Устройство для умножения

,50 с обг 7 ТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(72) Г.П.Лопато и А,А.йостак (71) Минский радиотехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 888109, кл. О 06 Г 7/52, 1978 (прототип).(54)(57) 1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ по авт,св, М 888109, о т л и ч а ющ е е с я тем,что,с целью расширения области применения за счет умножения чисел в дополнительном коде, в него введен блок преобразования множителя в дополнительный код, информационный вход которого соединен со входом множителя устройства, первый и второй управляющие входы - со вхо,801035601 А дами знака множимого и признака дополнительного кода устройства соответственно, а выход - с четвертым входом последнего блока вычисления разрядных значений произведения,2.устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, цто блок преобразования множителя в дополнительный код содержит счетчик, регистр и триггер, выход которого подключен к счетному входу счетчика, информационный выход - к информационному входу регистравыход которого соединен с информационным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с информационным входом триггера, установочный вход которого соединен с установочным ф входом регистра и вторым управляющим входом блока, первый управляющий вход которого подключен к разрешающему входу регистра.601 103Изобретение относится н вычисли" етельной технике и может быть исполь"эовано при разработке быстродейству"ющих устройств для умножения чисел,представленных в любой позиционной 5системе счисления в дополнительномкоде,По основному автсв. Ю 888109известно устройство для умножения,содержащее регистр множимого, п блоков вычисления разрядных значенийпроизведения (и - число разрядов множимого), и буферных регистров первойгруппы и и буферных регистров второй группы, причем первые входы блоков вычисления разрядных значенийпроизведения соединены с выходамисоответствующих разрядов регистрамножимого, вторые входы - с входамимножителя устройства, третьи и четвертые входы - с выходами соответствующих буферных регистров первойи второй групп, входы буферных регистров первой и второй групп сое"динены соответственно с выходами 25старшего и младшего разряда соответствующих блоков вычисления разрядных значений произведения, выходпервого буферного регистра второйгруппы подключен к выходу устройства, 30четвертый вход последнего блока вы"числения разрядных значений,произведения соединен с входом коррекцииустройства 113.Недостатком это устройства является невозможность умножения нанем чисел, представленных в допол-.нительном коде, цто существенно сужает область его применения.Цель изобретения - расширение об 40ласти применения устройства за счетвозможности умножения чисел в допол"нительном коде.Поставленная цель достигается тем,цто устроиство для умножения допол"ч45нительно содержит блок преобразования множителя в дополнительный код,динформационный вход которого соединенсо входом множителя устройства, первый и второй управляющие входы - совходами знака множимого и признакадополнительного кода устройства соответственно, а выход - с четвертымвходом последнего блока вычисленияразрядных значений произведения,Кроме того, блок преобразования множителя в дополнительный код содержитсчетчик, регистр и триггер, выход которого подключен к счетному входу счетчика, а информационный выход " к информационномувходу счетчика, выход которого является выходом блока, информационный вход которого .соединен с информационным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с информационным входом триггера, устаноеечный вход которого соединен с установочным входом регистра и вторым управляющим входом блока, первый управляющий вход кото" рого подключен к разрешающему входу .регистра.На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - блок преобразования множителя в. дополнительный код для случая двоицно"ко. дированной 2" -й системы счисления.Устройство содержит (фиг.1) и-разрядный регистр 1 множимого, блоки 2 вычисления разрядных значений произ" ведения, буферные регистры 3 и 1 первой и второй групп соответственно, блок 5 преобразования множителя в дополнительный код, вход б множителя устройства, входы 7 и 8 знака множимого и признака дополнительного кода устройства соответственновыход 9 устройства. Первый вход 1-го блока 2 вычисления разрядных значений произведения (1 1,2,,п),соединен с выходом 10 1-го разряда регистра множимого, второй вход - с входом 6 множителя устройства, третий вход " с выходом 1-го буферногорегистра 3 первой группщ, четвертый вход " с выходом+ 1 -го буферного регистра 1 второй группы, причем его выход 11 старшего разряда соединен с -м буферным регистром 3 первой группы, а выход 12 младшего разряда с 1 -м буферным регистром 1 второй, группы. Информационный вход блока 5 преобразования множителя в дополни" . тельный код соединен со входом 6 множителя устройства, а его первый и второй управляющие входы - с входами У и 8 знака множимого и признака дополнительного кода устройства соот" ветственно, выход блока 5 преобразо вания множителя в дополнительный код соединен с четвертым входом послед" него блока 2 вычисления разрядных значений произведения, выход первого буферного регистра 4 второй группы является выходом 9 устройства.