Вычислительное устройство

)4 С 06 Р 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕ МИТЕТ СС Й И ОТКРЬ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ в исхо Х - значения элементо дного массива,а - значения коэффициентов,1+к-число коэффициентов,1, = 1, 2,- индексы элементов преобразованного массива, в него дополнительно введены-1)блоков умножения, -1) комбинационных сумматоров, 1-1) регистров результатов, второй ) -разрядный регистр значений коэффициентов, дватриггера, два элемента ИЛИ, четыреэлемента И, элемент НЕ, элемент задержки, три счетчика, два дешифратора, мультиплексор, блок сравнения, регистр числа коэффициентов,группа элементов ИПИ и три группыэлементов И, причем вход .признакасброса устройства в исходное положение подключен к входам сбросапервого и второго счетчиков, регистра числа коэффициентов, первого ивторого регистров значений коэффициентов, а также к первому входупервого элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к входу признакаокончания вычислений устройства,выход первого элемента ИЛИ соединен с входами сброса первого и второго триггеров, входы установкикоторых соединены соответственноом признака начала вычисленийства и с выходом блока сравинверсный выход первого тригс вход устрой нения,гера с вого э 1+1-", 1 а - 1 к -1 39 оду синхрони рого подключен кции устройства ивходам первого изначений коэффиц синхронизирующим торого регистров нтов, выход перлементов преобо массива; значенияраэованн(56) Авторское свидетельство СССРФ 444193, кл. С 06 Р 15/34, 1974.Шилейко А.В. Цифровые модели.М.: Энергия, 1964, с. 24-31.Рабинер Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов.М.: Мир, 1978.(54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее первый ) .-разрядныйрегистр значений коэффициентов,блок умножения, комбинационный сумматор и регистр результата, причемвыходы комбинационного сумматорасоединены с информационными входамирггистра результата, выходы которого соединены с первой группой входов Комбинационного сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходами блока умножения,первый вход которого соединен с выходом ) -го разряда регистра значений коэффициентов, о т л и -ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения вычислениявыражения инеи с первым входом перента И, второй вход кото 1 вого элемента И соединен с синхро-низирующим входом регистра числа коэффициентов и со счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с входами перв 6 го дешифратора, первый, второй и третий выходы которого соединены с входом разрешения записи регистра числа коэффициентов первого и второго регистров значений коэффициентов соответственно, прямой выход первого триггера соединен с входами разрешения сдвига первого и второго регистров значений коэффициентов, выход 3 -го разряда (= 1, 2, , и -1) первого регистра зна. чений коэффициентов соединен с пер; вым входом 3 -го блока умножения, выходы которого соединены с первой группой входов м -го комбинационного сумматора ( м= 2 -Н), выходы которого соединены с информационными входами 1 -го регистра результата, выходы которого соединены со второй группой входов М -го комбинационного сумматора, выход 1-го разряда (к = 1, 2, , П ) второго регистра значений коэффициентов соединен с вторым входом-го блока умножения и с входом переноса младшего разряда й -го комбинационного сумматора, выходы которого соединены с-й группой информационных входов мультиплексора, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы, а группа управляющих входов муЛьтиплексора соединена с выходами второго дешифратора, входы которого соединены с выходами второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подклю " чен к входу синхронизации устройства, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом первого триггера и с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с информационными входами регистра чистка коэффициентов, первого и второго регистров 80833значений коэффициентов и подключены к группе информационных входов устройства, выходы элементов И второй группы соединены с входами множимого блоков умножения, выход второго элемента И через элемент НЕ соединен с первыми входами элементов И третьей группы, а второй вход 1 -го элемента И третьей группы соединен с к-м выходом второго дешифратора, вь 1 ходы элементов И третьей группы соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами сброса регистров результатов, синхронизирующие входы которых соединены с вьмодом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, а выход третьего элемента И соединен с синхронизирующим входом третьего счетчика, выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами регистра числа коэффициентов, а выход соединен с входом установки второго триггера и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом признака сброса устройства в исходное положение, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки в "Д" третьего счетчика, прямой выход второго триггера соеди. нен с вторыми входами элементов И первой группы и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход четвертого элемента И подключен к выходу выдачи импульсов сопровождения устройства, а выходы .