Устройство для умножения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 06 Р 7/5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ническии льство СССР7/52, 1981,ство СССР7/52, 1982. ующих преобразоватеа в десятичный, вычены к входам разходам соответс лей двоично ходы которых рядов блока в соответст разрядов. 2 подклю есятич го суммировани со значениями ве ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ (57) Изобретение от вычислительной техн использовано при ра действующих устройс десятичных чисел. Ц является сокращение рудования устройства за счет введения в объединения, состоя УМНОУ(ЕНИЯ осится к области ки и может быть работке быстров для умножения елью изобретенияколичества обо-, . Цель достигнута устройство блока щего из ш груйп 80126248 элементов ИЛИ, причем узлы умноженияиа шесть и узлы суммирования выполнены двоичными. При этом выходы двухстарших подгрупп каждой из щ группвыходов блока формирования частичныхпроизведений подключены к входам соответствующей группы элементов ИЛИ,выходы которой подключены к входамблока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов. Выходы тетрад с первой по предпоследнюю блока двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов суммирования, выходы которых подключены кИзобретение отцосится к вычислительной технике и может быть исполь-зовано при разработке быстродействующих устройств для умножения десятичных чисел.Цель изобретения - сокращение количества оборудования устройства,На фиг, 1 приведена структурная схемапредлагаемого устройства для умножения; на фиг, 2 - функциональная схема блока объединения при ш=2,Устройство для умножения содержит (фиг.1) регистры 1-3 соответственно яножимогс, множителя и произведения, блок 4 формирования кратных множимого, блок 5 формирования частичных произведений, блок 6 объединения, блок 7 двоичного суммирования, блок 8 суммирования тетрадных переносов, блок 9 коррекции и блок 1 О десятичного суммирования. Блок 8 содержит узлы 11, -11суммирования тетрадных переносов, блок 9 содержит узлы 12- 12 , умножения на шесть, узлы 13 13 суммирования и преобразователи 14, -14 , двоичного кода в десятичньй. Выходы разрядов регистра 2 множителя подключены к входам первой группы блока 5 формирования частичных произведений, выходы разрядов регистра 1 множимого подключены к входам блока 4 формирования кратных множимого, выходы 15,-15, групп с первой по четвертую которого подключены к входам групп со второй по пятую соответственно блока 5 формирования частичных произведений, выходы 16, 16 двух мпадших подгрупп каждой из шьгрупп выходов 16 -16 которого подключены к входам блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, а выходы 16 16 двух старших подгрупп каждой иэ1 1 тш групп выходов 16 - 16 подключены к входам блока 6 объединения, выходы 17, -17 которого подключены к входам блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы 18,-18 , тетрадных пере" носов блока 7 двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к входам соответствующих узлов 11, -1 1 , суммирования тетрадных переносов, выходы которых подключены к входам соответствующих узлов 12,-12 , умножения на шесть, выходы которых подключены к первым входам соответствующих узлов 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 13, -13, , суммирования, выходы 19, -19, , тетрад с первой по предпоследнюю блока 7 двоичного суммированияподключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входамсоответствующих узлог, 13 -131 Ят суммирования, выходы которых подключены к входам соответствующих преобователей 141 14 двоичного кода в десятичный, выходы которыхподключены к входам разрядов блока 10десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выход 19 последней етрады блока 7двоичного суммирования подключен квходу старшего разряда блока 10 десятичного суммирования, выходы которого подключены к входам регистра 3произведения, выходы десятичных переносов узлов 11 суммирования тетрадных переносов подключены к входампереносов последующих узлов 11 суммирования тетрадых переносов. Блок 6содержит группы элементов ИЛИ 20,Регистры 1 и 2 предназначены дляхранения а-разрядных десятичных сомножителей, в регистр 3 произведениязаписывается 2 ш-разрядное десятичноепроизведение,Блок 4 предназначен для формирования двухкратного, четырехкратногои восьмикратного множимых и можетбыть реализован как и в известномустройстве, на трех последовательносоединенных узлах удвоения. На выходы 15, первой группы блока 4 подается однократное множимое непосредственно с выходов регистра 1 множимого,на выходах 15 второй группы блока 4формируется двухкратное множимое,навыходах 15 третьей группы - четырехкратное множимое и на выходах 15четвертой группы - восьмикратное мно 1жимое.