Устройство для извлечения квадратного корня

О П И С А Н И Е 942005ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоцнапистнческикРеспублик(51) М. Кл. С 06 Г 7/552 3 Ъеударстаанлый комитет. СССР аф делан взабретений и открыткиДата опубликования описания 07.07.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГОКОРНЯ 1Изобретение относится к вычисли-тельной технике и может быть использовано в арифметических устройствахспециализированных цифровых вычисли"тельных машин для извлечения корняквадратного из большого массивамногоразрядных чисел,Известно устройство, построенноена конвейерном принципе и выполненноеиз однотипных блоков, каждый из которых содержит два регистра, схему формирования и + 1 старших разрядов,два триггера и элемент И 113.Это устройство предназначено дляодновременного выполнения арифметических операций над множеством чисел, но не предназначено для выполнения извлечения квадратного корня изодного массива многоразрядных чисел.Наиболее близким к предлагаемому 20является усройство, содержащее иоднотипных решающих блоков, каждыйиз которых содержит регистр остатка,сумматор-вычитатель, первые входы 2которого подключены к первой группе выходов регистра остатка, регистр результата, причем вторая группа выходов регистра остатка предыдущего блока соединена с первой группой входов регистра остатков последующего блока, выходы регистра результата предыдущего блока соединены с соответствующими входами регистра результата последующего блока 2 3. Известное устройство обладает недостаточно высоким быстродейст вием и производительностью при обработке массива многоразрядных чисел, Быстродействие его определяется скоростью одного такта обработки, которое равно Т 1= 2 см+ 2 ссн+ с.т+ 2 с где Фс- время суммирования на сумматоре; сн - время анализа знака сумматора на схеме;- время срабатывания триггеТора переполнения;- время прохождения инфор"14мации через элементы И,Выполнение операции извлечения квадратного корня в два полутакта замедляет процесс вычислений и усложняет схему. Цель изобретения " повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для извлечения квадратного корня, содержащее м однотипных решающих блоков, каждый из которых содержит регистр остатка, йервая группа выходов которого подключена к первой группе входов сумматора- вычитателя, вторая группа выходов регистра остатка подключена к соответствующим входам первой группы регистра остатка (1 + 1)-го (где 1 = 1,и) блока, регистр промежуточного результата, входы двух старших разрядов которого подключены соответственно к входам логической единицы и нуля устройства, выходы регистра промежуточного результата 1 -го блока, кроме первого, соединены с соответствующими входами регистра30 промежуточного результата (1 + 1)-го блока со сдвигом на один разряд влево и-ый решающий блок содержит также регистр конечного результата, входы которого соединены с соответствующими выходами регистра промежуточного результата, дополнительно содержит в каждом решающем блоке, кроме п-го, (1 + 1) (где 1 - номер решающего блока элементов И-ИЛИ, причем выходы регистра промежуточного результата40 соединены со второй группой входов сумматора-вычитателя, знаковые разряды которого соединены с управляющими входами элементов И-ИЛИ, инверсный выход знакового разряда сумматора-вычитателя, кроме п-го, соединен с информационным входом регистра промежуточного результата (1 + 1) -го блока, инверсный выход сумматора- вычитателя и-го блока 50 подключен к старшему разряду регистра конечного результата, выходы сумматора-вычислителя соединены с первой группой информационных входов элементов И-ИЛИ, вторая группа инфор мационных входов которых соединена с первой группой выходов регистра остатка (и - 1)-го блока, выходы 5элементов И-ИЛИ подключены к входам второй группы регистра остатка (и + 1)-го блока.На чертеже представлена Функциональная схема устройства.Устройство содержит и однотипных решающих блоков 1, каждый из которых включает регистр 2 остатка, сумматор- вычитатель 3,элементы И-ИЛИ 4, регистр 5 промежуточного результата, регистр 6 конечного результата.В устройстве производится извле-чение квадратного корня из и-разрядных чисел за и тактов.В первом такте в регистр 2 первого решающего блока 1 записывается первое подкоренное выражение. Иэ двух старших разрядов регистра 2 вычитается число 01 реГистра 5 в сумматоре 3. Если частичный остаток сумматора 3 положителен (знак суммы равен нулю), разряд результата равен единице и информация с выходов сумматора 3 проходит через первую группу информационных входов элементов И-ИЛИ 4. Если остаток сумматора 3 отрицателен, разряд результата равен нулю и на вторую группу информационных входов элементов И-ИЛИ 4 поступает значение подкоренного выражения, т.