Устройство для умножения

(51) 4 С 06 Е 11/00 7/52 Я( 1"И ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС ПО ДЕЛАМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН инст) Вычислиарифме 1 е Гавоп ап969,вычисли примене 8 9 О 12 13 1",ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИ(57) Изобретение относится ктельной технике и может быть но при разработке быстродействующих арифметических устройств, контроль которых организован по четности. Целью изобретения является повышение достоверности формируемых в устройстве результатов путем обнаружения всех ошибок, вызываемых его одиночной неисправностью. Устройство содержит блок 1 формирования частичных произведений и блоксуммирования, а также нововведенные элемент И 3 и четыре блока 4-7 свертки по модулю два с соответствующими связями. С помощью введенных в устройство блоков и связей обеспечивается обнаружение в нем всех ошибок (одиночных и групповых), вызываемых одиночной неисправностью.ил., 1 табл.68882 2 мирования.Устройство для умножения (фиг.1) содержит блок 1 формирования частичных произведений, блок 2 суммирования элемент И 3, блоки 4-7 свертки по модулю два с первого по четвертый соответственно, вход 8 множимого, вход 9 множителя, вход 10 первого слагаемого вход 11 второго слагаемого, вход 12 четности множимого, вход 13 четности множителя, вход 14 четности первого слагаемого, вход 15 четности второго слагаемого, выход 16 старшей части результата, выход 17 младшей части результата, выход 18 четности старшей части результата, выход 19 четности младшей части результата устройства и выход 20 признака ошибки. Первый и второй входы блока 1 формирования частичньж произведений соединены с входами 8 и 9 множимого и множителя соответственно, выход блока 1 формирования частичньм произведений соединен с первым входом блока 2 суммирования, второй и третий входы которого соединены с входами 10 и 11 первого и второго слагаемых соответственно, выход старших разрядов суммы блока 2 суммирования соединен с входом второго блока 5 свертки по модулю два и является выходом 16 старшей части результата устройства, выход младших разрядов суммы блока 2 суммирования соединен с входом третьего блока 6 свертки по модулю два и является выходом 17 младшей части результата устройства, первый и второй входы 50 Р=Х У+А+В 55 1 13Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при разработке быстродействующих арифметических устройств, контроль которых организован по четности.Цель изобретения - повышение достоверности формируемых в устройстве результатов путем обнаружения всех ошибок, вызываемых его одиночной неисправностью.На фиг,1 приведена структурная схема устройства для умножения, на фиг.2 - функциональная схема блока формирования частичных произведений для случая перемножения в устройстве 4-разрядных чисел; на фиг,3 - функциональная схема блока суммирования, для этого же случая, на фиг,4 функциональная схема одноразрядного двоичного сумматора с дублирующим переносом, используемого в блоке сум 10 15 20 25 30 35 40 45 элемента И 3 соединены с входами 12 и 13 четностей множимого и множителя соответственно, выход элемента И 3 соединен с первым входом первого блока 4 свертки по модулю два, второй и третий входы которого соединены с входами 14 и 15 четностей первого и второго слагаемых соответственно, четвертый вход первого блока 4 свертки по модулю два соединен с выходом дублирующих переносов блока 2 суммирования, выход второго блока 5 свертки по модулю два соединен с первым входом четвертого блока 7 свертки по модулю два и является выходом 18 четности старшей части результата устройства, выход третьего блока 6 свертки по модулю два соединен с вторым входом четвертого блока 7 свертки по модулю два и является выходом 19 четности младшей части результата устройства, выход первого блока 4 свертки по модулю два соединен с третьим входом четвертого блока 7 свертки по модулю два, выход которого является выходом 20 признака ошибки устройства.Блок 1 предназначен для формирования частичных произведений множимого на цифры множителя. Он можвт быть реализован в виде матрицы двухвходовых элементов И, На фиг.2 для случая перемножения в устройстве 4-разрядных сомножителей изображена такая матрица. Она содержит шестнадцать двухвходовых элементов И 21-36 с выходами с 37-52 соответственно.