Блок 5 предназначен для формирования частичных произведений и содержит 4 а групп двухвходовых элементовИ, На выходах элементов И одной группы образуется одно частичное произведение, а всего в блоке 5 образуется 4 ш частичных произведений. Этосвязано с тем, что в устройстве формируются четыре частичных произведения множимого на каждую десятичнуюцифру ш-разрядного множителя. Эти четыре частичных произведения образуютоднУ грУппу выходов 16, 16 , 16 и16 блока 5 (1.ш), причем на выхо 1262481ды 16 первой подгруппы 1-й группы подается частичное произведение множимсго па значение двоичного разрядаос весом 2 =1 1-й тетрады множителя,на выходы 16 второй подгруппы 1.-й группы поступает частичное произведение множимого на значение двоичного1разряда с весом 2 =2 1.-й тетрады мно 1 жителя, на выходы 16 и 16 третьей8 10 и четвертой подгруппы 1-группы подаются частичные произведения множимого на значения двоичных разрядов с весами соответственно 2 =4 и 2 =8 -й3тетрады множителя.Блок 6 предназначен для объединения частичных произведений, которые1подаются на выходы 16 16. третьей .и четвертой подгрупп 1-й группы выходов 16 блока 5, в одно частичное произведение, поступающее на выход 17; блока 6. Такое объединение возмож.но, так как в десятичной системе счисления при использовании кода "8421" на выходах 16 и 6 блока 5 не могут одновременно образоваться два значащих частичных произведения (одно из этих частичных произведений обязатель.но будет нулевым, когда другое принимает некоторое значение, отличное от нуля). На фиг. 2 изображена функциональная схема блока 6 объединения для случая, когда количество тетрад разрядов множимого и множителя равно двум (ш = 2 ), Блок 6 содержит две группы элементов ИЛИ 20, 35Блок 7 двоичного суммирования предназначен для параллельного суммирования Зш десятичных частичных произведений, сформированных с помощью блоков 5, . 40 и 6 и поступающих на входы блока 7 в соответствии со значениями весов их разрядов, На выходах 19, -19, блока 7 формируется 2 ш тетрад двоичной суммы в однорядном коде, а на выхо-. ды 18,-18 , из блока 7 поступают тетрадные переносы. Например, на выход 18 подаются только все те пере 1носы, которые образуются в первой наименее значимой тетраде блока 7 50 при двоичном суммировании в нем десятичных частичных произведенийи кото" рые должны поступить и поступают в его соседнюю более старшую тетраду для правильного формирования двоич ной суммы на его выходах 19, -19, Переносы, которые возникают н первой тетраде блока 7 и в ней же используются, на его выход 8, не должны подаваться, Тетрадные переносы, значения которых поступают на выходы 81 18 , блока 7, могут быть как одноразрядными двоичными числами, так и многоразрядными (двухразрядными,трех- ,разрядными или четырехразрядными двоичными числами). Последнее имеет место, например, при использовании в блоке 7 двоичного суммирования многовходовых параллельных счетчиков с целью увеличени его быстродействия.Блок 8 суммирования тетрадных переносов содержит узлы 11, -11суммирования, каждый из которых осуществляет двоичное суммирование тетрадных переносов, формируемых только в одной тетраде блока 7.Например, узел 11 ш производит суммирование толь-. ко тех тетрадных переносов, которые образуются в ш-й тетраде блока 7 двоичного суммирования и обязательно передаются в его (в+1)-ю тетраду.