Устройство для умножения с накоплением

(51)4 С 0 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ьников ство СССР 52, 1986. а цифровых с. 350,ОЖЕНИЯ С областитности ГОСУДАРСТВЕННЬЗЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНКОПЛЕНИЕМ 57) Изобретение относитсячислительной техники, в ч к устроиствам умножения, и может бытьиспользовано в арифметических устройствах ЭВМ, Целью изобретения является увеличение быстродействия, Поставленная цель достигается тем, что вустройство для умножения с накоплениеем, содержащее сдвиговый регистр 4множимого, сдвиговый регистр 7 множителя, сумматор 3, блок 8 синхронизации и регистр-аккумулятор 5, введены блок 1 памяти, блок 2 элементовИ и комбинационный сдвигатель 6 ссоответствующими связями. Отличнымв работе устройства является то, чтонакопление промежуточных результатовведется в ячейках блока 1 памяти,адреса которых определяются группами разрядов множителя. 2 ил., 1 табл.Изобретение относится к Вычисли- тельной технике, в частности к устройствам умножения, и может бьггь ис-, пользовано в арифметических устройствах ЗВМ.5Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства.На фиг, 1 представлена схема устройства для умножения с накоплением, на фиг. 2 - временные диаграммы формирования сигналов в блоке синхронизации (для п=16, К=4).Устройство (фиг.1) содержит блок 1 памяти, блок 2 элементов И, сумматор 3, сдвиговый регистр 4 множимого, регистр-аккумулятор 5, комбинационный сдвигатель 6, сдвиговый регистр 7 множителя и блок 8 синхронизации.На фиг. 2 приняты следующие обо О значения: П, - сигнал на первом выходе блока 8 (подключен к входам "Сдвиг" регистров 4 и 7); 0- сигнал на втором выходе блока 8 (подключен к входу Запись регистра-ак кумулятора 5); П з - сигнал на третьем выходе блока 8 (подключен к входу "Сдвиг" сдвигателя 6); П- сигнал на четвертом выходе блока 8 (подключен к входам запрета выдачи сдви гателя 6 и регистров 4 и 7)0 - сигнал на пятом выходе блока 8 (подключен к второму входу блока 2); Ув сигналы на шестых выходах блока 8 и на младших выходах регистра 7 (подключены к входам Ацрес блока 1),1 1 В 35 Отображаются на диаграмме в шестнадцатиричной системе счисления; Н- сигнал на седьмом выходе блока 8 (подключен к входу "Запись" блока 1);- сигнал на, восьмом выходе блока 38 (сигнал готовности результата устройства); НЭ - сигнал на первом Входе блока 8 (сигнал начала работы устРойстВ)Б 1 сигнал на Втором Входе 45 блока 8 (сигнал начальной установки устройства). Сумматор 3 может бьггь построен наэлементе 1802 ИМ 1, сдвиговый регистр4 множимого и сдвиговый регистр 7множителя - на элементе 533 ИР 16,комбинированный сдвигатель б - наэлементе.531 КП 11. Цепи общего тактирующего сигнала на фиг. 1 и 2 не по 55казаны.Устройство для умножения с накоп"лением (фиг.1) работает следующимобразом,Рассмотрим случай, когда разрядность сомножителей п=16, При этомрегистр 4 осуществляет сдвиг влевосразу на четыре разряда, регистр 7 -сдвиг вправо на четыре разряда. Таким образом, множитель разбиваетсяна четыре группы по четыре разряда .Запись множимога осуществляется вразряды с четвертого по девятнадцатый регистра 4. В остальные его разряды. загружаются нули, Выходами регистра 7 являются младшие четыреразряда (соответственно разрядностигруппы К=4). Блок 1 памяти содержитшестнадцать ячеек,Дле правильной работы устройствас целью первоначального обнуленияблока 1 необходимо произвести холостойпуск устройства хотя бы для пары сомножителей. После выявления сигналаготовности результата необходимоосуществить предварительную загрузку (или обнуление) регистра-аккумулятора 5 (предварительная загрузкасопровождается сигналом начальнойустановки, па которому блок 8 формирует сигнал "Запись" на входе регистра-аккумулятора), причем разрядность числа, загружаемого в регистраккумулятор, должна соответствоватьразрядности регистра-аккумулятора 5.Рабата устройства в режиме холостогопуска не отличается от обычной работыустройства, за исключением того, чтов первом случае результат будет неверным), поэтому она в дальнейшемне рассматривается, но предполагается, что холостой пуск выполнен, Послевыполнения холостого пуска взведенсигнал готовности результата, сброшены сигналы "Сдвиг" регистров 4 и 7и сдвигателя 6, сигнал "Запись" регистра-аккумулятора 5, установлен в"1" второй вход блока 2 элементов И,сброшен сигнал "Запись" блока 1, установлены в третье состояние шестыевыходы блока 8 и выходы сдвигателя6, открыты выходы регистров 4 и 7.Работа устройства начинается с момента взведения сигнала начала работы и одновременной загрузки первойпары сомножителей в регистры 4 и 7.