Суммирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 5 ЕСПУБЛИК 1)5 б 06 Р 7/50 ТЕНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬС 2 скии инстиаилов, О.Г,КоидовСССР980. Изобретен ной технике и операционных ров для блочн ных. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельствоМ 1062689, кл. 6 06 Р 7/50, 1 54) СУММ И РУЮ ЩЕ Е УСТРОЙ СТВО57) Изобретение может быть использованов операционных схемах цифровых процесие относится к вычислитель- может быть использовано в схемах цифровых процессоой обработки массивов данПо основному авт.св. М 1062689 известно суммирующее устройство, содержащее постоянный запоминающий блок, ассоциативный запоминающий блок, элемент И, первую группу элементов И, вторую группу элементов И, третью группу элементов И, первую и вторую группу элементов задержки, причем первый разрядный выход ассоциативного запоминающего блока является выходом суммы устройства, остальные выходы ассоциативного запоминающего блока через соответствующие элементы задержки первой группы соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к первому входу синхронизации устройства, а выходы - к соответствующим входам опроса первой группы ботки массивов дансостоит в расширех возможностей спечения возможноции вычитания над данных. Устройство рой постоянные зассоциативный залой и второй элементы , группы элементов хнических средств и зей позволяет оргарежим алгебраичесоров для блочнои обра ных. Цель изобретения нии функциональнь устройства за счет обе сти выполнения опера операндами массивов содержит первый и вто поминающие блоки, а минающий блок, первы И, группы элементов И задержки. Введение те обусловленных ими свя низовать в устройстве ского сложения, 3 ил,ассоциативного запоминающего блока, адресные входы постоянного запоминающего блока соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы, первые входы которых соединены с входами слагаемых устройства соответственно, а вторые входы - со вторым входом синхронизации устройства, младший разрядный выход постоянного запоминающего блока соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к первому входу синхронизации устройства, а выход соединен с входом опроса второй группы ассоциативного запоминающего блока, остальные разрядные выходы постоянного запоминающего блока через соответствующие элементы задержки второй группы соединены с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых подключены к первому входу синхронизации устройства, а выходы соединены к соответствукщим входам опроса третьей группы ассоциативного запоминающего блока (2).5 10 15 20 25 30 35 40 45 Сущность изобретения состоит в расширении функциональных возможностей устройства путем введения аппаратных средств, позволяющих выполнять операции "вычитания" одновременно над массивами данных, помимо операции сложения.Введение второго постоянного запоминающего блока, четвертой, пятой и шестой групп элементов И, третьей и четвертой групп элементов задержки, второго элемента И и обусловленных ими связей позволяет организовать режим алгебраического сложения в устройстве. 50 55 Недостатком известного устройства является ограниченные функциональные возможности, так как оно позволяет выполнять только операцию группового суммирования двоичных чйсел,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности выполнения операции вычитания над массивами данных, помимо операции сложения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй элемент И, четвертая, пятая и шестая группы элементов И, третья и четвертая группа элементов задержки, второй постоянный запоминающий блок, выход младшего разряда которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входами опроса четвертой группы ассоциативного запоминающего блока, входы опроса пятой и шестой групп которого соединены с выходами элементов И четвертой и пятой групп соответственно, первые входы которых соединены с выходами элементов задержки третьей и четвертой групп соответственно, вход второго массива данных устройства соединен с первыми входами элементов И шестой группы, выходы которых соединены с адресными входами второго постоянного запоминающего блока, выходы старших разрядов которого соединены с входами элементов задержки четвертой группы, выходы второй группы ассоциативного запоминающего блока соединены с входами элементов задержки третьей группы, вторая шина синхронизации устройства соединена с вторыми входами элементов И шестой группы, первая шина синхронизации устройства соединена с вторыми входами второго элемента И и элементов И четвертой и пятой группы, третьи входы которых соединены с третьими входами элементов И первой и третьей групп, первого и второго элементов И и входом признака операции устройства,На фиг, 1 представлена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг.2. - схема прошивки первого и второго постоянных запоминающих блоков; на фиг. 3 - схема прошивки ассоциативного запоминающего блока.