элементов И первой группы соединены с информационными выходами устройства, выход признака сбоя устройства подключен к четвертому выходу первого дешифратора, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены с выходом первого элемента ИЛИ.5 О 15 20 25 ЗО 35 45 55 Изобретение относится к вычисли-"тельной технике и предназначенодля использования в системах цифро -вой обработки информации.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем обеспечения вычисления выражения вида1+Ь 1У =7: а хь 1+1 дгде 1,= 1, 2, , К - числа коэффициентов .На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - пример реализацииблока умножения, на фиг. 3 - пример реализации комбинационного сумматора.Устройство (фиг. 1) содержитпервый триггер 1, первый элементИЛИ 2, первый элемент И 3, первыйсуммирующий счетчик 4, первый дешифратор 5, регистр 6 числа коэффициентов, первый регистр 7 значений коэффициентов, второй регистр8 значений коэффициентов, и блоков9 умножения, и комбинационных сумматоров 10, п регистров 11 результатов, мультиплексор 12, перваягруппа элементов И 13, второй дешифратор 14, второй суммирующийсчетчик 15, второй элемент И 16,элемент НЕ 17, вторая группа элементов И 18, группа элементовИЛИ 19, третий элемент И 20, четвертый элемент И 21, третий суммирующий счетчик 22, блок 23 сравнения,второй триггер 24, элемент 25 задержки, второй элемент ИЛИ 26, третья группа элементов,И 27.Кроме того, устройство содержитвход 28 пуска устройства, вход 29сигнала конца массива, вход 30признака сброса, вход 3 1 импульсовсопровождения данных, информационные входы 32, информационные выходы 33, выход 34 импульсов сопровождения данных и выход 35 сбоя устройства,Блок 9 умножения (фиг. 2) содержит группу элементов ИЛИ 36, первую группу элементов. И 37, вторуюгруппу элементов И 38, группу элементов НЕ 39, группу входов 40 множимого, первый вход 41 значениямножителя, второй вход 42 значениямножителя и группу информационныхвыходов 43. Комбинационный сумматор (Фиг. 3)содержит М одноразрядных,трехвходовых сумматоров 44, первую группувходов 45, вторую группу входов46, вход 47 коррекции и группу выходов 48,Устройство работает следующимобразом.Перед началом работы подачейсигнала на вход 30 сброса производится установка устройства в исходное состояние. При этом сигналс входа 30 устанавливает в нулевое состояние регистры 6-8. счетчики 4 и 15, а пройдя через элементИЛИ 26, устанавливает в нулевоесостояние счетчик 22. Кроме того,пройдя через элемент ИЛИ 2, сигналсброса с входа 30 устанавливаетв нулевое состояние триггеры 1 и24, а пройдя с выхода элементаИЛИ 2 через элементы ИЛИ 19 группы,этот сигнал устанавливает в нулевое состояние регистры 11. Затем производится ввод начальных данных, При этом на вход 31 устройства поступает импульс, который проходит через открытый элемент И 3 (так как триггер 1 установлен в нулевое состояние) на счетный вход суммирующего счетчика 4 и по заднему фронту устанавливает этот счетчик в состояние, равное единице. В результате на первом выходе дешифратора 5 появляется единичный сигнал, который поступает на вход управления записью регистра 6. В следующем такте на информационные входы 32 устройства подается параллельным кодом значение числа коэффициентов а, равное+м.1 ф3 С(1=1,1+1 ,1+.13, и одновременно на вход 31 подается импульс, который проходит через открытый элемент И 3 на вход синхронизации регистра 6 и осуществляет запись в этот регистр значения числа коэффициентов (К), поступающего с входов 32 устройства на информационные входы этого регистра, а по заднему Фронту этого импульса счетчик 4 устанавливается в состояние, равное двум. В результате на втором входе дешифратора 5 появляется единичный сигнал, который поступает на вход упрайления записью, регистра 7. В следующем такте на входы 32 устрой з 11 ства поступают положительные значения коэффициентов а(коэффици к.,1 енты апредставляются в тернарк 1ной системе кодирования, т.е. принимают значения +1, О, -1, поэтому и различают положительные значения коэффициентов, когда а, +1,1 ЬК. и отрицательные значения, когда а;, = -1), Сопровождающий эти дан-. ные ймпульс, подающийся на вход 31, поступает на вход синхронизации регистра 7 и осуществляет запись в этот регистр положительных значений коэффициентов а, а по заднему1 фк 1фронту этого импуль 1 са счетчик 4 устанавливается в состояние, равное трем.В результате на третьем выходе дешийратора 5 появляется единичный сигнал, который поступает на вход управления записью регистра 8. В сле.ащем такте на входы 32 устройства поступают отрицательные значения коэффициентов а;, а :опровожцающий эти значения импульс сопровождения, подающийся на вход 31, поступает на вход синхронизации регистра 8 и осуществляет запись в этот регистр отрицательных значений коэффициентов а; а по заднему фронту этого импульса счетчика 4 устанавливается в состояние, равное четырем, Если на этапе ввода на входы 32 устройства поступают еще какие-либо данные, сопровождаемые импульсом сопровождения, то этот импульс сопровождения проходит с входа 31 на счетный вход счетчи" ка 4 и перебрасывает его по заднему фронту в следующее состояние, равно". пяти. В результате на четвертом выходе дешифратора 5 йоявляется единичный сигнал, который поступает на выход 35 устройства как сигнал сбоя устройства при вводе и процесс ввода начальных данных осуществляется заново. Если начальные данные будут введены без сбоя, то после их ввода начинается процесс решения.Осуществляется это следующим образом. На вход 28 устройства подается сигнал "Пуск", который поступает на единичный вход тригге. ра 1 и перебрасывает его в единичное состояние. В результате на нулевом выходе этого триггера появляется нулевой сигнал, который 80883 4закрывает элемент И 3, завершаятем самым процесс ввода начальныхданных в устройство, а на единичном выходе триггера 1 появляетсяединичный сигнал, который открываетэлементы И 27 третьей группы, элемент И 1 б и поступает на вход разрешения сдвига регистров 7 и 8. После этого на информационные входы10 32 устройства начинает поступатьмассив данных х , х , сопровождаенф фмых импульсами сопровождения, поступающими на вход 31 устройства.Причем в первом такте на входы 3215 поступает параллельным кодом значение первой величины х 11, котороепроходит через открытые элементыИ 27 группы и поступает на. входымножимого всех блоков 9 умножения,20 на входы множителя которых поступают значения коэффициентов а .1+к ф, О, -1 из регистров 7 и 8,В результате, если значение коэффициента, поступающее на 8 -й25блок 9 умножения, ( 3 = 1, 2,О) является положительным, т.е, а д= +1, то это значение коэффициента .а поступает с-го выхода регистра7 через вход 41 блока 9 на элементыИ 37 группы и пропускает значениепервого элемента массива Х,1 черезэлементы И 37 группы и через элементы ИЛИ Зб группы на выходы 43 блокабез изменения, что соответствует35 умножению значения Х, на а= +1.Если же значение коэ 6 Аициента, поступающее на 1 -й блок 9 умноженияявляется отрицательным, т.е. а== -1, то это значение коэффициента .4 О а поступает с Р -го выхода регистра8 через вход 42 блока 9 на входыэлементов И 38 группы и пропускаетобратный код значения - Х с выходов11элементов НЕ 39 группы через эти45 элементы И 38 группы и через элементы ИЛИ 36 группы на выходы 43 блока9, что соответствует умножению значения К на а= -1 в обратном коде,а для образования дополнительного50 кода произведения Х 1, а р через входкоррекции 47 3 -го сумматора 10,на входы которого поступает результат умножения Х на а = -1 в обратном коде, поступает в младший разряд55 сумматора 10 в качестве единицыкоррекции значение а р = -1 с 1 -говыхода регистра 8. В результате навыходе этого сумматора 10 получаетКроме того, этот единичный сигналс выхода дешифратора 14 посту-. пает на вход первого элемента И 18 группы, а по окончанию импульса сопровождения на выходе элемента НЕ 17 появляется единичный сигнал,55 ся значение произведения У на О=н= -1 в дополнительном коде. Если же значение коэффициента, поступающее на 3 -й блок 9 умножения, равно нулю, т.е . а= О, то единичные сигналы на входах 41 и 42 этого блока умножения 9 отсутствуют, элементы И 37 группы и И 38 группы закрыты и результат умножения значения 1 я на этот коэффициент а = 0 равен нулю.