Устройство для умножения

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 1 987619(У 1 М. Кд.з с присоединением заявки М С 06 Г 7/52 Государстееииый комитет СССР ио делам нзобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ Изобретение относится к вычисли(фтельной технике и может быть использовано в арифметических устройствах, в блоках контроля и обработки информации.Известно устройство для умножения/ содержащее регистры множителя и мно-. жимого, блок модульного умножения, сумматор, Формирователи поправок, блоки вычитания, блоки деления и формирователи преобразованных множителя и множимого 1 3.Недостатками этого устройства для умножения являются его сложность и низкое быстродействие. Известно также устройство для умножения, содержащее два счетчика, две группы элементов И-НЕ, синхронизатор. импульсов, два триггера и сумматор-вычислитель Г 2 3.Недостатками этого устройства для умножения также являются его сложность и низкое быстродействие.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для умножения, содержащее регистры первого и второго чисел, группу элементов, И, накапливающий сумматор и четыре схемы согласования Фаз, в которых для синхронизации периодов умножения хранятся коды поразрядной суммы и поразрядного переноса частичного произведения, причем входы управления схем согласования Фаз соединены с шинами переноса, сдвига и выдачи 3 3.Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие.Цель изобретения - повыдение быстродействия.Указанная цель достигается тем, что в устройство для умножения, содержащее накапливающий сумматор, группу элементов И, регистры первого и второго чисел, информационные входы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства, управляющий вход которого соединен с входами управления регистров первого и второго чисел, введены блок прчоритета, группа дополнительных элементов И, формирователь импульсов опроса, элемент И и элемент ИЛИ, при этом выходы разрядов накапливающего сумматора подключены соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соответственно подключены к выходам устройства, управляющий вход которого подключен к одному из вхо 987619дов элемента ИЛИ и входу обнуления накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены соответственно с выходами блока приоритета и первыми входами дополнительных элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с обнуляющими входами разрядов регистра первого числа, выходы разрядов которого соединены соответственно с входами блока приоритета и входами элемента И, выход которого соединен с вторыми входами. элементов И группы и другим входом элемента ИЛИ, остальные входы которого подключены к выходам дополнитеЛьных элементов И группы, информационные входы формирователя импульсов опроса подключены соответственно к выходам разрядов регистра второго числа а управляющий вход - к выходу элемента ИЛИ, причем формирователь импульсов опроса содержит регистр, три группы элементов И, элемент И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, вход которого соединен с управляющим входом формирователя импульсов опроса и первыми входами 25 элементов И первой группы формирователя импульсов опроса, выход элемента НЕ соединен с первыми входами первых элементов И второй и третьей30групп формирователя импульсов опроса, выходы элементов,И первой и второй групп формирователя импульсов опроса соединены с прямым и инверсным входами соответствующих разрядоврегистра формирователя импульсов опроса, инверсные выходы разрядов которого соединены с входами элемента И формирователя импульсов опроса, выходы элементов И третьей группы формирователя импульсов .опроса соедине 40ны соответственно с первыми входами элементов И второй группы, начиная с второго, формирователя импульсов опроса, первый вход каждого элемента И третьей группы, начиная с второго, соединен с-.выходом предыдущего элемента И третьей группы формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И третьей группы формирователя импульсов опроса соединены с инверсными выходами соответствующих разрядов регистра формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И второй группы формирователя импульсов опроса соединены с прямыми выходами соответствующих раз рядов регистра формирователя импульсов опроса, а выходы подключены к входам элемента ИЛИ формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И первой группы формирователя им пульсов опроса соединены с соответствующими информационными входами формирователя импульсов опроса, выход- элемента И и элемента ИЛИ формирователя импульсов опроса; являющиеся 65 соответственно первым и вторым выходами формирователя импульсов опроса, соединены соответственно с вто- рыми входами дополнительных элементов И группы и управляющим входом накапливающего сумматора, каждый разряд которого содержит счетный триггер и коммутатор, информационные входы которого соединены с выходом счетного триггера предыдущего разряда и управляющим входом накапливающего . сумматора, управляющий вход коммута- тора соединен с соответствующим информационным входом накапливающего сумматора, а выход - с входом счетного триггера, вход обнуления которого соединен с входом обнуления накапливающего сумматора, а выход - с выходом соответствующего разряда накапливающего сумматора.