Матричный умножитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1674110 606 Г 7/5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬС(57) Изобретение относится к в ной технике и может быть исп специализированных и универс тродействующих цифровых в ных устройствах, Цель изо упрощение устройства. Новым умножителе. содержащем блок ния множителя, блок 4 форми тичных произведений, блок 5 су частичных произведен ий, я ел я нием блока 6 инверторов, к зволило использовать в устр алгоритм размножения знака тичных произведений, прив щению устройства в целом и технологичности его изготовле(56) Авторское свидетельство СССРМ 932489, кл. 6 06 Е 7/52, 1980,Ватаге Р.А., МсАИезтег И/.Н, 64МопоИбс Ноабп 9 Ропт Ргосеззогз,)оцгпа 1 от ЗоИбате Сгсш 1 з. Ч, Яс -15, р. 898-906, 1982., 1 Е 1-;Е 17, й. Сущностью изобретения является использование нового алгоритма размножения знака суммы частичных произведений, эаключающвгося в следующем,ительно для чисел, оде, в к вычис спользов ножения тельном версальн х вычис тносится ет быть и зации ум дополни ых и уни цифровь ых бы ител К разрядов чисел, лнительном коде,ть массива частичиметь вид: к (3-3) - 1 2-к (3 - 2),0 Изоб ной техни аппаратн представ специали тродейст ных устроЦель ние устро ретение кеи мож ой реал ленных зирован вующих йствах, ю изобр йства,ния является упрощеПри умножении на представленных в доп старшая (" знаковая" ) ча ных произведений буде Ро,о.Ро,оРо,о,Р 1,0Р 1,0ычислительользовано в альных быс- ычислительбретения - в матричном 1 кодироварования часммирования ется введеоторое поойстве иной суммы часело к упроповышению ния, 4 ил, 1674110где ) = Фт 3: З) - номер частичного произ. ведения)3 =) . ),МР),о - значение знакового разряда -го частичного произведем) я, 5Сумма "знаковых" разрядов частичных произведений определяется выражениемРоф 2 о+ 2-1+ + 2-к+ 2-к 1)-з)-1+ + + 2-К(3-5+ 2 кР) 1+ + 2-к-1 + р 1 цо + 2 1 + + + 2-к + 2-к(3-з)1 + -кр) + РЗ0(2 -2").Разряд с весом 2 выходит за старшую границу формата произведения, поэтому 15 правомочен переход от последнего выражения к следующему:- Ро,о 2 о - Р 1,02" - " - Р)с0 к 2р 2 о: (р. 12 О+ Ф 2 1+ , + Ф 2 +рК+ Ф,2-К. + + Ф, 2-)чР)+1+ 2 О +р 10,2 кР 2) + Ф 2 к( 2+ , + Ф2 (+ +Р 002 ( =Р)-102 +1 2 иь,+1 2 "+ +Р л 2-к+1-2 к 1+ +1 -1 ф 2)+1+Р 10,2-к-2)+ +1 2-2)+1 2 "(ф"+(р.+ 1)2 ф-)Переходя к булевой записи, имеем 25 р,)-1,0 1 1 Р)-2,0 11 11,0 1.1 (Роо+ 1) (1.1)И х -)Из полученного выражейия следует, что вместо расширения знака частичных про- ЗО изведений достаточно проинвертировать знаковый разряд каждого частичного произведения и прибавить по единице к (К - 1) следующим справа эа знаковым разрядом каждого частичного произведения, кроме З 5 младшего ( Ф-вого); помимо этого, в позицию знакового разряда младшего частичного произведения следует добавить единицу (см. разряд (ро,о+ 1.4 ОНа фиг. 1 приведена структурная схемаустройства; на фиг, 2 и 3 - таблицы кодирования К-разрядных частей множителя ифункциональные схемы соответствующихим блоков кбдирования; на фиг. 4 - примео 45умножения чисел в допс)лнительном коде.Матричный умножитель (см. фиг, 1) содержит блок 1 кодирования разрядов множителя, вход множителя 2 и множимого 3устройства, блок 4 формирования части)- 5 Оных произведений, блок 5 суммирования частичных произведений, блок б инверторов,выход 7 результата устройства,Блок 1 кодирования разрядов множителя (фиг. 2) группе из К разрядов мнокглтеля и входному переносу в группу ставитв соответствие число со знаком и выходной перенос из группы разрядов множителя (перенос в следующую группу)) = Ф, (3 - 1) - номер группы разрядов множителя и частичного произведения г 3 = - );В) + 1 - младший разряд анализируемой -ой группы разрядов множителя (п = М - К - К);В - старший разряд анализируемой- ой группы разрядов множителя;0)2) - входной перенос в-ю группу (ооСоо 1- выходной перенос из-ой группы; ЗОЯ - выходные сигналы шифраторов, кодирующие цифры со знаком,Блок 4 формирования частичных произведений может быть выполнен в виде совокупности схемы формирования кратных-)Мгмножимого и- (М + К - 1)-разрядных строк мультиплексоров н 2 в 1 н или н(2 + 1) в 1", реализующих соответственно функции для произвольного К:Х, = (2 А)1 ХР 2 + 2 к 1 - 1)А- 1 1)+2 к1)2 к1)А)ХМ(2 - 1 +.