Магнитный сумматор

-ь ,е б 4 Ъ ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 240278 (21) 2584684/18-24с присоединением заявки МЯ(51)М. Кл.2 Н 03 К 23/00 0 11 С 11/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 070780(54) МАГНИТНЫЙ СУММАТОР 20 25 30 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств переработки дискретной информации нацилиндрических магнитных доменах 5(ЦМД),Известны магнитные сумматоры,содержащие магнитоодноосную пленкус ЦМД, на поверхности которой расположены логические элементы, генераторы и аннигиляторы ЦМД.Известен магнитный сумматор содержащий магнитоодноосную пленкус ЦМД, на поверхности которой расположены логические элементы 15"И-исключающее ИЛИ", динамическиеловушки и аннигиляторы ЦМД 11 . Недостаток сумматора - его ограниченное быстродействие.Наиболее близким техническим решением к изобретению является магнитный сумматор, содержащий в каждом разряде расположенные на магнитоодноосной пленке основную динамическую ловушку ЦМД, соединенную с первым аннигилятором и первым переключателем ЦМД, и второй аннигилятор ЦМД, соединенный со вторымпереключателем ЦМД 123 Недостаток известного сумматотора - большая величина временисуммирования, зависящего от разрядности слагаемых.Цель изобретения - повышение быстродействия сумматора.Поставленная цель достигаетсятем, что сумматор содержит в каждомразряде первую дополнительную динамическую ловушку ЦМД, соединениуюс первым переключателем ЦМД и вхОдом устройства, и вторую дополнйтельную динамическую ловушку ЦМД,соединенную с основной динамическойловушкой и вторым переключателемЦМД.На фиг. 1 и 2 изображены, соответственно, блок-схема и принципиальная схема двух разрядов магнитного сумматора,Магнитный сумматор (фиг.1) содержит магнитоодноосную пленку сЦМД, на поверхности которой расположены основные динамические ловушки ДЛп 1 и ДЛн, соединенные спервыми аннигиляторами ЦМД А ниАи первыми переключателями ЦМДП 4 и П, вторые аннигиляторы ЦИДАи А, соединенны со вторымипереключателями ЦМД Пи П, первые дополнительные динамические ловушки ЦМД ДЛии ДЛ , соединенныес переключателями Пии П, и вторые дополнительные динамические ловушки ЦМД ДЛи ДЛ, соединенг 2ные с переключателями П и Пи2 2 основными динамическими ловушками ДЛии ДЛи.Цифрами 1-73 (фиг3) обозначены позиции, занимаемые ЦМД при их продйижении в сумматоре.Магнитный сумматор работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии каждая пара дополнительных динамических ловушек в каждом разряде сумматора заполнена ЦМД. Проведем сложение двух двоичных чисел 11 и 11.При подаче на вход и-го и (и)-го разрядов сумматора содержимого соответствующих разрядов первого слагаемого и вследствие того, что входные цепи образуют компрессоры, ЦМДиз ДЛ ии ДЛ и переходят в динамические ловушкй ДЛ , 1 и ДЛи, а входящие ЦМД занимают места в ДЛиДЛи и остаются там до тех пор, пока на входы сумматора не подается содержимое соответствующих разрядов второго слагаемого.При подаче на входы и-го и (и)-го разрядов сумматора содержимого соответствующих разрядов вто 15 оГо слагаемого ЦЙД, выбитые из динамических ловушек ДЛ и 1 и ДЛ и стремятся перейти в ДЛ ии ДЛи. Так как входные цепи сумматора образуют компрессоры, то вследствие магнитостатического взаимодействия ЦМД,находящихся в динамических ловушках ДЛи ДЛи,и ЦМД,в эти динамические ловушки направляющихся, происходит следующее: ЦМД из ДЛи.1 и ДЛи отправляются в аннигиляторй А ии Аи соответственно, а ЦМД, ушедшие2 из ДЛ ии ДЛ, отправляются в ДЛ2 п ии ДЛи. На этом заканчивается процесс формирования поразрядной суммы.