Устройство для умножения

Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61 Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 260980 (21) 2985709/18-24 И) М. Кн.з с присоединением заявки Но -6 06 Г 7/52 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(23 Приоритет -Опубликовано 15.0333. Бюллетень М 10 Дата опубликования описания 15,03.83 3) УДК 681. 325 088. 8)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ Изобретение относнтся к вычислительной технике и может найти применение в специализированных цифровыхвычислительных машинах,Известны устройства для умноже- .ния, содержащие дешифратор множителя;(или блоки умножения сомножителейнемаксимального формата ), коммутато-ры частичных произведений, инверторы кода и преобразователь многоряд"ного кода в двухрядный или однорядный, в которых множитель разбиваетсяна группы, каждой из которых соответствует частичное произведение,равное множимому определенной кратности со знаком плюс или минус 1и 2. Недостатком этих устройств являются значительные аппаратурные затраты, связанные с увеличением количества одноразрядных сумматоров, необходимых для удлинения в старших частях частичных произведений сумматоров преобразователя многорядного кода для суммирования отрицательных частичных произведений, подаваемых через инвертор кода с дополнительной единицей младшего разряда. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для умножения содержащее дешифратор множителя, блок суммирования частичных произведений (матрицу сумматоров пред" ставляющую собой сумматоры с запоминанием переносов ), коммутаторы, заменяющйе сумматоры старших частей частичных произведений в каждом слое суммирования, блок Формирования кратных множимого, выходной сумматор.Каждый коммутатор выполняет функции суммирования старших разрядов Одного частичного произведения со знаковыми разрядами двух других, сдвинутых в сторону младших разрядов 3 .Недостатком такого устройства является большое количество слоев суммирования в связи с использованием сумматоров с запоминанием переносов.Цель изобретения - упрощение устройства.Для достижения поставленной цели устройство для умножения, содержащее блок формирования кратных множнмого, коммутаторы кратных множимого, дешифраторы групп разрядов множителя блоки инверсии, блок суммирования частичных произведений и выходнойсумматор с распространением переноса, причем выходы блока формирования кратных множимого соединены с информационными входами коммутаторов кратных множимого, управляющие входы которых соединены с выходами соот ветствующих дешифраторов групп разрядов множителя, а выходы подключены к информационным входам соответствующих блоков инверсии, выходы которых соединены с входами разрядов 10 бЛока суммирования частичных Произведений, управляющие входы блоков инверсии соединены с входами младших разрядов соответствующих групп разрядов множителя и входами младших разрядов блока суммирования частичных произведений, выходы которого соединены с первой группой входов выходного сумматора с распространением переноса, содержит формирователь суммы старших частей частичныхпроизведений, содержащий идентичные ячейки, число которых равно числу групп множителя, входы которого соединены с входами блоков инверсии, а выходы - с второй группой входов выходного сумматора с распространением переноса, причем каждая ячейка формирователя суммы старших час-. тей частичных произведений содержит элемент" ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ЗО первые входы которых соединены с соответствующими входами формирова" теля суммы старших частей частичных произведеиий, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым выходом 35 данной ячейки формирователя суммы старших частей частичных произведений, выход элемента ИЛИ соединен с вторым и третьим выходами данной ячейки формирователя суммы старших 4 О частей частичных произведений и вторыми входами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ следующей старшей ячейки формирователя суммы старших частей частичных произведений, 45На фиг. 1 показана блок-схемаустройства для умножения; на фиг.2схема формирователя суммы старшихчастей частичных произведений, нафиг. 3 - схема одной ячейки формирователя суммы старших частей частичных.произведений.Устройство содержит дешифраторыгрупп разрядов 1 множителя,коммутаторы 2 кратных множимого, блоки 3инверсии, блок 4 суммирования частичных произведений (выполненный ввиде. матрицы сумматоров с распространением переноса ), формирователь 5,суммы старших частей частичных про,изведений, выходной сумматор б сраспространением переноса, формирующий окончательное произведение,блок 7 формирования кратных множимого. 65 Блок 5 содержит идентичные ячейки 8, число которых равно числу групп разрядов множителя, каждая из ячеек 8 содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и элемент ИЛИ 10.Назначение дешифратора 1 состоит в определении кратности множимого в зависимости от группы разрядов множителя, для которых выбирается частичное произведение, Количество разрядов в группе может быть любым.Рассмотрим работу устройства на примере, использующем алгоритм МакСорли с выборкой частичного произведения из множества 2,4,6,8 в зависимости .от тройки разрядов множителя и младшего разряда старшей триады. Дешифратор 1 расшифровывает третийразряд каждой тройки разрядов и посылает сигнал на управляющий вход соответствующего блока 3. Если этот сигнал равен нулю (число положительно ), то кратное множимого с соответствующего коммутатора 2,проходит через блок 3 в прямом коде на блок 4. Если он равен единице (чис- ло отрицательное ), то кратное множимого инвертируется в блоке 3 и в обратном коде поступает на блок 4, а в младший разряд блока 4 добавляется единица для представления числа в дополнительном коде.Блок 4 складывает частичные произведения, сдвинутые на 3 разряда относительно друг друга и имеющие длину, равную длине множимого.