Совокупность 1-го блока 2 вычисле ния разрядных значений произведения601 415 и триггер 16 регистр 15 в блоке5 фактически выпоЛняет роль однотакт"ной линии задержки информации). Зались информации в регистр 15 осуществляется только при наличии разре"вающих потенциалов на входах 7 и 8устройстяа одновременно. Наличие разрешающего потенциала на входе 7 устройства соответствует отрицательномумножимому, а наличие разрешающегопотенциала на входе 8 означает,чтов устройстве производится умнояениечисла в дополнительном коде ( в про",тивном случае предполагается, чтовыполняется умножение чисел без учетаих знаков,т.е.е беззнаковой форме).Причем Функции блока 5 преобразования множителя в дополнительныйкод в принципе может выполнить дополнительно введенный в устройствомодуль 13, если, например, его первый вход соединить со входом .6множителя, а на второй и четвертыйвходы подавать соответственно в каждом такте и только в первом тактеК-разрядный двочиный код 000, 01Мпри условии, что множимое отрицательноее противном случае на эти входынеобходимо подавать нули). Это обеспечивает однородность устройства дляумножения на уровне идентичных модулей 13 и можст оказаться целесо-образным при небольших значениях к.Работу устройства для умножениячисел рассмотрим применительно кдвоично-кодированной 2" -й системесчисления, т.е. когда каждый разряд как множимого, так и множителяпредставляет собой набор из к двоичных цифр, В исходном состоянии буФерные регистры 3 и 4 всех модулей 13, а также регистр 15 блока 5преобразования множителя в дополнительный код обнулены, в триггере 16блока 5 записана единица, а в регистре 1 множимого хранится и-разрядный2-й код множимого (и 1 - разрядныйдвоичный дополнительный код множимо-.го),В каждом из и первых тактов работыстройства на его вход 6 поступаетараллельно К двоичных разрядовножителя. начиная с его младшихазрядое. При этом е 1 -м блоке 2ычисления разрядных значений проиэедения осуществляется умножениедвоичных разрядое множителя, посту 3 1035и 1-.х буферных регистров 3 и 4 можетбыть конструктивно выполнена в видеединого модуля 13,. реализованного,например, как большая интегральнаясхема. Включение в модуль 13 соотвествующего разряда регистра 1множимого в качестве его . третьего буферного регистра обеспечиваетоднородность устройства умножениячисел. 10, Блок 5 преобразования множителяв дополнительный код осуществляетпоследовательное Формирование дополнительного кода множителя, начинаяс младших разрядов, и содержит 15( Фиг.2 ) К-разрядный двоичный комбинационный счетчик 14, К-разрядныйрегистр 15 и триггер 16, причем выход триггера 16 подключен к счетномувходу счетчика 14, информационный вы 26ход которого подключен к информационному входу регистра. 15, выходкоторого является и выходом блока 5,информационный вход блока 5, являющийся входом 6 множителя устройства, Зсоединен с информационным входомсчетчика 14, выход переполнения которого соединен с информационным входомтриггера 16,установочный вход которого соединен с установочным входом 30регистра 15 и вторым управляющимвходом блока 5, являющимся входом8 признака дополнительного кода устройства, первый управляющий вход блока 5, являющийся и входом 7 знака З 5множимого устройства, подключен кразрешающему входу регистра 15,Блок 5 преобразования множителяв дополнительный код работает следующим образом,40В исходном состоянии его регистр15 обнулен, а в триггере 16 записана единицазапись этой единицы осуществляется через второй управляющий вход блока 5, являющийся и входом 458 признака дополнительного кода),Далее в каждом такте работы устройства в счетчике 14 производится прибавление к младшей цифре К-инверсныхдвоичных цифр множителя, поступающихна его информационный вход со входа6 множителя устройства ( предполага- уется, что по этому входу в каждом итакте поступает наряду с К-прямымимК-инверсных двоичных цифр множителя), 55 рсодержимого триггера 16, а получиела- вяся при этом сумма и перенос запи- всываются соответственно в регистр Кпающих на его второй вход со входа - б устройства, на К двоичных разрядов множимого,поступающих на егок первый вход с выхода 1 О 1-го 2-го разряда регистра 1 множимого и прибавление к К младшим разрядам получившегося при этом 2 К - разрядного произведения. через четвертый и третий входы блока 2 соответственномладших двоичных разрядов произведе-. ния (1+1)-го блока 2, сформированных в предыдущем такте и хранимых в буферном регистре 4 (+1) -го модуля 13 и К старших двоичных разрядов произведения 1-го блока 2, сформированных в предыдущем такте и хранимых в буферном регистре 3 1 -го модуля 13. После этого сформированные К младших двоичных разрядов произведения 1 -го блока 2 с его выхода 12 записываются в -й буферный регистр 4, а К старших двоицных разрядов произведенияс выхода 11 в 1 -й буферный регистр 3. Одновременно с формированием разрядных произведений в блоках 2 устройства в течение первых И тактов ,его,работы в блоке 5 преобразования множителя в дополнительный код Формируется последовательным образом ( по К двоичных разрядов в каждом такте) дополнительный код множителя, если только множимое отрицательное, значение которого по К двоичных разрядов поступает в каждом такте, кроме первого, на четвертый вход последнего блока 2 формирования разрядных значений произведения (в первом такте на этот вход поступает нулевая информация, так как в исходном состоянии регистр 15 блока 5 обнулен). Этим самым практически производится прибавление к п старшим разрядам произведения множимого на множитель дополнительного кода множителя, т.е. вводится коррекция в результат по знаку мно" жимого.1После выполнения первых и тактов работы устройства осуществляется дополнительно еще и тактов, в тецение которых из устройства выводится с соответствующим преобразованием информация, хранимая в буферных регистрах 3 и 4 всех модулей 13. При этом, если множитель положительный, то на вход 6 устройства в каждом такте подается нулевой К -разрядный двоичный код 0000, если же мномаМжитель отрицательный - единичныйК-разрядный двоичный код 1,.1115К(подачу этих кодов легко осуществить,производя в регистре множителя модиФицированный сдвиг информации, т.е.заполняя высвобождающиеся при сдвигеразряды значением знакового разрядамножителя). Этим осуществляется при- .бавление к п старшим разрядам произведения множимого на множитель до"полнительного кода множимого, т.е.вводится коррекция в результат по.знаку множителя, Полуцение дополнительного кода множимого здесь основано на том, что И младших разрядовпроизведения И -разрядного множимогона максимально возможное И -разрядноечисло и есть дополинительный код множимого. Вывод 2 И -разрядного произведения множимого на множительв устройстве осуществляется в течение25 2.И тактов его работы через выход9 в параллельно-последовательном коде (по к двоичных разрядов в каждомтакте).В табл, для, всех сочетаний знаковсомножителей приведены сведения отом, что используется в устройствев качестве коррекции результата икак она Формиоуется в нем,Как видно из таблицы, в устройстве фактически используется хорошоизвестный алгоритм умножения чиселв дополнительном коде с двумя явными коррекциями. Следует только отметить, что если знаки множимогои множителя входят в их старшие 2 -еКцифры ( это всегда может быть обеспечено, например, За счет расширенияразрядной сетки сомножителей), то вкачестве коррекций используются дополнительные коды множимого и множителя, а знак результата определяется автоматически двумя старшимидвоичными разрядами наиболее значимой 2-й цифры произведения: "00"означает, что произведение положительное, "11" определяет отрицательное произведение, "01" указывает на то, что произошло положительное переполнение при умножении двух наибольших по модулю отрицательных чисел;. сочетание "10"быть не может. Бсли же знаки множимого и множителя не являются составной,1035601 Т а б л и ц а Что используетсяв качестве коррекции Примечание Множимое Множитель Результат не кор- .Запись информации в регистр 15ректируется блока 5 блокируется по входу7 устройства Дополнительный кодмножителя Дополнительный кодмножимого Дополнительные коды множимоно и множи- теля частью их старших 2-.х цифр, то умножение .производится точно так же, как и в предыдущем случае, эа исключением следующих двух обстоятельств: во-первых, в качестве коррекций используются не дополнительные коды, а дополнения множимого и множителя, т,е. дополнительные коды без знаков дополнения,как и дополнительные коды, получаются в устройстве автоматически либо в блоке 5 преобразования множителя в дополнительный код, либо за счет подачи на вход 6 устройства единиц в течение и дополнительных тактов его работы), во-вторых, знак результата должен быть сформирован отдельно путем сложения по модулю два знаковых разрядов сомножителей 1 схЬма формирования знака для этого случая не показана) .Рассмотрим принцип работы устрой - ства для случая, когда И =2, К =4, а знаки множимого и множителя входяткв их старшие 2-е цифры. Пусть множимое Х = -100111, множитель У =-1100111, тогда произведение Р = ХУ = + 01 1111 1100 100 1, В устройстве множимое и множитель представлены в дополнительном коде: Хр =10110001 и У 11 = 10011001, Все основные действия, выполняемые устройством при умножении заданных сомножителей, приведены в табл.2.1 После выполнения четырех тактовна выходе 9 устройства сФормированопроизведение Р = 0001111111001001,два старших двоичных разряда которого указывают на то, что оно положи" 15 тельное 1,это произведение формируется по четыре двоичных разряда вкаждом такте ).Таким образом, предложенное устройство при том же быстродействии, 20 что и известное, обеспечивает умножение чисел как в дополнительном коде, так и в беззнаковой форме, т.е.без учета их знаков. Этим самымзначительно расширена область егоприменения в сравнении с известнымустройством. На вход 6 устройства в течениеи дополнительных тактов подаютсянулиРазрешается прием информациив регистр 15 блока 5 по входам7, 8 устройства На вход 6 устройства в течениеи дополнительных тактов поступаютнули,Прием информации в регистр 15блока 5 блокируется по входу7 устройства На вход 6 устройства в течение и дополнительных тактов подаются единицыРазрешается прием информации в регистр 15 блока 5 по входам 7,8 устройства. На вход 6 устройства в течениеи дополнительных тактов поступаютединицы61 О 103 бО Т а б л и ц а 2 а Разряды результатана выходе 9 устоой.-.ства Действия в младшеммодуле 13 Действия в старшеммодуле 13 Действияв блоке100 0001 100 0110 1 ЗТП10 10000 ИИ Заказ 5834/50 Тираж 70 б Подписно иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 01100011 + 0110 + 01115 0001 1 111 00001111 ОООО