Устройство содержит(фиг,1) первый постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 1, ассоциативный запоминающий блок (АЗБ) 2, вторую группу элементов ИЗ, первый элемент И 4, второй элемент И 5, третью группу элементов И 6, первую группу элементов И 7, пятую группу элементов И 8, четвертую группу элементов И 9; вторую группу элементов 10 задержки, первую группу элементов 11 задержки, четвертую группу элементов 12 задержки, третью группу элементов 13 задержки, общий выход 14 устройства, первый информационный вход 15 устройства, первый вход 16 синхронизации устройства, второй вход 17 синхронизации устройства, вход 18 признака операции устройства, второй информационный вход 19 устройства, шестую группу элементов И 20, второй ПЗБ 21.Считанное из ПЗБ 1 слово является частью ассоциативного признака опроса для АЗ 62, при этом младший разряд поступает на первый вход первого элемента И 4, выходкоторого подключен ко второй группе опроса, остальные разрядные выходы ПЗБ 1 через соответствующие элементы 10 задержки соединены с первыми входамиэлементов И 6, выходы которых подключены к третьей группе опроса АЗБ 2, На адресныевходы ПЗБ 21 в течение этого же такта, поступающего по входу 17, через соответству.ющие элементы И 6, по второмуинформационному входу 19 поступает срез сигналов логического "0", Считанное из ПЗБ 21 слово из нулей является частью ассоциативного признака опроса для АЗБ 2, при этом младший разряд поступает на первый вход второго элемента И 5, выход которого подключен к четвертой группе опроса, остальные разрядные выходы ПЗ Б 21 через соответствующие элементы 12 задержки соединены с первыми входами элементов И 8, выходы которых подключены к шестой группе опроса АЗБ 2. Считанное из РЗБ 2 слово, кроме первого разряда по пеэвой группе выходов через соответствующие элементы 11 задержки поступают на первые входы элементов И 7, выходы которых под.ключены к первой группе опроса АЗБ 2. По второй группе выходов АЗБ 2 через соответствующие элементы 13 задержки поступают на первые входы элементов И 9, выходы которых подключены к пятой группе опроса ассоциативного признака. Сформирован 1775722ный признак дополнительно синхронизируется на элементах И 4-9 путем подачи на вторые входы этих элементов импульса по входу 16 устройства, На выходе 14 формируется очередной разряд суммы операндов, На третьи входы элементов И 4 - 9 на весь период работы устройства в этом режиме подан сигнал логической "1". На входы 16 и 17 поступают импульсы синхронизированные единой тактовой частотой, и ри этом передний фронт импульса входа 16 начинается позже, а задний раньше импульса, подаваемого на вход 17. Общее число тактов операции "сложение" равноТ 1 = и +о 92 йгде и - разрядность слагаемых;Й - количество слагаемых.Рассмотрим пример суммирования четырех операндов, схемы прошивки блоков 1 и 21 для примеров обоих режимов представлены на фиг.2, схема прошивки блока 2 - на фиг.3.Пусть необходимо просуммировать следующие четыре операнда, представленные в двоичном коде; 1010; 1101; 0101; 1011. На вход 19 поданы сигналы логического "0".В течение первого импульса поданного на вход 17 синхронизации, через элементы ИЗ на адресный вход блока 1 подаются одноименные младшие разряды слагаемых, то есть адрес 0111. По указанному адресу из ПЗБ 1 считываются, по тому же импульсу слово "101", младший разряд которого "1" без задержки подается на первый вход элемента И 4, а остальные "0" через элементы 10 задержки - на соответствующие входы элементов И 6, В силу выше сказанного из ПЗБ 21 считывается слово "000", младший разряд которого "0" без задержки подается на элемент И 5, а остальные через элементы 12 задержки - на соответствующие входы элементов И 8, Так как по первому импульсу из АЗБ 2 ничего не считывается, то к приходу первого импульса по входу 16 синхронизации на все входы элементов И 7 через элементы 11 задержки подаются нули, Со второй группы выходов АЗБ 2, в режиме операции "сложение", на входы элементов И 9 через элементы 13 задержки поступают нули. Выходы элементов И 5, И 8 - 9 не влияют на формирование ассоциативного признака опроса АЗБ 2, вследствие этого прохождение информации по