Дальнейшее продвижение ЦМД по связям сумматора приводитк формированию переносов, которое осуществляется следующим образом. Так как при подготовке сумматора к работе в диг 2 намические ловушки ДЛии ДЛи были ввеДены ЦМД, то эти домены вступают в магнитостатическое взаимодействие с ЦМД, идущими в эти ловушки из ДЛии ДЛ, вследствие чего ЦМД из ДЛ 2и ДЛи покидают свои места в этих ловушках и отправляются ли.о в динамические ловушки результатов поразрядного сложения соседних старших разрядбв Суйматорй, т.е. в данном случае в ДЛ и и ДЛи, соответственно (если в них в результатепоразрядного сложения не оказалось ЦМД), либо в"аннигиляторы А и 1 и А и, соответственно,г 2и выталкивают ЦМД из ДЛи и ДЛ и+ 1 (если в них в результате поразрядного сложения оказалось ЦМД) в целях дальнейшего формирования переноса. Такоевыталкивание представляется возможным, так как цепь переноса выполненав вийе компрессора. В рассматриваемом случае в результате поразрядного сложения ДЛи, и ДЛи не содержит ЦМД. Предположим также, что иДЛи+. не содержит ЦМД. Тогда ЦМД, направляющийся из ДЛив ДЛ,вытолкнет из ловушки ДЛи , находящийся2там ЦМД. (сформировалась единицапереноса в иразряд) а сам займетего место в ДЛ , ЦМД, покинувший2ДЛ1, перейдет в динамйческую ловушку ДЛ и. В и-ом разряде сумматора 15 ЦМД, направляющийся из динамическойловушки ДЛ и в динамическую ловушкуДЛи, вытолкнет из ловушки ДЛи, нагходящийся там ЦМД (сформироваласьединица переноса в и + 1 разряд), 20 а сам займет его место в динамической ловушке ДЛи. На этом процесссуммирования заканчивается. Двоичный код суммы определяется состоянием динамических ловушек ДЛ1, ДЛии переносом в и+1 разряд. Как следует из приведенного примера, состояние указанных динамических ловушекследующее: в ДЛотсутствуетЦМД, в ДЛ ЦМД есть и есть ЦМДна выходе и-го разряда сумматора,т.е. единица переноса в и+1 разряд.Таким образом, результатом сложения двух чисел, которые представлены кодами 11 и 11, есть число, представленное кодом 110, что соответствует истине. Кроме того, в каждомразряде сумматора динамическая ловушка результата поразрядного сложения совместно с ее цепями связиобразует элемент, получивший в 40 доменной технике название элементапересечения.Рассмотрим порядок движения ЦМДпо схеме для указанного выше примера суммируеьцх кодов.45 В исходном состоянии в динамических ловушках, образованных магнитомягкими аппликациями с позициями41-44, 19-21 и 23;6-9;26-29 (ДЛиДЛ, ДЛи и ДЛна функциональной 50 схеме) находятся ЦМД. Ввод суммируемых кодов в и и (и) разряды сумматора осуществляется в направлениистрелок 5 и и 5 и. Стрелка 5 указывает направление вращения магнитного поля управления продвижениемЦМД. Стрелки 5 и . и 5 указываютнаправление переносов из (и) в иразряд и из и в (и+1), соответственно. Аппликации с позициями 12 и34 образуют аннигиляторы (Ап и А и 60 на функциональной схеме). Аппликациис позициями 2-4 и 30-32 и 21 такжеобразуют аннигиляторы (Аи и А и 2 нафункциональной схеме) . Айпликации спозициями 15-17 и 36 и 38, 37, 39 65 и 31 образуют динамические ловушкирезультата поразрядного сложения в п-ом и (и) разрядах соответственно (ДЛ и ДЛ1 на функциональной схеме сумматора). Аппликации с позициями 10 и 18 и 30 и 40 образуют переклю 1 1чатели (П и П 1 на функциональной схеме). Переключатели П и П 1 .1 образованы теми же апплукациями, чтоги аннигиляторы А и АпПри подаче на входы сумматора в и и (и) разряды содержимого п-го и (и) разрядов первого слагаемого, т.е. когда входящие ЦМД оказываются в позициях 22 и 45, ЦМД из динамических ловушек ДЛ, и ДЛ д 4 из позиций 20 и 42 переходят не в 19 и 41, а в 18.