Устройство для вычисления скалярного произведения векторов

(505 ИЕ ИЗ СВИДЕТЕЛЬ РЕТЕНИ АВТОРСКОМУ У, И.И,Чебан и Изобретен и ной технике и м построении вы вейерных вычи довательной операндов. Цель изобр циональных во счет умножения1,к; ,1 М где й -рност максимальная мых векторов. На фиг. 1 пр ма устройства; н регистра бегу структурная схрная схеная схема фиг. 3 - оров; на едставлена струка фиг. 2-структу щей единицы; на ема блока сумм ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(53) 681.3(088.8)1561 Авторское свидетельство СССРВ 1280389, кл. 0 06 Р 15/347, 1984.Авторское свидетельство СССРК 905814, кл.О 06 Р 7/52, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯСКАЛЯРНОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ ВЕКТОРОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано прпостроении высокопроизводительных конвейерных систем с последовательной поразрядной обработкой операндов. Целью е относится к вычислитель- ожет быть использовано при сокопооизводительных конслительных систем с после- поразрядной обработкой тения - расширение функможностей устройства эа к пар векторов (М - 1, Й мерность перемножа пв.Я 2 е 1683033 А 1 изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет умножения к пар векторов (1 = 1, И) размер 1 сности М 1(1=1,к;й 1 5 й), где м - макси 1 1 мальная размерность. перемножаемых векторов. Для этого в устройство, содержащее группу блоков триггеров, группу блоков элементов И, группу сумматоров, введены коммутатор, группа регистров бегущей единицы, группа сдвиговых регистров и блок сумматоров. Элементы перемножаемых векторов поступают на первую и вторую группы информационных входов устройства одновременно в последовательном коде. Результаты вычислений считываются с групп выходов устройства, 2 табл 5 ил,фиг, 4 и 5 - структурная схема коммутатора,Устройство (фиг. 1) содержит первую группу информационных входов 11(1 = 1, М) устройства, вторую группу входов 21 коммутатора 3, первую группу выходов 41 коммутатора 3, вторую группу информационных входов 51 устройства, вторую группу выходов 61 коммутатора, группу настроечных входов 71 устройства, пятую группу входов 81 и третью группу выходов 91 коммутатора 3, входы начальной установки 10 и синхронизации 11 устройства, группу регистров 12 бегущей единицы, группу блоков 13 триггеров, группу сдвиговых регистров 14, группу блоков 15 элементов И, группу сумматоров 16, блок 17 сумматоров, 1-ю группу выходов18-1,(1 = 1, 1 од 2 й+1; ) - номер выхода в группе) устройства.Регистр 12 бегущей единицы (фиг. 2)содержит информационный выход 19, вход 20 начальной установки, вход 21 синхронизации, информационный вход 22, триггер 23, сдвигающий регистр 24, элемент И 25, выходы 261, 262, , 26 п бегУщей единицы.Блок 17 сумматоров (фиг. 3) содержиттриггер 27 хранения переноса, информационные входы 281, 282, "., 288, вход 29 начальной.установки, вход 30 синхронизации, двухвходовые последовательные сумматоры 31, каждый из которых состоит из комбинационного трехвходового сумматора 32, выходного триггера ЗЗ,коммутатор 3 содержит узлы 341 коммутации, каждый из которых состоит из инвер.тора 35, группы элементов И 36 и группы элементов ИЛИ 37, выходы 38 дешифратора 39, настроечные входы 40 узлов 34 коммутации, группу инверторов 41, группу элементов И 42, руппу элементов ИЛИ 43.Сумматоры 16 выполнены последовательными многоиходовыми,Работа дешифратора 39 поясняетсятабл. 1.Устройство работает в 2 режимах, отличающихся размерностью перемножаемых векторов, где1.= 1 од 2(1 од 2 й) - число управляющих входов 717.,где й - число информацйонных входов в первой 111 и и второй 5151 ч группах информационных входов устройства.В статическом состоянии при работеустройства, например, в первом режиме, когда перемножаются два вектора максимальной размерности К разрядности п 1 каждый, либо вычисляют скалярные произведения нескольких пар векторов размерностейй = 2 Р, р = О, 1, 2 1 од 2 й Кмакс = й,перед 1-м синхроимпульсом на входы 11, 121 ч и 51, 52,.,5 й устройства подаются 1-е разряды элементов перемножаемых векторов, на настроечные входы 71, 727. Устройства - статические уровни сигналов, соответствующие режиму работы устройства.