Устройство для масштабирования чисел

)5 6 06 Г 7/72 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ .ПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им, А.Н, Севченко(56) Авторское свидетельство СССР Ь 1510097, кл, Н 03 М 7/18, 1987.Авторское свидетельство СССР М 1305678, кл. 6 06 Е 7/72, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАСШТАБИРОВАНИЯ ЧИСЕЛ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в быстродействующих цифровым устройствах, функционирующих в непозиционных системах счисления и реализующих различные немодульные операции, такие как деление, умножение дробей, масштабирование, перевод чисел в двоичную систему счисления. Целью изобретения является расширение области применения за счет выполнения операции масштабирования в модулярном коде. Устройство содержит блок элементов задержки, блок вычисления интервального индекса числа, элемент задержки, первый и второй регистры сдвига, регистр модулярного кода числа, регистр интервального индекса, первый и второй блоки мультиплексоров, первый и второй блоки 14 и 15 хранения констант, блок управления, первый и второй блоки элементов ИЛИ со связями. 2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в быстродействующих цифровых устройствах, функционирующих в непозиционных системах счисления и реализую щих различные немодульные операции.Целью изобретения является расширение области применения за счет выполнения операции масштабирования в модулярном коде, 10На фиг. 1, 2 представлена схема устройства для масштабирования чисел.Устройство содержит информационный вход 1 устройства, вход 2 сигнала начала работы устройства, вход 3 масштаба устрой ства, вход 4 начальной установки устройства, тактовый вход 5 устройства, блок 6 элементов задержки, блок 7 вычисления интервального индекса числа, элемент 8 задержки, первый регистр 9 сдвига, регистр 20 10 модулярного кода числа, регистр 11 интервального индекса, первый и второй блоки 12 и 13 мультиплексоров, первый и второй блоки 14 и 15 хранения констант, блок 16 управления, первый и второй блоки 25 17 и 18 элементов ИЛИ, второй регистр 19 сдвига, выход 20 кода результата устройства, выход 21 двоичного кода остатка устройства, выход 22 сигнала окончания работы устройства, выход 23 сигнала готовности ус тройства.Блок 6 элементов задержки представляет собой цепочку из Тпоследовательно соединенных регистров разрядностью . бит, вход первого и выход (Т - 1)-го из кото рых являются соответственно входом и выходом блока 6 элементов задержки; Т = )1 од 2 К, К - число оснований модулярной сикстемы счисления;=В 1 здесь и ниже 401=1В - .1 од 2 в, в 1, в 2, , вк - основания модулярной системы счисления, являющиеся попарно простыми целыми числами, т, е.(вь в 1-1,1,) =1,2, К, Ф); все модули 45 в 1, в 2 вк полагаются нечетными; через Х обозначается наименьшее число, не меньшее Х.Блок 7 вычисления интервального индекса числа служит для определения за Т 50. тактов по входному модулярному коду (фф,.Яс),числа х б О:(-М + 1, . -М+ 2, , М - 1) машинного интервального индекса числа 1 к(Х) по формуле-,.,/- ., /:,.;/.,/., и где М = воМк, в - вспомогательный модуль, выбираемый из условий вк2 во+ К к -- 2, воК - 1; Му,к -= Мк/вь Мк-з = Д в 3;= 1=1 Х 1 вь 1=1,2, , К, через(У)в обозначается наименьший неотрицательный вычет, сравнимый с величиной У по модулю в.Структурно блок 7 вычисления интервального индекса числа аналогичен параллельно - конвейерному блоку суммирования вычетов по модулю вк и реализуется с помощьюК/2 постоянйых запоминающих устройств, )-е из которых получает сумму по модулю вк (2) - 1)-го и (2-го слагаемых правой части формулы (1) О = 1, 2, , К/2; для определенности К полагается четным), регистров и сумматоров по модулю вк.Разрядность первого регистра 9 сдвига составляет и + Т+ 1 бит, где и = 1 од 2 М.