В блоке 2 осуществляется суммирование частичных произведений, формируемых в блоке 1 и поступающих на первый вход блока 2 суммирования с учетом весов их разрядов. Кроме частичных произведений в блок 2 поступают еще два слагаемых через его второй и третий входы с входов 10 и 11 устройства. Этим самым обеспечивается реализация в устройстве умножения следующей сложной функции: где Х, У, - и- разрядные соответственно множимое и множитель;А, В - и- разрядные соо 1 ветственно первое и второе слагаемое.Отметим, что и-разрядные слагаемые А и В подсуммируются в блоке 2 к и882 где Р, Р 1368 СпиОС б 40 С= С+т, С= Т(С + где С= аЬ -а+ Ь Ь д Б,Си С 55 младшим разрядам произведения Х У.Этим обеспечивается эффективное использование устройства при примененииБИС,На Фиг.З приведена для случая п=4Функциональная схема блока 2 суммирования, в котором используются входы53-56,57-60 первого и второго слагаемых и шестнадцать одноразрядных двоичных сумматоров 61-76 с дублирующимпереносом, Выходы дублирующих переносов одноразрядных двоичных сумматоров61-/6 образуют выход 77 дублирующихпереносов блока 2 суммирования. Выходы суммы одноразрядкых двоичныхсумматоров 62 и 63 и выходы суммы ипереноса одноразрядного двоичногосумматора 61 образуют выход старшихразрядов суммы блока 2, который является выходом 16 старшей части результата устройства, выходы суммыодноразрядных двоичных сумматоров64,65,70 и 75 образуют выход младших разрядов суммы блока 2, который 25является выходом 17 младшей частирезультата устройства.На фиг.4 изображена Функциональнаясхема одноразрядного двоичного сумматора с дублирующим переносом, кото- З 0рый может быть применен в блоке 2суммирования. Сумматор содержит элементы И 78-81, элементы ИЛИ 82-84,элемент НЕ 85 и элемент 86 сложенияпо модулю два. Схема этого сумматора35известна и описывается следующими логическими выражениями: Функция генерации переноса,Функция транзита пере носа,сумма, перенос и дублирующий перенос соответственнофразрядные слагаемые 50 сумматора. С помощью элемента И 3 и первого блока 4 свертки по модулю два на выходе последнего Формируется значение предсказываемой четности результата устройства в соответствии с соотношением;Р, = Р Р 1 дРЯРОЮ Рсд,четкости соответственномножимого Х и множителяу1Р , Рь - четности соответственнопервого А и второго Вслагаемых,Р - четность дублирующих песреносов блока 2 суммирования,Р - предсказываемая четкостьсрезультата .С помощью второго и третьего блоков 5 и 6 свертки по модулю два образуется в устройстве значение фактической четности результата, которое сравнивается в четвертом блоке 7 свертки по модулю два со значением предсказываемой четности результата. На основе этого сравнения на выходе 20 устройства формируется или не формируется сигнал ошибки.Устройство работает следующим образом.После подачи сомножителей на входы 8 и 9 устройства в блоке 1 формируются частичные произведения, которые далее поступают в блок 2, где суммируются с учетом весов их разрядов, Одновременно с этим в блок 2 суммирования с входов 10 и 11 устройства подаются также два слагаемых, которые подсуммируются к младшим разрядам произведения сомкожителей, в результате чего на выходах суммы блока 2 образуется результат в однораэрядном коде, который и поступает на выходы 16 и 17 устройства. Одновременно с выполнением суммирования в блоке 2 возникающие в нем дублирующие переносы поступают в первый блок 4 свертки по модулю два, где осуществляется их суммирование по модулю два. На другие входы этого блока подается значение произведения четностей сомножителей с выхода элемента И 3, а также значение четностей первого и второго слагаемых с входов 14 и 15 устройства, На выходе первого блока 4 свертки по модулю два Формируется косвенно предсказанкая чет; ность результата, которая в дальнейшем сравнивается на четвертом блоке свертки по модулю два с Фактической четностью результата, образованной на выходах второго и третьего блоков 5 и 6 свертки по модулю два. В случае несовпадения значений фактической и предсказываемой четностей результатакую эффективность предлагаемого вустройстве системы контроля. формула