Значения сигналов на настроечных входах устройства в зависимости от режима работы приведены в табл. 2.Устройство для вычисления скалярногопроизведения векторов работает следующим образом.Пусть в первом режиме работы устройства перемножаются два вектора:Х =(Х 1 х 2 , хЧД т =.У 1 У 2 "УИ 11максимальной размерности И 1 разрядностиэлементов и 1. Первоначально на управляющих эходах71, 72, ., 71 устанавливают сигналы, соответствующие первому режиму работы устройства (см. табл. 2), затем на вход 10 начальной установки подают импульс, сопровождая его синхроимпульсом по входу 11 синхронизации, При этом устройство устанавливается в исходное состояние: в пер 10 вые триггеры регистров 12 бегущей единицы записывается "1", все остальные триггеры устройства установлены в состояние логического "0".После этого на входы 11, 12, 1 и подают младшими разрядами вперед соответственно элементы вектора Х:Х 1 = 1,Х 1 п 1Х 13 Х 12 Х иХ 2 = 1 Х 2 п 1Х 23 Х 22 Х 211, хй 1 = 1,хи 1 п 1хи 13 хч 12 хи 111на входы 51,52, .,5 и подают младшими разрядами вперед соответствующие эле менты вектора У: у 1 = 1 У 1 п 1 У 13 У 12 У 11 У 2 = ГУ 2 п 1 У 23 У 22 У 2151УМ 1 .УИ 1 п 1УМ 13 УК 12 УИ 111сопровождая каждый разряд импульсом на ЗО входы 11 синхронизации.После второго синхроимпульса младшие разряды элементов вектора Х х 11. х 21, , Хи 11 находятся в первых триггерах соответствующих триггеров блоков 13 группы, а младшие разряды операндов вектора У у 11, у 21 уи 11 находятся в первых триггерах соответствующих сдвиговых регистров 14 группы, логические произведения младших разрядов соответствующих операндов векторов х 11 У 11, х 21 у 21 , хи 11 уи 11 находятся на первых информационных входах сумматоров 16 группы, с выходов которь.х они поступают на группу информационных входов блока 17 сумматоров, на выходе18 уд ( =1092 И) которого появляется младший разряд скалярного произведения векторов.Аналогично устройство работает п 1 тактов. С(п 1+ 1)-го по 2 п 1-й такты на входы 11, 12 1., 51, 52 5. поступают логические "О", а с выхода 18 у = 1 од 2 к) при этом считывают значен я п 1 старших разрядов скалярного произведения векторов.При перемножении двух векторов в 1-мрежиме произведение максимально возможной размерности Й вектора на разрядность его элементов щ величина постоянная, так, в первом режиме перемножаются вектора максимальной размерностиМ 1 разрядности п 1, во втором - М 2- - ий2М 1п 2 " 2 п 1, в третьем - йз = - и пз - 4 п 1 и4т.дв2-.м режиме перемножаются два 5вектора размерности М 2 = 1 разрядностип 2 = М 1 п 1. Индексы задействованныхвходов в первой 11, 12 1 ч и второй 51,52 5 м группах информационных входовустройства, на которые подаются элементывекторов в -м режиме, образуют ряд, каждый член которого 1 с может быть вычисленпо формуле1 с=1+ 2 (с),где с - порядковый номер члена ряда;- номер режима.В первом режиме элементы первоговектора подаются соответственно на входы11, 12, 1 з, ., 1 ч, элементы второго вектора- соответственно на входы 51, 52, 5 з 5 иустройства. При работе устройства во втором режиме элементы одного иэ перемножаемых векторов подаются по порядку нанечетные входы 11, 1 з, 15, , 11 чпервойгруппы информационных входов, элементыдругого - на нечетные входы 51, 5 з, 5 ь ,5 ывторой группы информационных входов устройства. В третьем режиме элементы первого вектора подаются по порядку накаждый четвертый вход первой группы информационных ВхОдОВ; 11, 15, 17 1 ч-э,элементы второго вектора - на каждый четвертый вход второй группы информационных входов устройства: 51, 5 Ь, 57 5 йи 35т.