С целью уменьшения значений двоичных сумм, Формируемых на выходах узлов 11,-11 блока 8 суммирования тетрадных переносов при умножении в устройстве чисел большой разрядности, узлы 11 -11 , суммирования тетрадных переносов соединены цепью десятичного переноса. Это позволяет существенно упростить блок 9 коррекции и блок 10 десятичного суммирования. Для обеспечения при этом высокой скорости работы блока 8 значения десятичных переносов узлов 11, -11должны зависеть только от значений суммы поступивших на их входы тетрадных переносов с равновесовых выходов 18, в .18 д блока 7 и не зависеть от значений их входных переносов. А это означает, что десятичньй перенос, сформированный на выходе переноса 1-го узла 11 (1 1 2 ш - 2) поступает на вход переноса (1+1)-го узла 1 и в нем обязательно локализуетСя, т.е. этот перенос не может вызвать сигнал десятичного переноса из (1+1)-го узла 11, который в свою очередь мог бы вызвать сигнал переноса из (1+2)-го узла 11 и т.д. Формирование десятичных переносов в блоке 8 может быть организовано по-разному, в частности оно может быть следующим: если на вход 1-го узла 1 посту.пает с выхода 81 блока 7 число одноразрядных тетрадных переносов 106 Х 20, то на его выходе переносаобразуется 1;еренос, равнь 1 едьни е; если 20, М 30, то формируется:;еренос, равный двойке и т,д. Разумеется, что при этом должны корректироваться определенным образом выходнье 5 двоичные суммы узлов 11 -11, бло гт 2 ка 8. При такой организации десятичных переносов в блоке 8 суммирования тетрадных переносов для значений ш 16 на выходах узлов 11 - 11, не2 тмогут сформироваться двоичные суммы, значения которых превышают одиннадцать (1011).Блок 9 коррекции содержит узлы 12,-12,двоичного умножения на 15 шесть, узлы 13,-13 , двоичного суммирования и преобразователи 14 - 142двоичного кода в десятичный. По значениям сумм тетрадных перейосов, полученных на выходах узлов 20 11 -11 , блока 8, в блоке 9 с помощью узлов 12,-12 умножения на1 2 го. 1шесть формируются коррекции для результата, образовавшегося на выходах 19, -192 тетрад блока 7 двоичного суммирования. Такой принцип Формирования коррекции объясняется тем,что при двоичном суммировании в блоке 7 десятичных частичных произведений для получения правиЛьного конечного З 0 результата необходимо всякий раз,когда возникает одноразрядный перенос из тирады, корректировать эту тетраду путем добавления к ней числа "6",иС целью увеличения быстродействия и 35 сокращения количества оборудования это добавление числа "б" в блоке 7 двоичного суммирования не производится. Вместо этого в блоке 8 суммирова-ния тетрадных переносов для каждой 40 весовой позиции блока 7 подсчитывается число тетрадных переносов, по значению которого в соответствующем узле 12 умножения на шесть блока 9 Формируется правильная коррекция. 45В блоке 9 с помощью узлов 13 13 2 , осуществляется равновесовое двоичное подсуммирование значений коррекций, образованных на выходах узлов 12, -122 умножения на шесть, 50,2 т к значениям соответствующих тетрад блока 7, сФормированных на его выходах 19., -19 , Образовавшиеся при этом на выходах узлов 13, -13 ., двоичные суммы преобразуются на соответствующих узлах 14,-14в десятичные. Предполагается, что на выходах узлов 1,-11, , блока 8 не может быть сформирована двоичная сумма тетрадных переносов, большая чем 1110 (это может быть обеспечено практически во всех случаях путем соответствующего построения цепи .десятичного переноса блока 8), тогда на выходах узлов 12,-2 , не может быть сформировано двоичное произведение, большее чем 1110 х 110 = 1010100, следонзтельно, на вь.ходах узлов 3, - 13не может образоваться двоичная сумма, превышающая значение 1010100 ++ 1111 = 1100011, а поэтому на выходах узлов 14 -14 преобразования2 г .двоичного кода в десятичнь 1 й не может быть сформирован десятичный результат, максимальное значение которого превышает значение 99Таким образом, на выходах блока 9 коррекции Формируется правильное десятичное произведение исходных сомножителей, но только в двухрядном коде (в виде двухчисел). Совокупность узлов 12-14 одного разряда блока 9 коррекции может быть реализована по соответствующей таблице истинности в виде малоразрядногобыстродействующего ПЗУ небольшой емкости, например, на серийно выпускаемых ПЗУ емкостью 256 х 8 бит.В качестве блока 10 десятичногосуммирования, как и в известном уст-.ройстве, может быть использован быстродействуищий двухвходовой десятичный сумматор, преобразующий двухрядный код десятичного произведения в однорядный.Устройство работает следующим образом.