Разрядности регистра 10 модулярного кода числа и регистра 11 интервального индекса составляют соответственно 1. и Вк бит.Первый и второй блоки 12 и 13 мультиплексоров содержати Вк мультиплексоров соответственно,Первый блок 14 хранения констант содержит К узлов памяти для хранения констант соответственно по модулям в 1, в 2, "., вк системы счисления и служит для хранения всевозможныхзначений цифр модулярного кода чисел Х = Х/2, где через Х обозначается целая часть числа Х. При этом 1-й узел памяти первого блока 14 хранения констант реализуется на основе долговременного запоминающего устройства, которое обладает емкостью 2 . слов разрядностью 2 В 1 бит и в его память по адресуб ( О, 1,., в 1-1) записывается пара величинР 1( )(11/(1) ( )11 ф)( ) 1 2(2)гдеЮ 1)=/( )-3+1) 2 вь 3=1,2.(3) Компонента набора вычетов (2) с номером юС(1, 2) формируется на т-м выходе 1-го узла памяти для хранения констант по модулю вь Если при этом единичный сигнал на и-м управляющем входе выдачи кода 1-го узла памяти отсутствует, то поступление с его "го выхода ненулевой информации блокируется. Адресные входы, а также первые и вторые выходы всех узлов памяти в совокупности соответственно составляют адресный вход, первый и второй выходы первого блока 14 хранения констант; )-е управляющие входы выдачи кода всех узлов памяти объединены и подключены к)-му- 1, 2) управляющему входу первого блека 14 хранения констант.Второй блок 15 хранения констант служит для хранения значений интервально индексной характеристики 1 к (Х), где Х =1 Х/2), Х = ( Х 1, Ж 2Кк ) - произвольный элемент рабочего диапазона О. Второй блок 15 хранения констант реализуется на основе дол говременного запоминающего устройства, обладающего емкостью 2 к слов разрядностью р . Вк бит (р = К + с 1, ц = К/23 + 1),.в память которого по адресу М(0, 1, , гпк -1) записывается набор вычетов 10Ф )(1) = ЩР(1), Як )(1), , 9/к(Р)(1) , (4) где)щ 11 тО в остальных случаяхпри этом Ч = (у;, к - 1)2, )= 1%=(1(Х)/2, ),к-)= рд М 1,кпз1(Х) - интервальный индекс числляемый соотношениемк 2.у 1 х) = 1 х) - щк если 1 к(х)п 1(1) - интервальный индекс числа "1", 20 Компонента набора вычетов (4) с номером у формируется на )л - м выходе второго блока 15 хранения констант (ж(1, 2, , р. Если при этом единичный сигнал на 1 р - м управляющем входе выдаче кода второго 25 .блока 15 хранения констант отсутствует, то поступление с его выхода ненулевой информации блокируется.Блок 16 управления.реализован аналогично узлу анализа прототипа и по интервально-моду 30 лярному коду (К 1, ф , "к - 2, рк - 1, 1 к(Х числа ФО вырабатывает требуемую последовательность управляющих сигналов. На выходах блока 16 управления с первого по (Р + 2)-й ежетактно генеяируютсясоотве ственнобуле вы величины Ч, Ч, сг 1 02Ор, определяемые соотношениями(Чл -И 2, ЕСЛИ 11К- , ЧЕтНО М 1= / Ч 1 ф) )1 е-, с/" 1 л , к- .нечетно ) = 1, 2, , К;,и),к= М,ка): ф если 1 (1) четно, 9 с если 1(1) нечетно,1,если у,к - 1 ,и/,к - 1,О, в противном случае;1 = 1, 2, , 11- 1,через Х обозначается отрицание булевой величины Х,Первый блок 17 элементов ИЛИ содержит 1 двухвходовых элементов ИЛИ,Второй блок 18 элементов ИЛИ содержит Вк р-входовых элементов ИЛИ,Разрядность второго регистра 19 сдвига составляет и+1 бит.Рассмотрим, как работает устройство для масштабирования чисел, По сигналу Густ, = 1, подаваемому с входа 4 устройства, первый регистр 9 сдвига обнуляется, тем самым устройство приводится в исходное рабочее состояние.В целях формирования управляющих сигналов на сигнальных выходах 22 и 23 устройства содержимое первого регистра 9 сдвига ежетактно сдвигается в сторону младших разрядов по сигналу Гт = 1, подаваемому с тактового входа 5 устройства. При инициации в устройстве очередной операции содержимое первого регистра 9 сдвига логически складывается с подаваемым на его информационный вход двоичным кодом числа 2 с входа 3 масштаба устройства,т+где 1 - номер требуемого масштаба, Я 1 кк 2(1 = 1, 2, , и + 1), В результате (Т + 1 - 1)-й разряд первого регистра 9 сдвига устанавливается в единичное состояние,На первом такте операции масштабирования модулярной код ( ур 2 ".