и 40 вследствие того, что входная цепь образует компрессор. Далее,в соответствии с вращающимся полем управления, входящие ЦМД поступают в позиции 23 и 44 в результате чего дополнительные ди- намические ловушки ДЛ и ДЛдоказываются вновь заполненными,а ЦМД из позиций 18 и 40 поступают в динамические ловушки результата.поразрядного сложения в позиции 17 и 39 и таким образом первое слагаемое оказывается занесенным на сумматор.После подачи на входы сумматора второго слагаемого начинается процесс сложения, который протекает следующим образом. Когда в позициях 22 и 45 вновь появились ЦМД, то они, как и ранее, заставляют ЦМД1 1из ДЛП и ДЛ и иэ позиций 20 и 42 переместиться в позиции 18 и 40. Одновременно, так как входная цепь образует компрессор, а в динамических ловушках результатов поразрядного сложения ДЛп и ДЛ инаходятся ЦМД, то последние покидают указанные ловушки и перемещают-" ся в позиции 11 и 32. Все сказанное справедливо для направления "3" управляющего поля. Когда управляющее поле принимает направление "4", происходит следующее: ЦМД иэ позиций 11 и 32 могут перейти только в позиции 13 и 33, куда они и переходят, ЦМД иэ позиций 18 и 40 могут перейти либо в позиции 17 и 39, либо в позиции 10 и 30. Однако переходу в позиции 17 и 39 мешает магнитостатическое влияние ЦМД, находящихся в позициях 13 и 33, поэтому из позиций 18 и 40 переходят в позиции 10 и 30. Далее, поскольку цепь переноса, как и входные цепи, тоже образует компрессор, появление ЦМД в позициях 10 и 30 вынуждает ЦМД, находящиеся в ловушках ДЛ и ДЛ(куда они были введены при подготовке сумматора к работе), покинуть свои места в этих ловушких ипереместиться в позиции 1 и 25 изпозиций б и. 26, Таким образом формируются переносы в (и+1) и и разряды. После этого, когда управляющееполепринимает направление "1",ЦМД из позиций 13 и 33 переходят впозиции 12 и 34 и таким образомпопадают в аннигиляторы Ап и Апа ЦМД из позиций 10 и 30 попадаютв позиции 8 и 28 соответственно,врезультате чего дополнительные динамические ловушки ДЛ, и ДЛА оказыг гваются вновь заполненными, В то жесамое время ЦМД из позиции 25 переходит в позицию 16 и попадает в динамическую ловушку результата поразрядного сложения и-го разряда,тоесть ДЛ, а ЦМД из позиции 1 переходит в динамическую ловушку результата поразрядного сложения и+1 раэ 20 ряда. на этом процесс сложения заканчивается. Как не трудно заметить,сложение произошло за время, не превышающее период оборота вращающегося магнитного поля управления25 продвижения ЦМД. Таким образом, дляи-разрядных кбдов время суммирова ния" в предложеййом устройстве в ираз меньше, чем в известном устройстве.30 Формула изобретенияМагнитный сумматор, содержащийв каждом разряде расположенные намагнитоодноосной пленке основнуюдинамическую ловушку цилиндрическихЗ 5 магнитных доменов, соединенную спервым аннигилятором и первым переключателем цилиндрических магнитных Иоменов," и второй аннигилятор цилиндрических магнитных доме 40 нов, соединенный со вторым переключателем цилиндрических магнитныхдоменов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия сумматора, он содержит в45 каждом Разряде первую дополнительную динамическую ловушку цилиндрических магнитных доменов, соединенную с первым переключателем цилиндрических магнитных доменов и вхо 50дом устройства, и вторую дополни 0 тельную динамическую ловушку цилиндрических магнитных доменов,соединенную с основной динамической ловушкой и вторым переключателем цилиндрических магнитных доменов.55 Источники информации,принятые во вниманиепри экспертизе1. Патент США 9 3973248,кл. 340-174, 1973.2. Авторское свидетельство СССРЯ по заявке Р 2536617/18-24,27.09.77 (прототип)