+(2 А)1 ХР 21 +(2 А) ХМ 2) + И тср д(1 А - 1-й разряд (И + К + 1)-разрядногочисла "1 А";ХМЦ, Х Ф), ХР 1 - кодовые комбинации выходных сигналов Зк-го шифратора схемы кодирования множителя, соответствующие цифрами со знаком н-Г, нф, "+Г,Таким образом, строки блока формирования частичных произведений передают в схему суммирования частичных произведений и на входы блока инверторов разряды кратных множимого А - чисел н+В", н-А", где 1= Ф,(2" .Блок формирования частичных произведений может быть реализован различными способами, 1 б 74110Для обеспечения одновременного срабатывания двух первых строк мульти" плексоров две младшие группы коазрядов множителя можно кодировать (2 + 1)-ой цифрой со знаком, т.е, испольэовать в первых строках мультиплексоры "(2 + 1) в 1".Для устранения коррекции псевдо- произведения этот способ кодирования следует использовать и в старшей группе разрядов множителя, Остальные же группы разрядов можно кодировать 2 цифрамиксо знаком, так как это позволяет сократить аппаратурные затраты на реализацию матрицы благодаря использованию мультиплексоров "2 в 1".Блок 5 суммирования частичных произведений является сумматоромч+ К - 1)-разрядных чисел, СуммироМвание которых может выполняться как последовательно, тах и параллельно (многослойные умножители).МгЕсли на выходе сумматора(+ К- - 1)-разрядных чисел формируется двухрядный код, то схема суммирования частичных произведений содержит еще одну часть - завершающий сумматор, сворачивающий двухрядный код в однорядный,Блок инверторов б представляет собой-не связанных друг с другом инверторов, входы которых соединены с выходами старших разрядов схемы формирования частичных произведений, а выходы соединены с входами и-ых разрядов блока суммирования частичных произведений Устройство работает следующим образом,Разряды М-разрядного множителя поступают на вход блока 1 кодирования множителя, с выходов которого на входы блока 4 формирования частных произведений поступают управляющие сигналы 31, Способ кодирования цифр со знаком не я 6- ляется принципиальным. Под действием сигналов Я формируются частичные произведения, представляющие собой кратные й-разрядного множимого согласно таблице, представленной на фиг, 2, 3. В соответствии с алгоритмом размножения знака(формула 1.1,) младшие (И + К - 2) разрядыкаждого час-ичного произведения поступают на входы первой группы блока 5 суммирования частичных произведений, а5 старшие (знаковые) разряды частичных произведений перед подачей их на входы пК-ыхразрядов второй группы блока 5, инвертируются блоком инверторов б, а на вхо дыК + 1)-го(К + К - 1)-го и (М - К)-го10разрядов О = 0,-.- 2 третьей групп Мгпы блока 5 поступают сигналы логическойединицы.На фиг, 4 приведен пример умножения15 чисел в дополнительном коде, Проинвертированные старшие (знаковые) разряды частичных произведений заключены в рамку.корректирующие единицы изобрах;ены надчастичными произведениями в позициях с20 соответствующими весами.Формула изобретенияМатричный умножитель, содержащийблок кодирования разрядов множителя,блок формирования частичных произведе 25 ний, блок суммирования частичных произведений, выход которого соединен свыходом результата устройства, вход множителя которого соединен с М-разряднымвходом блока кодирования разрядов мно 30 жителя (М-разрядность множителя), выходкоторого соединен с входом первого сомножителя блока формирования частичных произведений, вход второго сомножителякоторого соединен с Й-разрядным входом35 множимого устройства ч-разрядность множимого), а выходы ч+ К - 2) младших разрядсв - с входами соответствующихразрядов первой группы блока суммирования частичных произведений (К-раз 40 рядность груп и кодиро ва ния множителя),о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения устройства, в него введен блокинверторов, входы которого соединены с выходами старших разрядов блока формирова 45 ния частичных произведений, а выходы -соответственно с входами пК-х разрядоввторой группы блока суммирования частичных произведений (й = О,., ( 1-- 1М г50 входы К + 1)-го, ОК + К - 1)-го и (М - К)-горазрядов третьей группы которого= О( - - 2) соединены с входом логическойМ гединицы устройства,55