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для умножения; на фиг. 2 - функциональная схема накапливающего сумматора; на фиг, 3 функциональная схема формирователя импульсов опроса; на фиг, 4 - функциональная схема блока приоритета,Устройство для умножения содержитрегистр 1 первого числа, информационный вход которого подключен к первому информационному входу 2 устройства для умножения, регистр 3 второго числа, информационный вход которого подключен к второму информационномувходу 4 устройства для умножения, управляющий вход 5 которого соединен совходами управления регистров 1 и 3 первого и второго чисел, группу элементов И б, накапливающий сумматор 7, выходы 8 устройства для умножения, блок 9 приоритета, группу,дополнительных элементов И 10, формирователь 11 импульсов опроса, элемент И 12 и элемент ИЛИ 13, При этомвыходы разрядов накапливающего сумматора 7 подключены соответственно к первым входам элементов И б группы, выходы которых соответственно подключены к выходам 8 устройства. Управляющий вход 5 устройства подключен к одному из входов элементаИЛИ 13 и к входу обнуления накапливающего сумматора 7, информационныевходы которогосоединены соответственно с выходами блока 9 приоритета и первыми входами дополнительных элементов И 10 группы, выходы которых соединены соответственно с обнуляющими входами разрядов регистра первого числа. Входы блока 9 приоритета соответственно подключены к выходам разрядов регистра 1 первого числаи входам элемента И 12, выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы б и другим входом элемента ИЛИ 13, остальные входы которого подключены к выходам дополнительных элементов И 10 группы. Информационные входы Формирователя 11 им=пульсов опроса подключены соответственно к выходам разрядов регистра3 второго числа, а управляющий вход -.к выходу элемента ИЛИ 13.Каждый разряд накапливающего сумматора 7 (см.фиг. 2) содержит счетный триггер 14 и коммутатор 15, информационные входы которого соединены с выходом счетного триггера предыдущего разряда и управляющим входом накапливающего сумматора 7, Управляющие входы коммутаторов 15 соединены с :соответствующими информационными входами накапливающегосумматора 7 а выходы - с входами .счетных триггеров 14. Входы обнуления счетных, триггеров 14 соединены свходом обнуления накапливающего сумматора 7, а выходы - с выходамисоответствующих разрядов накапливаю,щего сумматора 7,формирователь 11 импульсовойроса-элемент НЕ 20, группу элементов И 21,элемент И 22, элемент ИЛИ. 23. Входэлемента НЕ 20 соединен с управляющим входом формирователя 11 импульсов. опроса и первыми входами элементов И 18 первой группы Формирователя 11 импульсов опроса, Выход элемента .НЕ 20 соединен с первыми, входами первых. элементов И 19 и 21второй и третьей групп формирователя импульсов опроса. Выходы элементов И 18 и 19 первой и второй группФормирователя 11 импульсов опросасоединены с прямым и инверсным входами соответствующих разрядов регистра 16 формирователя .11 импульсов опроса, Инверсные выходы разрядов регистра 16 соединены со входами элемента И 22 Формирователя 11 импульсов опроса. Выходы элементов И 21третьей группы Формирователя 11 импульсов опроса соединены соответственно с первыми входами элементовИ 19 второй группы, начиная с второго, формйрователя 11 импульсов опроса. Первый вход каждого элементаИ 21 третьей группы, начиная с второго, соединен с выходом предыдущегоэлемента И 21 третьей группы Формирователя 11 импульсов опроса. Вторыевходы .элементов И 21 третьей груцпы.формирователя.11 импульсов опросаеоединены с;инверсными выходами соот-ветствующих разрядов регистра 16формирователя 11 импульсов .опроса.Вторые входы элементов И 19 второйгруппы формирователя 11 импульсовопроса соединены с прямыми выходамисоответствующих разрядов регистра16 формирователя 11 импульсов опроса,а выходы подключены к .входам элемен-та ИЛИ 23 Формирователя 11 импульсовопроса. Вторые входы элементов И, 18первой группы формирователя 11 импульсов опроса соединены.