рк ) масштабируемого числа Х с информационного входа 1 устройства передается в блок 6 элементов задержки, а также поступает в блок 7 вычисления интервального индекса числа, где в ходе очередных Т тактов, считая текущий, в соответствии с форм,(1) вычисляется машинный интервальный индекс 1 к(Х) числа. Кроме этого, на первом такте управляющий сигнал Г, подаваемый с входа 2 устройства, поступает в элемент 8 задержки.На Т-м такте сигнал Г с выхода элемента 8 задержки подается на управляющие входы первого и второго блоков 12 и 13 мультиплексоров, поэтому появляющие 1667066ся в данном такте на выходах блока 6 элементов задержки и блока 7 вычисления интервального индекса числа модулярный код (К 1, Ф, .В ) и характеристикаЧк(Х) через вторые информационные входы первого и второго блоков 12 и 13 мультиплексоров соответственно поступают в регистр 10 модулярного кода числа и регистр 11 интервального индекса.На каждом изпоследующих тактов операции масштабирования выполняются одни и те же действия. В ходе (Т + г + 1)-го такта (г = О, 1, ,- 1) блок 16 управления по модулярному коду (ф,;) ,2) ) н машинному интервальному индексу Зк(Хг) числа Хг (при г = 0 полагается Хо = Х и= 1, 2, , К), подаваемым на его первый и второй входы с выходов регистров 10 и 11 модулярного кода числа и интервального индекса соответственно, вырабатывает сигналы ЧИ, ткк(г), ОИ .,4 о(аг), олреде. ляемые соотношениями вида (6) - (8). Признаки %И и ЧИ четности числа Хг с первого и второго выходов блока 16 управления подаются соответственно на первый и второй управляющие входы выдачи кода первого блока 14 хранения констант, на адресный вход которого из регистра 10 модулярного кода числа поступают цифры кодаг) г) Г) )Си налыс последних р выходов блока 16 управления подаются на соответствующие управляющие входы выдачи кода второго блока 15 хранения констант, а на его адресный вход из регистра 11 интервального индекса поступает интервально- индексная характеристика к(Хг). Если Хг четно(Чф) - 1 и ЧЙ = 0), то на первом выходе первого блока 14 хранения констант сформируется модулярный код ( г + г+ г ( + 1 ) . уу(г) ( г) ууг)(;гуф("4 Г) )чиола Хгг 1 - (Хг/г) , (см, (2), (3, а на втором вы)(оде - код 0,0 О). Если же Хг является нечетным (Ч /г) = О, Ч /г) = 1), то код нуля формируется на первом выходе первого блока 14 хранения констант, а код числа Хг+1, совпадающий в данном случае с кодом. утг)(ф),уук) (лл) ) ура) (ф) )(см,(2),(3-на второмвыходе. В обоих случаях на выхбде первого блока 17 элементов ИЛИ будет получен модуллрныйкод(т(У ),да ) ф 1 чис. ла Хг+1, который через первый информационный вход первого блока 12 мультиплексоров, на уйравляющий вход ко 10 4-я из которых представляет собой машин 15 20 25 30 35 40 45 50 торого подается сигнал Г = О, пересылается в регистр 10 модулярного кода числа. Что касается сигналов от), ат),., ор ),то как видно из (7) и (8), лишь один из них принимает единичное значение. Пусть этот сигнал имеет номер ту Тогда на выходах второго блока 15 хранения контакт формируется набор величинО, О, , О, Я( (к(Хг, О, . ОУ ный интервальный индекс числа Х(+1, т. е.ЯК у( к(Хг= к(Х+1)(см. (4),(5), при= к/Ху.