д, В= 2 -м режиме элемент первого вектора подается на вход 11, элемент второговектора - на вход 51 устройства, При перемножении двух векторов в перечисленныхрежимах их скалярное произведение считывается с выхода 18 (ц = о 92 М) устройства,Устройство позволяет одновременновычислять скалярное произведение нескольких векторов, разделенных на две 45группы, Полученные в результате умножения векторов первой группы на соответствующие вектора второй группы скалярныепроизведения считываются с соответствующих выходов из множества 18 (7= 1, 2о 92 й,= 1, 2,-1-), а с выхода 18й(3 = 092 М) можно считать сумму всех полученных скалярных произведений. Размерности перемножаемых векторов при этомйк 1=2, где р =О, 1,2 О 92 йьРИндексы входов в первой 11, 121 и ивторой 51, 52, .5 н группах информационных входов устройства, на которые подаются первые элементы перемножаемых векторов, образуют ряд, каждый член щ 1 которого может быть найден по формулее 1" 1+ 2 М 1 ч(т - 1),где с - порядковый номер члена ряда;Мц - размерность М-го вектора;- номер режима;1 - номер вектора в группе.Вторые и следующие элементы перемножаемых векторов подаются последовательно за первыми элементами на входы с индексами, найденными по формуле (1).Сумма размерности й перемножаемых векторов в каждой группе векторов не превышает максимальной размерности М 1 при перемножении двух векторов в данномйрежиме с. МцМ 1, Соответствующие скалярные произведения считывают с выходов 18 ф причемЧ2 Н, ,. ПЪ+(21 й) = 092 (2 М,);2 1 М,Формула изобретенияУстройство для вычисления скалярного произведения векторов, содержащее группу блоков триггеров, группу блоков элементов И и группу сумматоров, О т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет умножения К пар векторов (М = 1, й) размерности й(= 1, М; ,й;й), где М - максимальная размерность перемножаемых векторов, в него введены коммутатор, группа регистров бегущей единицы, группа сдвиговых регистров, блок сумматоров, и ри-. чем первая и вторая группы входов коммутатора образуют соответственно первую и вторую группы информационных входов устройства, группа настроечных входов которого является третьей группой коммутатора, -й выход первой группы выходов и -й вход четвертой группы входов которого подключены соответственно к информационным входу и выходу -го сдвигового регистра ( = 1, й), группа разрядных выходов которого подключена к соответствующим входам первой группы элементов И блока -й группы, входы второй группы которого подключены к выходам соответствующих триггеров -го блока группы, информационные входы которых объединены с -м выходам второй группы выходов коммутатора, -й выход третьей группы выходов и -й вход пятой группы входов которого подключены1683033 Таблица 1 Статические уровни сигналовна входах дешифратора 39 Статические уровни сигналовна выходах дешифратора 39 Режим 1ее а щВ е е Фебае е727-г 38 38 з 38, 38 38 у н 38,0 0 0 0 0 0 00 1 .0 0 1 1 0а е000 0 0 О О 0 О О О 01 0 0 2 1 1 1 1 Ха блица 2 Режим Статические уровни сигналов на управлнощих входах устройства 1 0 О 2 0 О 3 0 О 4 О 0 0 0 0О 0 1 0 О 0 соответственно к информационным входу и выходу 1-го регистра бегущей единицы, разрядные выходы которого подключены к входам синхронизации соответствующих триггеров 1-го блока группы, входы обнуления которых объединены с входами начальной установки коммутатора, 1-го регистра бегущей единицы, 1-го сдвигового регистра, 1-го сумматора, блока сумматоров и образуют вход начальной установки устройства, вход синхронизации которого подключен к входам синхронизации блока сумматоров, всех регистров бегущей единицы, всех сдвиговых регистров и всех сумматоров, выходы элементов И 1-го блока группы подключены 5 к соответствующим информационным входам 1-го сумматора, выход которого подключен к 1-му входу блока сумматоров и 1-му выходу первой группы выходов устройства, (1+1-я группа выходов которого (1 = 1, 1 оцй) 10 образована выходами 1-й группы блока сумматоров. 0000 а9 Э РСоставитель К.КухаренкоТехред М.Моргентал 4 Тираж ПодписноеПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5