Таким образом, в первом такте при поступлении значения первой величины массива данных Мв на входы блоков 9 умножения происходит умножение этого значения на коэффициен-, ты а 8 и произведения х ф ар поступают на входы 1 -х сумматоров 10, а так как на вторую группу входов сумматоров 10 с выходов регистров 11 поступают нулевые значения, а регистры 11 предварительно устанавливаются в нулевое состояние, то произведения х,"а проходят через сумматоры 10 без изменения (эа исключением случая, когда а = -1 и в сумматоре к обратному коду произведения х 1 а добавляется в младший разряд единица, переводящая это про изведение в дополнительный код) и поступают на информационные входы регистров 11, а так как на вход синхронизации регистров 11 поступает через открытый элемент И 16 импульс сопровождения значения х, то по этому импульсу в эти регистры 11 происходит запись произведений К 1 а . Одновременно импульс сопровождения с выхода элемента И 16 поступает на счетный вход счетчика 15 и по переднему фронту перебрасывает его в состояние, равное единице, В результате на соответствующем выходе дешифратора 14 появляется единичный сигнал, которыйпоступает на управляющий вход мультиплексора 12 и разрешает поступление на выход этого мультиплексора значения произведения Х а, получившегося на,выходе первого сумматора 10.который проходит через этот откры-тый первый. элемент.И 18 группы, через первый элемент ИЛИ 19 группына вход установки нуля первого регистра 11 группы и устанавливаетего в цулевое состояние. Кроме того, импульс сопровожде-.ия значения1, проходит с входа 31 на входысинхронизации регистров 7 и 8, атак как на вход разрешения сдвигаэтих регистров поступает разрешающий, сигнал с выхода триггера 1,то этот импульс сопровождения сдви гает на один разряд значения коэффициентов в этих регистрах 7 и 8,причем значение последнего коэднЪициента а к в случае, если к = Ис выхода последнего разряда пере записывается в первый разряд регистров 7 и 8. В результате в следующемтакте на входы множителя первогоблока 9 умножения группы поступаетзначение коэффициента а к, на вхо цы множителя второго блока 9 - значение а , на входы множителя треУтьего блока 9 - значение а и т.д.,и пост-пившее второе значение х Вумножается на соответствующий ко эффициент а.1 , .а поступив. на входы сумматоров 10 новые произведения. х"а, просуммируются с предыдущим произведением х а Е, и поимпульсу сопровождения значения х иполучившаяся сумма произведенийзаписывается в регистры 11. А так:.как одновременно этот импульс сопровождения устанавливает счетчик15 в состояние, равное двум, то насоответствующем выходе дешифратора14 появляется единичный сигнал, который обеспечивает подключение квыходу мультиплексора 12 значениях , а+ х,. ас выхода второгосумматора 10 группы и по окончанииимпульса сопровождения обеспечивает установку в нулевое состояниевторого регистра 11 группы, в который записывается эта сумма произведений, а в регистрах 7 и 8 происходит сдвиг значений коэффициентов а6еще на один разряд. Дальнейшие операции над поступающими значениямивеличин мас"ива производятся аналогично описанному выше.В течение первых (к) тактов никаких значений на выходы устройства выдаваться не будет, так как7 11 элементы И 13 группы и элемент И 20 закрыты и производится загрузка устройства. И лишь в к-м такте значение счетчика 22, подсчитывающегс количество импульсов сопровождения, поступающих с выхода элемента И 16 через открытый элемент И 21, совпадает со значением числа коэффициентов, записанным в регистр 6, и в результате на выходе блока 23 сравнения появляется единичный сигнал, который перебрасывает триггер 24 в единичное состояние, а задержавшись не такт на элементе 25 задержки, проходит через элемент ИЛИ 26 и сбрасывает счетчик 22 в нулевое состояние. В результате триггер 24 закрывает элемент И 21, открывает элементы И 13 группы и элемент И 20 и значение к-го сумматора ах, +к 80;М 8+ а х ++ а; х - у 1постулающее через мультипле сор 12 по управляющему сигналу из дешифратора14, проходит через открытые элементы И 13 группы на выходы 33 устройства, а через открытый элемент И 20на выход 34 устройства поступаетимпульс сопровождения вычисленногозначения ун . В следующем такте на 10 выходы 33 устройства поступает значение у и т.д. После того, как навходы 32 устройства проходит последнее значение массива переменных х ,на вход 29 поступает сигнал концамассива, который проходит через элемент ИЛИ 2 и сбрасывает в нулевоесостояние триггеры 1 и 24 ирегистры 11, заканчивая тем самым процесс вычислений в устрой стве.1180883Составитель СКуликов Редактор Г. Волкова Техред М.Гергель Корректор М.Поко Заказ 5926/47 Тирак 709 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушсквя наб.д. 4/5