Сумма старших (знаковых ) частей частичных произведений, имеющих неравную длину, кратную трем, формируется формирователем 5.В блоке 4 при двадцатичетырех- разрядном множителе суммируются девять частичных произведений, восемь из которых - соответствующие кратные множимого, а девятое - либо ноль, в случае четности последней триады мижителя, либо однократное множи-. мое со знаком "минус", обусловленное тем, что при выборе кратных используются только четные числа, а девятое число служит для компенсации избыточности восьмого числа.Сумма девяти частичных произведений поступает на вход сумматора б, где складывается с суммой старших частей частичных произведений, поступающей из формирователя 5 на другой вход сумматора б.Рассмотрим работу формирователя 5, В зависимости от знака частичного произведения старше разряды могут содержать либо все нули (,.плюс), либо все единицы минус), что соответствует обратному коду старшей части сдвинутого, частичного произведения.Разряды триад Е, Е 3,", Еф,(3=1-8) на выходе формирователя 5 формиру- г1005039 10 предшествующей, младшей ячейки 8,причем для реализации формулы 7х на второй вход самой младшЕйячейки 8 подается логический ноль.С выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9снимается младшнА разряд каждойтройки разрядов, а с выхода элементаИЛИ 10 - два старших разряда 7.Работу формирователя 5 рассмотримна конкретном примере,10 Пусть имеем множитель вида 001010 110 011 100. 000 100 011.Условимся, что производим умножение, начиная со старших разрядов,множителя, т.е. рассматриваем множи 15 тель слева направо.ЬЭ данном множителе х 1 Ф 1, хг= 1,х З = 1 Следовательно, второе, пят, тое и девятое частичные произведенияотрицательны и в их старших частяхвсе единицы.Тогда задача формирования суммыстарших частей частичных произведений сводится .к суммированию рядачисел25 г 1 10000000000000000000000001 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 В результатег.",: г= г= г 4= г= г 8 г= г, = г 81 2 3 46 ч 8 г -о, г -г =7 =г,=1, г,=хам=кА сумма старших частей частич ных произведений равна110 111 111 110 111,111 111 111Таким образом, в данном устройстве для умножения достигается сокращение количества слоев суммирования 45 частичных произведений и уменьшение.количества элементарных сумматоров в старшей части блока суммиро" вания частичных произведений, так как оборудование введенного Форми. рователя суммы старших частей частичных произведений меньше, оборудования соответствующей. части блока суммирования частичных произведений прототипа и как следствиеу увеличе ние быстродействия беэ дополнительных аппаратурных затрат. формула изобретения 60Устройство для умножения, содержащее блок формирования кратных множимого, коммутаторы кратных миожнмого, дешифраторы групп разрядов множителя, блоки инверсии, блок. суммирова ются в соответствии с логическимиформулами г. у Мгз ю гфхгг" + хг ф (гг-г), где хэгде.- номер триады на выходе Формирователя;- номер триады множителя;и - разряд множителя.Формирователь .5 суммы старших частей частичных произведений состоит иэ последовательно соединенных ячеек 8. Каждая из ячеек 8 состоит иэ элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, ИЛИ 10, соединенных как показано .на фиг. 3 и реализующих приведенные формулы.На первые входы элементов ИЛИ 10 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 подается расшифрованный третий разряд каждой тройки разрядов множителя, на вторые их входы - сигнал с выхода элемента ИЛИ1 1 1О О О О О О0 О О О 0 О О О О1 1 1 1 1 1 1 1 1 1О О О О О О О О О ОООО 0000000О О О О О О О О О О.1111111111 ния частичных произведений и выходной сумматор с распространением переноса, причем. выходы блока формирования кратных .множнмого соединены с информационными входами коммутаторов кратных множимого, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих дешифраторов групп разрядов множителя, а выходы подключены к информационным входам соот-. ветствующих блоков инверсии, выходы которых соединены с входами разрядов блока суммирования частичных произведений, управляющие входы блоков инверсии соединены с входами младших разрядов соответствующих групп разрядов множителя и входами младших разрядов блока суммирования частичных произведений, выходы которого соединены с-первой группой входов выходного сумматора с распространением переноса, о т л и ч а ю щ е- . е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит формирователь суьвы старших частей частичных произведений, содержащий идентичные ячейки, числокоторых равно числу групп разрядов множителяг входы которого соединены с вхог ,дами блоков инверсии, а выходы - с второй. группой входов выходного сумматора а распространением переноса, 1 лричем кажгдая ячейка формирователясуммы старших частей частичных произведений содержит элемент ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входыкоторых соединены с соответствующими входами формирователя суммы старших частей частичных произведений,выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым выходом данной ячейки формирователя суммы старшихчастей частичных произведений, выходэлемента ИЛИ соединен с вторым и 10третьим выходами данной ячейки формирователя суммы старших частей частичных произведений и вторыми входами элементгв ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИследующей старшей ячейки формирователя суммы старших частей частичныхпроизведений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 330450," кл. Ц 06 Р 7/38, 1970.2. Патент США Р 4041296,кл. С, 06 Р 7/52, опублик. 1977.1005039 Составитель В.БерезкинАлексеенко Техред Е,Харитончик Корр Реда М.демчик 900/64 Тираж 704 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-Э 5, Рауюская наб., д. 4/5 За илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная