Устройство для матричных операций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 191 11 И д 4 С 0 47 НИЕ БРЕТЕ П СТ 8 КОМУ СВИДЕТ КА олические иссоры дляычислений.с.141, рис.9.во СССР/347, 1986,ИЧНЫХ ОПЕРА(57) Изоб лительной поль зов ано ние отно тся к вьяист быть ис ованных машиике и може пециализир ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАТ нах и устройствах цифровой обработкисигналов для перемножения ленточной(пп)=матрицы с шириной ленты м) наплотную (пхп)-матрицу. Цель изобретения - упрощение устройства - достигается тем, что устройство содержитленту однотипных операционных блоков,при этом операционный блок содержитпять регистров, сумматор, умножитель,три триггера, элемент И и элемент НЕ.Устройство также реализует матричныеоперации С + АВ и АВ 1 АВ , АВ и т.д.Особенностями работы устройства являются параллельно-поточная органиэаций вычислений, синхронность исполнения и коммутации различных частейалгоритма перемножения матриц. 2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах цифро 5 вой обработки сигналов для перемножения ленточной (пкп)-матрицы на плотную (пкп)-матрицу.Цель изобретения - упрощение устройства, 10На фиг.1 представлена структурная схема устройства для перемножения матриц для случаев и5, М = 4, Р = 3 и ц = 2; на фиг.2 - функциональная схема операционного блока. 15Устройство для перемножения матриц (фиг.1) содержит первую группу информационных входов 1.(1 1., ц), вторую группу информационных входов 2, (1.1, Р ; 1 1, ц,) третью группу 20 информационных входов 3(1 = 1, п), синхровход 4, операционные блоки 5 Ц (ь,1 1, и) и выходы 61(1 = 1,и).Операционный блок 5 (фиг.2) содержит первый 7, второй 8, третий 9 25 входы, регистры 10 - 14, триггеры 15- 17, умножитель 18 сумматор 19, элемент НЕ 21, синхровход 22, первый вы" ход 23, второй выход 24, третий выход 25. 30В основу работы устройства положеналгоритм умножения (и к и)-ленточной матрицы А = (а, ).с шириной ленты -1 О. = Р + яр - 1 на плотную (и х п)- матрицу В = (ЬЦ ), определяющий ре". 35 эультирующую (и к п)-матрицу С = (с; ) на основании следующих рекурентных6 с (ъсоотношений для С 130:Ь) (к- )+ Ч - 1); К = 7;Ъ,50Рассмотрим работу операционного блока 5. Регистры 10 и 14, построенные на двухтактных триггерах, регистры 11 - 13, построенные на однотакт" ных -риггерах, и двухтактные триггеры 15 - 17 устанавливаются в начальное состояние. На входы 7 и 9 подаются с дополнительным единичным разрядом соответственно элементы С;1 и Ь1 а на вход 8 - элемент а; . По переднему фронту тактового импульса элемент а записывается в регистры 11 и 12. Запись элемента а в регистр 12 осуществляется с выхода регистра 11 при наличии единичного сигнала на входе разрешения записи регистра 12, который подается с инверсного выхода, триггера 16. По заднему фронту тактового импульса в регистры 10 и 14 записываются соответственно элементы С 1 и Ьчв регистр 13 записывается элемент а;триггеры 15- 17 устанавливаются в единичное состояние, Триггер 16 устанавливается в единичное состояние единичным сигналом, который подается на его информационный вход, с выхода элемента И 20. При этом запись в регистр 12 запрещается, так как на инверсном выходе триггера 16 будет нулевой сигнал. На выходе умножителя 18 формируется значение ач Ь, а на выходе сумматора 19 - значение С+ аЦ Ь 1 . Для записи в регистр 12 нового значения элемента а необходимо на (щ+1)-е разряды входов 7 и 9 подать нулевые сигналы, по заданному фронту тактового импульса триггер 16 устанавливается в начальное сосТояние и при этом разрешается запись в регистр 12.Устройство работает следующим образом.