Характеристика к(Хг+1), пройдя через второй блок 18 элементов ИЛИ и второй блок13 мультиплексоров, поступает в регистр 11интервального индекса,Ежетактно содержимое второго регистра 19 сдвига по сигналу Г,=1, подаваемомус тактового входа 5 устройства, сдвигаетсяна один бит в сторону младших разрядов,после чего в его старший разряд записывается признак четности ЧИ, генерируемыйна втором выходе блока 16 управления. Врезультате по окончании (Т+ г+ 1)-го тактаоперации в г+ 1 старших разрядах второгорегистра 19 сдвига будет получен двоичныйкод величиныГЙг+1 =Ч 2,(=опредставляющий собой остатокХ2 г+1 отделения Х нэ 2Согласно изложенному по истечении (Т++ 2)-го такта на выходе первого блока 17элементов ИЛИ сформируется модулярныйкод (2) (Р ) искомого целочис.ленного приближения Х = Х/2 к дробиХ/2, а встарших разрядах второго регист 1ра 19 сдвига - двоичный код остатка К ==Х 2; при этом на выходе младшего разрядапервого регистра 9 сдвига, а значит и навыходе 22 устройства появляется единичный сигнал, указывающий на то, что процессмасштабирования завершенИнициация новой операции в устройстве может быть осуществлена уже на- м такте текущей операции, Признакомготовности устройства к выполнению операции служит единичный сигнал, генерируемый на выходе (Т+1)-го разряда первогорегистра 9 сдвига, а соответственно и навыходе 23 устройства. Формула изобретения Устройство для масштабирования чисел, содержащее первый и второй регистры сдвига, регистр модулярного кода числа, регистр интервального индекса, первый и второй блоки хранения констант, первый и второй блоки мультиплексоров, блок управления, первый и второй блоки элементов ИЛИ, причем вход масштаба устройства и вход начальной установки устройства соединены соответственно с информационным входом и входом сброса первого регистра сдвига, вход разрешения сдвига которого соединен с тактовым входом устройства и с входом разрешения сдвига второго регистра сдвига, выход которого является выходом двоичного кода остатка устройства, выход первого блока мультиплексоров соединен с входом регистра модулярнаго кода числа, выход которого соединен с адресным входом первого блока хранения констант и с первым входом блока управления, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами разрешения выдачи первого блока хранения констант, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока эле.ментов ИЛИ, выход которого является выходом кода результата устройства, выход сигнала окончания работы которого соединен с выходом первого разряда первого регистра сдвига, выход второго блока мультиплексоров соединен с входом регист-. ра интервального индекса, выход которого соединен с адресным входом второго блока хранения констант и с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с информационным входом второго регистра сдвига, 1-й вход разрешения выдачи и 1-й выход второго блока хранения констант 5 ( = 1 - К + о + 1; К - количество оснований;.ц - целая часть числа К/2) соединены соответственно с+ 2-м выходом блока управления и с 1-м входом второго блока элементов ИЛИ, выходы первого и второго 10 блоков элементов ИЛИ соединены с первыми информационными входами первого и второго блоков мультиплексоров соответственно, отличающееся тем,что,сцелью расширения области применения за счет 15 выполнения операции масштабирования вмодулярном коде, оно содержит блок элементов задержки, блок вычисления интервального индекса числа и элемент задержки, причем информационный вход 20 устройства соединен с входами блока элементов задержки и блока вычисления интервального индекса числа, выходы которых соединены соответственно с вторыми информационными входами первого и второго 25 блоков мультиплексоров, управляющие входы которых соединены с выходом элемента задержки, вход которого соединен с входом сигнала начала работы устройства, выход сигнала готовности которого соединен с вы ходом (од 2 К+ 1)-го разряда первогорегистра сдвига.1667066 Редакто рректор О,Кундр есивых оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аз 2524ВНИИПИ Государст остэвитель А.Клюев ехред М.Моргентал Тираж 398 Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5