соответствующим цепям, связанные с этой группой элементов, опускаются,Сформированный признак с выходов элементов И 4 - 9 "10,00,00.00.00", с приходом импульса по входу 16 синхронизации поступает на признаковые входы АЗБ 2. В первом такте из йЗ Б 2 считывается слово "00510 15 001" первый разряд которого "1" является младшим разрядом искомой суммы, В течение второго импульса по входу 17 через элементы ИЗ на адресный вход ПЗБ 1 подается второй разрядный срез слагаемых - "1001". По указанному адресу из ПЗБ 1 считывается слово "001", По приходу второго импульса на вход 16 синхронизации на признаковые входы АЗБ 2 поступает слово "0001000000", по которому из АЗБ 2 считывается слово"00001", первый разряд "1" которого является вторым разрядом искомой суммы,Формирование последующих разрядов искомой суммы аналогичен алгоритму формирования предыдущих разрядов искомой суммы,В течение пятого импульса по входу 17синхронизации устройства через элементыИЗ на адресный вход ПЗБ 1 подается нуле 20 вой срез (операнды для данного примера -и = 4), Из ПЗБ 1 считывается слово "000" поприходу пятого импульса на вход 16 синхронизации на признаковые входы АЗБ 2 поступает слово "0001010000", по которому из25 АЗБ 2 считывается слово "00100", первыйразряд "0" которого является. пятым разрядом искомой суммы.В течение шестого импульса поданного.на вход 17 синхронизации через элементы30 ИЗ на адресный вход ПЗБ 1 подается нулевой срез. Из ПЗБ 1 считывается слово "000",, по приходу пятого импульса на вход 16 синхронизации на признаковые входы АЗБ 2 поступает слово "0000010000", по которому из35 АЗБ 2 считывается слово "00001", первыйразряд "1" которого является шестым последним разрядом искомой суммы. Код суммы при этом равен 100111,В режиме "вычитание", при условии, что40 тракты устройства обусловлены, на вход 18признака подан сигнал логической "1", Наадресные входы ПЗБ 1 в течение тактовогоимпульса, поступающего по входу 17 синхронизации, через соответствующие элемен 45 ты ИЗ пб первому информационному входу15 поступают одноименные разряды массива А =(А, =1 К) операндов положительного1знака, разрядностью Е.=(Ь, г=1,1) каждая, Наадресные входы ПЗБ 21 в течение этого же50 такта, поступающего по входу 17 синхронизации, через соответствующие элементыИ 20 по второму информационному входу 19поступают одноименные разряды массиваВ = (В 1 ., ) = 1 о) операндов отрицательногоУ.55 знака разрядностью Р=(Рз. 3=1,Р) каждая,Знаковые разряды массивов А = (А, 1=1 У) иВ =(В 1, )=1,ц) операндов не обрабатываютв уся. В такте работы устройства; считанное изПЗБ 1 слово является второй и третьей группами ассоциативного признака опроса, приэтом младший разряд поступает на первый вход первого элемента И 4, выход которого подключен к второй группе опроса, остальные разрядные выходы ПЗБ 1, через соответствующие элементы 10 задержки 5 соединены с первыми входами элемеНтов И 6, выходы которых подключены к третьей группе опроса; считанное из ПЗБ 21 слово является четвертой и шестой группами ассоциативного признаками опроса, при этом 10 младший разряд поступает на первый вход второго элемента И 5, выход которого подключен к четвертой группе опроса, остальные разрядные выходы ПЗБ 21 через соответствующие элементы 12 задержки со единены с первыми входами элементов И 8, выходы которых подключены к шестой группе АЗБ 2, Считанное из АЗБ 2 слово, кроме первого разряда, по первой группе выходов через соответствующие элементы 11 задер жки поступают на первые входы И 7, выходы которых подключены к первой группе опроса АЗБ 2. По второй группе выходов АЗБ 2 через соответствующие элементы 13 задержки поступают на первые входы элементов 25 И 9, выходы которых подключены к пятой группе опроса ассоциативного признака АЗБ 2. Сформированный признак дополнительно синхронизируется на элементах И 4 - 9; путем подачи на вторые входы этих 30 элементов импульса по входу 16 устройства и подается на АЗБ 2, по которому считывается слово, первый разряд которого является разрядом результата операции "вычитание" над массивами (Ак ) и (Вр ) операндов. На 35Р входы 16 и 17 синхронизации поступают импульсы, синхронизированные единой тактовой частотой,Общее число тактов операции "вычитание" равно: 40Т 2=пдlв+ 1 о 9 й д/в)+1, где и д(в =пд=., при)Р 1 пв =Р, при 1 Р; Кд = Ак, при Ак) Вр Р Й =Вр . при Ак ВрРпдув - разрядность операндов в массивах А/В;Вдув - количество операндов в массивах А/В.