изобретения Устройство для умножения, содержащее блок формирования частичных произведений и блок суммирования, приием первый и второй входы блока формиро -вания частичных произведений соединены с входами множимого и множителяустройства соответственно, выход блока формирования частичных произведений соединен с первым входом блокасуммирования, второй и третий входыкоторого соединены с входами первогои второго слагаемых устройства соответственно, выход старших разрядовсуммы блока суммирования является выходом старшей части результата устройства, выход младших разрядов суммы блока суммирования является выхо дом младшей части результата устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения достоверностиформируемых в устройстве результатов,оно содержит четыре блока свертки 3 О по модулю два и элемент И, причемпервый и второй входы элемента И соединены с входами четностей множимогои множителя устройства соответственно, а выход элемента И соединен с 35первым входом первого блока сверткипо модулю два, второй и третий входыкоторого соединены с входами четностей первого и второго слагаемых устройства соответственно, четвертый 4 О вход первого блока свертки по модулюдва соединен с выходом дублирующихпереносов блока суммирования, выходстарших разрядов суммы блока суммирования соединен с входом второго блока 45свертки по модулю два, выход которого является выходом четности старшейчасти результата устройства, выходмладших разрядов суммы блока суммирования соединен с входом третьего 50блока свертки по модулю два, выходкоторого является выходом четностимладшей части результата устройства,выходы второго, третьего.и первогоблоков свертки по модулю два соединены соответственно с первым, вторым 55и третьим входами четвертого блокасвертки по модулю два, выход которогоявляется выходом признака ошибки устройства. 5 1368882на выходе 20 устройства формируетсясигнал ошибки. Если блок 2 суммирования построен с использованием одноразрядных двоичных сумматоров с дублирующим переносом (фиг.4), то вустройстве для умножения обнаруживаются все ошибки в его результате(одиночные и групповые), которые вызваны одиночной неисправностью.П р и м е р, Пусть на выходе 50элемента И 34 блока 1 сформирован неверный результат вследствие неисправности элемента И 34. Тогда эта ошибка обязательно приведет к ошибкамв образовании сумм сумматоров 73,69и 65, а следовательно, и к ошибке,йв разряде результата с весом 2Пусть эта же неисправность вызываеттакже ошибку в образовании переносасумматора 73, а следовательно, и вобразовании дублирующего переноса ссумматора 73 (неисправность элементаИ 34 может и не вызвать ошибки в образовании переноса сумматора 73) .Ошибка же в образовании переносасумматора 73 обязательно приведет кошибкам в формировании сумм сумматоров 68 и 64, а следовательно, и вразряде результата с весом 2 . Такимобразом, общее число ошибок в дублирующих переносах и в разрядах результата нечетное (в рассматриваемом случае оно равно трем: одна ошибка вдублирующем переносе сумматора 73 идве ошибки в разрядах результата с2весами 2 и), что обнаруживаетсяконтролем по четности. Подобным образом можно показать, что и другиеклассы ошибок, вызываемые одиночнойнеисправностью устройства, будутвсегда обнаружены контролем по четности.В заключение произведем оценкуколичества контролируемого (блоки 1и 2) и контролирующего (блоки 4-7,элемент И 3 и схемы дублирующих переносов сумматоров 61-76 блока 2) оборудования в устройстве. Результатытакого расчета для различной разрядности сомножителей в предположениииспользования двухвходовых логическихэлементов И, ИЛИ, а также элемента НЕприведены в таблице.Как следует из данных таблицы,введенное в устройство контролирующееоборудование составляет примерно55-652 от количества контролируемогооборудования, что подтверждает высо1368882Количество оборудования олируемому ментов тов контролируемоГО, ЧИСло элеконтролируящего число элемен контролируюп 1 е го7 к конт1368882 Фиг Фиг Ф Составитель В.Техред М.Ходани кинКоррек Пап О, Кравцо дакт 97/51 а Тираж 704Государственноделам изобретеЖ, .Раущская Подписо комитета СССРий и открытийнаб д. 4/5 е ВНИИП 113035, Москв 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро роектная,