 1=2при достаточно большой разрядности сомножителей К 2, дОДля реализации иэвестных способов вычнсле.ния выражения (1) аппаратным путем зв время (и+1) г требуется два,множительных устройства, что приблизительно в 1,5 раза превышает затраты обо.рудования на предлагаемое арифметическое устройство.Количество суммнруемых пвр произведений рваное 2, не является предельным и может бып увеличена путем усложнения щищфрвтора. и введения дополнительных регистров. 30Кроме повышения арсизводительносщ арифью.тического устройства, рассмотренная выше аппарат нвя реализация выражения (1) позволяет повысить точность вычислений. Это обусловлено, тем, чта в накапливаницем сумматоре 1 без дополнительных ЗЫ затрат оборудования может быть получено либо удвоенное точное значение Г, в то время как аппаратная реализация выражения (1) вообще ие 3ьпородист получить точно о эпвченин 1, а елр;эпепное значение Е будет представлять собой сумму округленных значений каждого произведения, что является более грубым округлением. Формула изобретениа Арифметическое устройсво, содержащее нв. хаштиввющпй сумматор, первые регистры мпонга. мого и множителя и первую грушу злеьк:пов "И", информационные входы которых соединены с выходами первого регйстра множимого, о т л н. ч в ю щ е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и точности вычислений, опо дополнительно содержит вторые регистры мпо. жимого и мноаателя, регистр суммы множимых, вторую и третью группы элементов "И", группу элементов ЪШИ" и дешифратор, причем выходи первого и второго регистров множителей соеди. иены соответственно с первым и вторым входами дешифраторв, первый, второй н третий выходы которого смдпцепы соответственно с управино. шими входами первой, второй и третьей групп элементов "И", выходы которых соединены с соответствующими входами группы элементов "ИЛИ", выходы которой соединены со входами нвкаплн. вающего сумматора, выходы второго регистра мно. жимого и регистра суммы множимых соединены с информационными входвмн второн и третьей групп элементов "И" соответстмиио.Источники информации, принятые во внимание при зксвертизе:1, Карцев М. А, Арифметика нифровых машин . М"Наука", 1969, с,334, рис. 4,3,2, Панернов А, А, "Логические основы ЙВМ и програмьвроввния . М"Наука", 1968, с. 153-154, рис,8,8.2553 б 13 ставителв В. Березинхред 3. Фанта гедвктор В, Трофимов Заказ 1098/52 Тираа 815 По ИПИ Государственного комитета Совета Мини ао дедам изобретений и открытий 14 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5