За Т 2 - тактов устройство формирует результат приАкВрв правильном прямом коде, при 1 АкВрв дополниР тельном коде. Последний формируемый разряд в такте работы устройства является знаковым, при этом логический "0" отождествляет положительным результатом операции (знаком) "вычитание". логическаяединица "1" - отрицательным результатом (знаком) операции.Перед вводом следующих пар массивов на вход 18 признака входы 15 ПЗБ 1 и 19 ПЗБ 21 подаются сигналы логического "0", В течение однбго такта тракты устройства обнуляетсяя.Рассмотрим два случая работы устройства в режиме операции "вычитание". Пусть необходимо вычислить разность двух массивов операндов при случае когда выполняются условия Ак1 Вр 1, =Р; К=о и имеют следующий вид: 1011 а 01011101 1010 1001 0101 0110 1000 Ва В течение первого импульса, поданного на вход 17 синхронизации на адресные входы блоков ПЗБ 1 и ПЗБ 21 подаются одноименные младшие разряды операндов в прямом коде из массивов (Аа ) и (Ва ) в соответствии их физических связей; через элементы ИЗ - адрес "1110", через элементы И 20 - адрес "1100". По указанным адресам из ПЗБ 1 и ПЗБ 21 считываются по тому же импульсу, слова соответственно "10.1" и "001", младшие разряды которых "1" и "0" соответственно без задержки, подаются на соответствующие входы элементов И 4 и И 5, а остальные разряды слов "01" и "01" на элементы 10 и 12 задержки, Первая и вторая группы выходов АЗБ 2, в течение первого импульса по входу 17, воспринимаются в соответствующих группах опроса АЗБ 2 нулями.Сформированный признак "1000000000" с приходом импульса по входу 16 синхронизации поступает на признаковые входы АЗБ 2, В первом такте из АЗБ 2 считывается слово "00001", первый разряд "1" которого является младшим разрядом операции "вычитание", остальные 0000" разряды поступают на соответствующие входы элементов задержки,В течение второго импульса по входу 17 через элементы ИЗ и И 20 на адресные входы ПЗБ 1 и ПЗБ 21 подаются вторые одноименные разрядные срезы операндов (Аа ) и (В 4 ) - то есть адреса "1001" и "0010" соответственно.По указанным адресам из ПЗБ 1 и ПЗБ 21 считываются слова "001" и "100" соответственно, По приходу второго импульса на вход 16 синхронизации на признаковые входы опроса АЗБ 2 поступает слово "0101000100" по которому из АЗБ 2 считыва 1775722 1020 том (знаком) операции "вычитание",Код операции с седьмым знаковым разрядом равен 0,001011. Нулевой знаковый разряд идентифицирует, что результат получен в прямом кое и имеет положительный 25 знак, то естьАк )Вч. Перед вводомгследующих пар массивов на вход 18, входы ПЗБ 1 и 19 ПЗБ 21 подаются сигналы логического "О". В течение одного такта тракты 30 35 40 1001 0101 0110 1000 1011 0101 1101 1011 4 А 4 45 50 55 ется слово "10001", первый разряд "1" которого является вторым разрядом операции,Формирование последующих разрядов результата операций "вычитание" аналогичен алгоритму формирования предыдущих результатов. Начиная с пятого синхроимпульса по входу 17 через элементы ИЗ и И 20 на адресные входы ПЗБ и ПЗБ 21 подаются нулевые срезы, т.к, пА/В = 4.В течение седьмого импульса по входу 17 через элементы ИЗ и И 20 на адресные входы ПЗБ 1 и ПЗ Б 21 подаются нулевые срезы. Из ПЗБ 1 и ПЗБ 21 считываются слова "000" и "000" соответственно. По приходу седьмого импульса на вход 16 на признаковые входы опроса АЗБ 2 поступает слово "0000000000", по которому из АЗБ 2 считывается слово "0000", первый разряд "0" которого является знаковым, который отождествляется с положительным результаустройства обнуляются, эта мера вызвана тем, что при формировании знакового разряда для случая, когда 1 АкВяна элементах 13 задержки заносится сигнал логической "1", которая может влиять на результат в следующих циклах, работы устройства.Рассмотрим второй случай работы устройства в режиме операции "вычитание", когда 1 Ак) Вя 1; = Р: К= а, а массивы операндов имеют следующий вид: В течение первого импульса, поданного на вход 17 синхронизации,на адресные входы блоков ПЗБ 1 и ПЗБ 21 подаются одноименные младшие разряды операндов в прямом коде из массивов (А 4 ) и (В ) через4 4 элементы И 20 - адрес "1110", а через элементы ИЗ - адрес "1100", По укаэанным адресам из ПЗБ 1 и ПЗБ 21 считываются слова соответственно "001" и "101", младшие разряды которых "0" и "1" соответственно беэ задержки, подаются на входы элементов И 4 и И 5, а остальные разряды слова "01" и "01" - на элементы 10 и 12 задержки, Первая и вторая группы выходов АЗБ 2. в течение пер 5 10 15 вого импульса поданного по входу 17, воспринимаются в соответствующих группах опроса нулями.