е. происходит восстановление остатка.Во втором такте производится запись значений двух разрядов в регистр 2 через элемент И-ИЛИ 4 первого блока 1 и запись значений остальных разрядов регистра 2 первого блока в регистр 2 второго блока, а также запись первого значения результата в регистр 5 из знакового разряда сумматора 3. Значение 1-го разряда регистра 2 второго блока поступает непосредственно в 1-й разряд сумматора 3, а иэ. содержимого 2 - 4-ых разрядов регистра 2 вычитается число а 101 регистра 5, где а - первое значение результата вычислений, результат вычитания поступает на элемент И-ИЛИ 4, Одновременно в первом решающем блоке 1 в регистр 2 поступает второе подкоренное выражение, из двух первых разрядов которого вычитается число 01 регистра 5, а результат вычитания поступает на элемент И"ИЛИ 4.В третьем такте в регистр 2 третьего решающего блока записываются следующие значения: в 1-й разряд - из сумматора 3 второго блока, во 2 - 4-ые разряды - из элементовТ = Ис+ сИ),45 Формула изобретения 5 9420И-ИЛИ 4, в остальные разряды - изрегистра 2 второго блока. В третийразряд регистра 5 записывается второе значение результата а из знакового разряда сумматора З,второго 5блока, в четвертый разряд - первоезначение результата а из третьегоразряда регистра 5 второго блока.Значения двух первых разрядов регистра 2 третьего блока переписываются 1 Онепосредственно в сумматор 3, а из3 - 6-ых разрядов регистра 2 вычитается число а 1 а 01 регистра 5. Одновременно во второй блок переписываются результаты вычислений первого блока над вторым числом, изкоторого на сумматоре 3 вычитаетслчисло в 01. В первый блок записыва. ется третье подкоренное выражение,из двух первых разрядов которого вычитается число 01,Результат извлечения корня из первого и-разрядного числа образуетсяза и тактов, а результат вычислений1 последующих чисел будет появляться 25.на выходе регистра 6 через каждыйтакт, Быстродействие определяетсядлительностью одного такта вычисленийв одном решающем блоке, которая равна где- время суммирования на сумматоре 5;й - время задержки информацииэлементом И-ИЛИ 4.При построении устройства на микросхемах 155 серии для 16-разрядных чисел ям = 80 ис, Еисми = 20 ис т = 1 ОО ис.Предлагаемое устройство позволяет по сравнению с известным увеличить быстродействие вычислений. Оно особенно эффективно при обработке больших массивов многоразрядных чисел. Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее и однотипных решающих блоков, каждый из которых содержит регистр остатка, первая группа выходов которого подключена 05 бк первой группе входов сумматоравычитателя, вторая группа выходоврегистра остатка подключена к соответствующим входам первой группырегистра остатка (1 +1)-го (где1,п) блока, регистр промежуточного результата, входы двух старшихразрядов которого подключены соответственно к входам, логической единицыи нуля устройства, выходы регистрапромежуточного результата 1-го блока,кроме первого, соединены с соответствующими входами регистра промежуточного результата (1 + 1) - го блокасо сдвигом на один разряд влево,и-й решающий блок содержит также регистр конечного результата, входыкоторого соединены с соответствующими выходами регистра промежуточногорезультата, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия, оно дополнительно содержитв каждом решающем блоке, кроме п -го,(1 + 1) (где 1 - номер решающегоблока) элемейтов И-ИЛИ, причем выходы регистра промежуточного результатасоединены с второй группой входовсумматора-вычитателя, знаковые разряды которого соединены с управляющими входами элементов И-ИЛИ, инверсный выход знакового разряда сумматоравычитателя, кроме и -го, соединен синформационным входом регистра промежуточного результата (1 + 1)-го блока, инверсный выход сумматора-вычитателя и -го блока подключен к старшему разряду регистра конечного результата, выходы сумматора-вычитателя соединены с первой группой ин-.формационных входов элементов И-ИЛИ,вторая группа информационных входовкоторых соединена с первой группойвыходов регистра остатка (1 - 1)-гоблока, выходы элементов И-ИЛИ подключены к входам второй группы регистраостатка (1 + 1)-го блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРн 47811, кл. О 06 г 7/Б 2, 1973.2. Авторское свидетельство СССРи 716038, кл.с 06 г 7/Я 2, 1976