На первые информационные входы 1, подаются по тактам начальные значения С;7 , 1,. на вторые 2 и третьи 31 входы подаются соответственно элемен1) Вты а, и Ъц 1, где- номер такта, ат - элементы ленточной (и кп) - матрицы А, Ы в элементы плотной (и кп)-матрицы. На входы 1 и 3 одновременно с элементами С, и Ьт подаются дополнительные единичные разряды (фиг,1)На нулевом такте на входы 1 2 и 3 подаются соответственно элементы С, 1; а,н и Ь, 1. На выходе сумматора 19 в операционном блоке 5оформируется значение = См + а 1 ЬиНа первом такте на входы 1 и 1подаются соответственно значения4С 1, 1 и С1, на входы 2 2 и2 - соответственно элементы а,д3 .142а аас и, ауыае Р на ВхОДы 3 и З соответственно элементы Ь, , 1 и Ььл рВ операционном блоке 5 л элемент а,записывается в регистр 13, на выходе,сумматора 19 формируется значениеГл) (оС 1, = Сл + ал Ьл . В операционномблоке 5 в регистр 10 записывается значение Сл, в регистр 12 - элемент ал р в регистр 14 - элемент Ъл р на выходе сумматора 19 формируется знай) (л)чение Слл = Слл + а, Ъ , которое подается на выход 6 . В операционном блоке 5, в,регистр 1 О записывается значение Срл р в регистр 12 - элемент а", в регистр 4 - элемент Ь, на выходе сумматора 19 формируется знаЙ) (9)чение Сйл = Сл + аоЪлНа втором такте на входы 1, 1 и1 у подаются соответственно значения2са р сйй и се, на входы 211 р 2 л2 у и 2 - соответственно элементы2 . й а са уа 9, аз и ай, на входы Зл исЗй в , соответственно элементы Ьлй иЬ , В операционном блоке 5 л форми"(л) (о)руется значение С = Сль + а Ьл рв регистр 13 записывается элемент аойзВ операционном блоке 59 формируетсяй) й 1значение С= Слй. + аЬ 1, котороеподается на выход 6, в регистр 13 записывается элемент аВ операцийонном блоке 5 л формируется значение (л) (о)Сйр = Сйй + ал Ьл, в регистр 13 зааписывается элемент аы . В операционЛ чение С л, в регистр 14 - элемент Ь,н рна выходе сумматора 19 формируетсяЙ) (л)значение С 4 Сй+ а Ь,(. В операционнам блоке 5 йл в регистр 12 записывается элемент а , в регистр 1 О - значение С р в регистр 14 - элементгЪл, на выходе сумматора 19 формируЙ) (о)ется значение Сй.(Сйл + ай Ьлл . Напоследующих тактах устройство работа 927 4 20 25 Устройство для матричных ойерацийрсодержащее ленточную матрицу изи -(и-Р)(и-Р+1) /2-(и-ц)(и-с+)/2 операционных блоков, где и - размерность 30 квадратных матриц, Р и ц - количествоэлементов соответственно первогостолбца и первой строки ленточной матрицы, причем з-й информационный входпервой группы устройства подключен к 35 первому вхоДУ (1, 1)-го операционно.го блока, (2 = р Р), второй вход которого подключен к ь-му ийформационному входу второй группы устройства= 1, Р), второй вход ь 1-го операци 40 51015 ет аналогичным Ьбраэом. Особенностью работы устройства является то,что элемент а", записывается и хранится в регистре 12 операционного блока 5 Сформированные значения Стр результирующей (и Х и) -матрицы С = (С; ) выдаются на выходе 61 устройства, где й - номер такта фиг, ).Таким образом, если значения элементов С на входе 1 подаются нулевыми, то устройство реализует матричную операцию АВ, если СО - устрой- ство реализует матричную операцию С + АЗ. Кроме того, так как элементы а; ленточной матрицы А постоянно хранятся в регистрах 12 ПЭ 5 у у то устройство дополнительно выполняет перемножение цепочки матриц АВау АВйу АВЗ и тед формула изобретения онного блока подключен к 1-му информационному входу второй группы устРойства, (1 = 2 й с 1)р тРетий вход -го операционного блока подключен к 1 - му информационному входу третьей группы устройства, (1 = 1, ц)у синхровход устройства подключен к синхровходам операционйых блоков, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью упрощения, первый вход (1,- Р + 1)-гооперационного блока подключен к 1-муинформационному входу первой группыустройства, ( = уе 1, и), первый выход ь-го операционного блока подклюЧен к пеРвомУ вхОДУ (1 у + 1)-го операционного блока (1=1,и;= 1; и;О + 2 ф 1 в, Р + 1), третий вход (1 - ц + 1; 1)-го операционного блока подключен к 1-му информационному входу5 14291третьей группы устройстве, 3 йь Г, и),второй выход 11-го операционного блокаподключен к второму входу (1+1,1+1)-го опеРационного блока, (.у 11 и 1 р е 1 Яе 3 Я + Р) третий 5выход -го операционного блока подключен к третьему входу (1+1; )-го 27 6операционного блока, (1 = 1, п;1, и; 1 - .ц (1. ( 1 + Р), первый выход Ц - ц + 1, 1)-го операционного блока подключен к (1 - о + 1)-му выходу устройства, (1 = Г, и), первый выход (и, п)-го операционного блока подключен к п-му выходу устройства.14291 27 Составитель М.Силинренкова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева ак акаэ 5 но го ком 4/5 й и ушска а эводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,46 Тираж 704 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 113035, Москва, Ж, Подета СССРтий