В следующем такте изменяются следующие выходные сигналы блока 8: сбрасывается сигнал готовности результата, разрешается запись в блок 1, натри следующих такта разрешается сдвиг14516 каждого следующего такта во входные регистры сумматора загружаетсясодержимое регистра 4 и ячейки памяти блока 1, адрес которой задаетсямладшими четырьмя разрядами регистра 7, а во второй половине результатсуммирования загружается в ту жеячейку блока 1 и осуществляются сдвиги в регистрах 4 и 7. В четвертомтакте блок 8 запрещает сдвиг регистров.4 и 7 и осуществляется загрузка следующей пары сомножителей (вконце такта). В пятом такте вновьразрешается сдвиг регистров 4 и 7 ив устройстве выполняются те же действия, что и для первой пары сомножителей, Через три такта после загрузки последней пары сомножителейсбрасывается сигнал начала работы,На этом первый этап работы устройства заканчивается,Результатом работы устройства напервом этапе является накопление вячейках блока 1, взятых с соответствующими весами сумм частных произведений. Для получения конечного результата необходимо выполнить умножения содержимого ячеек блока 1 наих адреса и накопить результат умножений в регистре-аккумуляторе 5.Это выполняется на втором этапе работы устройства минимальным количеством требуемых операций.Второй этап работы начинается через один такт после сброса сигналаначала работы. При этом блок 8 запрещает сдвиг регистрам 4 и 7, переводит в третье состояние их выходы, открывает выходы сдвигателя 6 и свои40шестые выходы, разрешает запись вкаждой второй половине следующеготакта в регистр-аккумулятор 5, выставляет нули на втором входе блока2 элементов И.45При выбранной для данного случаяразрядности сомножителей п=16 и разрядности групп разбиения множителяК=4 второй этап включает четыре цикла, В первом цикле в регистре-аккуму 50ляторе 5 накапливается сумма содержимого ячеек блока 1, адреса которыхсодержат единицы в первом, самом младшем, разряде. Во втором, третьем .ичетвертом циклах аналогично выбирают ячейки блока 1 с адресами, содер 55жащими единицу соответственно во втором, третьем и четвертом разрядах,причем содержимое каждой первой вы 834бираемой во втором, третьем и четвертом циклах ячейки складывается со сдвинутым на один разряд вправо содержимым регистра-аккумулятора 5 (сдвиг осуществляется сдвигателем 6 подачей на один такт сигнала "Сдвиг" с третьего выхода блока 8, причем в самом старшем выходном разряде сдвигателя 6 устанавливается "О"), Последовательность формируемых для каждого цикла блоком 8 адресов представлена в таблице, Одновременно осуществляется обнуление ячеек памяти блока 1.В первом цикле обнуляется первая выби 1 гаемая ячейка, во втором - первые две выбираемые ячейки, в третьем - первые четыре, в четвертом - оставшиеся восемь ячеек. Обнуление выполняется подачей на блок 1 сигнала "Запись" во второй половине соответствующего такта работы.В следующем после окончания четвертого цикла такте блоком 8 взводится сигнал готовности результата и устройство переводится в то же состояние, что и после холостого пуска. На этом заканчивается второй этап работы, Результат операции может быть снят с выходов регистра-аккумулятора 5Устройство готово к работе с новым массивом сомножителей. При необходимости содержимое регистра-аккумулятора 5 может быть изменено предварительной загрузкой.Разрядность блока 1, сумматора 3, регистра-аккумулятора 5, сдвигателя 6 и блока 2 элементов И может быть больше 2 п в зависимости от количества вводимых разрядов расширения,Формула изобретения Устройство для умножения с накоплением, содержащее сдвиговый регистр разрядности 2 п, сдвиговый регистр множителя разрядности и, сумматор разрядности 2 п, регистр-аккумулятор разрядности 2 п и блок синхронизации (и - разрядность сомножителей), причем выход сдвигового регистра множимого соединен с входом первого слагаемого сумматора, входы разрешения сдвига сдвиговых регистров множимого и множителя объединены и соединены с пер". вым выходом блока синхронизации, входы запуска и установки которого соединены соответственно с входами на14516 ЦиклВторой Четвертый Третий Первый 0010 1000 0100 0001 0011 1001 0101 0011 0110 01100101 1010 0111 1011 0111 0111 1100 1100 10101011 . 1001 1101 1101 1011 1110 1110 1110 1101 1111 5чала работы и начальной установки устройства, выход сумматора соединен с информационным входом регистра-аккумулятора, выход которого является выходом результата устройства,о т"5 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно содержит блок памяти разрядности 2 п, комбинационный сдвигатель разрядности 2 п и блок элементов И разрядности 2 п, причем выход блока памяти соединен с входом второго слагаемого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока элементов И, выход регистра-аккумулятора соединен с информационным входом комбинационного сдвигателя, выход которого соединен с входом первого слагаемого сумматора, вход разрешения записи 83 6регистра-аккумулятора, вход разрешения сдвига комбинационного сдвигателя, объединенные входы запрета выдачи комбинационного сдвигателя,сдвиговых регистров множимого и множителя, второй вход блока элементовИ, адресный вход и вход разрешениязаписи блока памяти, выход готовности результата .устройства соединенысоответственно с выходами с второгопо восьмой блока синхронизации, входнулевого потенциала устройства соединен с последовательным информационным входом сдвигового регистра множимого, выход блока элементов И соединен с информационным входом блокапамяти, адресный вход которого соединен с выходом младших разрядовсдвигового регистра множителя,145 бЯЗ Составитель Л. КлюеТехред Л.Кравчук Корректо амборск Редакт гар 67изобретениям и5, Раушская наб.,Заказ 7 рытиям 4/5