Сформированный признак "0100000000"с приходом импульса по входу 16 синхронизации поступает на признаковые входыАЗБ 2. В первом такте из АЗБ 2 считываетсяслово "10001", первый разряд "1", которогоявляется младшим разрядом операции "вычитание", остальные разряды слова по первой группе выходов часть слова "00"поступает на элементы 11 задержки; по второй группе выходов часть слова "10" - наэлементы 13 задержки,В течение второго импульса по входу 17через элементы ИЗ и И 20 на адресные входыПЗБ 1 и ПЗБ 21 подаются вторые одноименные разрядные срезы операндов (А 4 ) и(В 4 ) - то есть адреса "0010" и "1001" соответственно. По укаэанным адресам из ПЗБ 1и ПЗБ 21 считываются слова соответственно"100" и "001", По приходу импульса на вход16 на признаковые входы опроса АЗБ 2 поступает слово "1001000101", по которому иэАЗБ 2 считывается слово "00000", первыйразряд "0" которого является вторым разрядом операции.Формирование последующих разрядоврезультата операции "вычитание" аналогичен алгоритму формирования предыдущихрезультатов. Начиная с пятою синхроимпульса по входу 17 через элементы ИЗ и И 20на адресные входы ПЗБ 1 и ПЗБ 21 подаютсянулевые срезы, т,к. пд/в=4,В течение седьмого импульса по входу17 через элементы ИЗ и И 20 на адресныевходы ПЗБ 1 и ПЗБ 21 подаются нулевые срезы. Из ПЗБ 1 и ПЗБ 21 считываются слова"000" и "000" соответственно. По приходуседьмого импульса на вход 16 на признэковые входы опроса АЗБ 2 поступает слово"0000000000", по которому из АЗБ 2 считывается слово "10001", первый разряд."1" которого является знаковым, которыйотождествляется с отрицательным результатом (знаком) операции "вычитание", остальная часть слова "1000" поступает; по первойгруппе выходов код "00" на элементы 11задержки, по второй группе выходов код"10" поступает на элементы 13 задержки.Код результата операции с седьмымзнаковым разрядом равен 1.110101, Единичный знаковый разряд идентифицирует,что результат получен в дополнительном коде и имеет отрицательный знак,Перед вводом следующих пар массивов.на вход 18, на входы 15 ПЗБ 1 и 19 ПЗБ 21подаются сигналы логического нуля, В течение одного такта тракты устройства обчуляются, то есть код "10", поступивший впредыдущем последнем такте, в результате операции маскирования логическим "0" - по входу 18, на признаковые входы опроса АЗБ 2 поступает слово "0000000000", по которому из АЗБ 2 считывается слово "00000", Таким образом тракты устройства обнуляется и подготавливаются к следующему циклу работы устройства.Техническое преимущество изобретения, по сравнению с известным состоит в расширении функциональных возможностей за счет дополнительного выполнения операции "вычитание", Положительный эффект заключается в совмещении в одном устройстве выполнения операций суммирования и операции вычитания над массивами операндов, кроме того возможность выполнения операции вычитания над массивами операндов, представленных в прямом коде, приводит к уменьшению стоимости машинной операции по преобразованию отрицательных операндов.Формула изобретения Суммирующее устройство по авт,св, СССР М 1062689, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения операции вычитания над операндами массивов данных, в устройство введены второй элемент И, четвертая, пятая и шестая группы элементов И, третья и четвертая группа элементов задержки и второй постоянный запоминающий блок, выход младшего разряда которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соеди нен с входами опроса четвертой группы ассоциативного запоминающего блока, входы опроса пятой и шестой групп которого соединены с выходами элементов И четвертой и пятой групп соответственно, первые вхо ды которых соединены с выходами элементов задержки третьей и четвертой групп соответственно, вход второго массива данных устройства соединен с первыми входами элементов И шестой группы, выходы 15 которых соединены с адресными входамивторого постоянного запоминающего блока, выходы старших разрядов которого соединены с входами элементов задержки четвертой группы, выходы второй группы 20 ассоциативного запоминающего блока соединены с входами элементов задержки третьей группы, вторая шина синхронизации устройства соединена с вторыми входами элементов И шестой группы, первая 25 шина синхронизации устройства соединенас вторыми входами второго элемента И и элементов И четвертой и пятой групп, третьи входы которых соединены с третьими входами элементов И первой и третьей 30 групп, первого и второго элементов И и входом признака операции устройства,1775722г,2оставитель Ш-М.Исмаиловедактор Техред М.Моргентал Корректор А.Андрушаказ 4034 Тираж ПодписноВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101