Одновременно либо последовательново времени в регистры 1 и 2 соответственно множимого и множителя загружаются т-разрядные десятичные сомножители. После загрузки множимого врегистр 1 в блоке 4 формируются кратные множимого, которые с его выходов151-15 поступают на соответствующиегруппы входов блока 5, в котором образуется 4 та частичных произведений фв десятичном коде, из которых 2 ш частичньх произведений непосредственно поступают на входы блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов с выходов 16 16 блока 5(1 Ьш), а другие 2 ш частичных произведений с выходов 16, 16 блока 5 предварительно лоУдаются в блок 6, в котором они объе12624 диняются в п частичных произведенийи которые с его выходов 17 -17 так-же поступдют на входы блока 7 двоичного суммирования в соответствии созначениями весов разрядов. В блоке 57 осуществляется быстрое суммирование Зтп десятичных частичных произведений как двоичных чисел и, по возможности, параллельно в блоке 8 формируются суммы тетрадных переносов,образованных на выходах 18,-18блска 17 двоичного суммирования, покоторым в дальнейшем в блоке 9 корректируется результат, сформированный на выходах 19,-19 тетрад блока 7. Образованноев двухрядном коде на выходах блока 9 десятичное произведение сомножителей преобразуетсяв блоке 1 О десятичного суьиированияк однорядному коду, который и записы вается в регистр 3 произведения. Формула изобретения Устройство для умножения, содержащее регистры множимого, множителя и произведения, блок формирования кратных множимого, блок формирования частичных произведений, блок двоичного суммирования, блок суммирования тет радных переносов, блок коррекции и блок десятичного суммирования, причем блок суммирования тетрадных переносов содержит узлы суммирования тетрад ных переносов, блок коррекции содер- З 5 жит узлы умножения на шесть, узлы суммирования и преобразователи двоичного кода в десятичный, при этом выходы разрядов регистра множителя подключены к входам первой группы блока 40 формирования частичных произведений, выходы разрядов регистра множимого подключены к входам блока формирования кратных множимого, выходы групп с первой по четвертую которого подключены к входам групп с второй по пятую соответственно блока формирования частичных произведений, выходы двух младших подгрупп каждой из ш 81 8групп выходов которого (ш - количество тетрад разрядов множимого и множителя) подключены к входам блока двоичного суммирования в соответствиисо значениями весов разрядов, выходы тетрадных переносов блока двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к входам соответствующих узловсуммирования тетрадных переносов,выходы которых подключены к входамсоответствующих узлов умножения нашесть, выходы которых подключены кпервым входам соответствующих узловсуммирования, выход последней тетрады блока двоичного суммирования подключен к входу старшего разряда блока десятичного суммирования,. выходькоторого подключены к входам регистра произведения, выходы десятичныхпереносов узлов суммирования тетрадных переносов подключены к входампереносов последующих узлов суммирования тетрадных переносов, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюсокращения количества оборудования,оно содержит блок объединения, состоящий из ш групп элементов ИЛИ, узлы умножения на шесть и узлы суммирования выполнены двоичными, причемвыходы двух старших подгрупп каждойиз ш групп выходов блока формирования частичных произведений подключены к входам соответствующей группыэлементов ИЛИ, выходы которой подклю"чены к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы тетрад спервой по предпоследнюю блОка двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующихузлов суммирования, выходы которыхподключены к входам соответствующихпреобразователей двоичного кода вдесятичный, выходы которых подключены к входам разрядов блока десятичного суммирования в соответствии созначениями весов разрядов.1262481 оставитель А.Клоеехред Л.Сердюкова актор Г,Волкова Заказ 5428/4ВН омитета СССР открытий ушская наб д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4 Тираж ИИПИ Государств по делам изобр 035, Москва, Ж ного ений 5, Р Корректор М.СаиборскПодписное