с соответствующими инФормационными входамиформирователя 11 импульсов;опросаВыходы элемента И 22 и элемента ИЛИ,23 формирователя 11 импульсов опроса,являющиеся соответственно первыми и1 О вторыми выходами Формирователя 11 импульсон опроса, соединены соответст-.венно с вторыми входами дополнитель-,ных элементов И 10 группы и управляю"щим входом накапливающего сумматора15 7.Блок 9 приоритета (см. Фиг.4) содержит (К) элементов И 24 и (К) .. элементов НЕ 25. При этом одни входь 1элементов И 24 соединены через эле-,20 менты НЕ 25 со всеми выходамимладших разрядов регистра 1 первогочисла, а другие входы. элементов И 24соединены соответственно с выходамиостальных разрядов регистра 1 перво 25 го числа; Выходы элементов И 24 связаны с управляющими входами коммутаторов 15 накапливающего сумматора 7.Устройство для умножения работаетследующим образом,ЗО Перед началом работы на входы 2и 4 устройства(из внешнего устройства обработки информации) подаЮт необходимые двоичные коды первого и второго чисел.З 5 При подаче импульса на управляющий вход 5 первое число (например,001001), поступающее с первого информационного входа 2, записывается врегистр 1 первого числа, а второечисло (например, 001110 , поступаюфщее со второго информационного входа 4 устройства, записывается в регистр 3 второго числа и через иеговв регистр 16 Формирователя 11 импуль"сов опроса. Счетные триггеры 14.накапливающего сумматора.7 устанавли"ваются при этом в нулевоеф исходноесостояние. так как в первом разрядерегистра 1 первого числа записанаединица, то на первом выходе блока,50 9 приоритета. формируется также единица. При этомвход коммутатора 15первого разряда накапливающего сумматора 7 подключается к выходу элемента ИЛИ 23 формирователя 11 импульсов,55 опроса. Далее при снятии импульса а управляющего входа 5 элемент НЕ 20 формирователя 11 импульсов опроса обеспечивает подключение этого Формировате" ля путем подачи разрешающего сигнала на входы элементов И 19 и 21 первого и второго разрядов. При этом в формирователе 11 импульсов опроса одновременно с осуществлением поочередного/сброса триггеров 17в которых записаны единицы )формируются импульсы,Эти импульсы через элемент ИЛИ 23 икоммутатор 15 первого разряда накапливающего сумматора 7 поступают насчетный вход счетного триггера 14 пер ного разряда, который совместно ссчетными триггерами 14 второго итретьего разрядов н примере исполь, зуется шестиразрядное второе число,поэтому для подсчета максимального 10количества единиц, содержащихся в нем,достаточно иметь трехразрядный счетчик ) подсчитывает количество единиц,содержащихся и регистре 3 второгочисла (для данного примера количество единиц равно 3), После осуществления "сброса" последнего триггера17 формирователя 11 импульсов опроса на выходе накапливающего сумматора 7 формируется код 000011. Этот 20код на выходы 8 не передается, таккак на выходе элемента И 12 пока ещенет сигнала разрешения, На выходеэлемента И 22 формиронателя 11 импульсов опроса возникает импульс, 25подключающий группу дополнительныхэлементов И 10. При этом осуществляется "сброс" триггера первого разряда регистра 1 первого числа, а начетвертом выходе блока 9 приоритета ЗОформируется единица, подключающаявыход коммутатора 15 четвертого разряда накапливающего сумматора 7 квыходу элемента ИЛИ 23 формирователя 11 импульсов опроса. Одновременно со "сбросом" триггера первогоразряда регистра 1 первого числа осуществляется перезапись второго числа из регистра 3 второго числа .в регистр 16 формирователя 11 импульсовопроса, что принодит. к отключениюгруппы дополнительныХ элементов И10, так как в регистре 3 второго числа записана "нулевая" информация.Далее устройство работает аналогично рассмотренному вьпае, толькоимпульсы с выхода элемента ИЛИ 23поступают сразу минуя три разрядасчетчика) через коммутатор 15 четнер-того разряда на счетный вход счетного триггера 14 четвертого разряда,который совместно со счетными триггерами 14 пятого и шестого разрядовподсчитывает количество единиц,содержащихся в регистре 3 второгочисла. После осуществления "сброса"триггера 17 последнего разряда вкотором записана единица ) формирова-.теля 11 импульсов опроса на выходесумматора 7. Формируется код 011011,а на выходе элемента И 22 Формирова- бОтеля 11 импульсов опроса возникает. импульс, подключающий группу элементов И 10. При этом осуществляется"сброс" триггера четвертого разрядарегистра 1 первого числа на всех б 5 выходах которого в этом случае форми=руется "нулевая" информация, чтообеспечивает формиронание на выходеэлемента И 12 единицы, которая подключает группу элементов И 6, пропускающую код 011011 с выхода накап-.линающего сумматора 7 на выходы 8устройства. Одновременно со "сбросом" триггера четвертого разряда регистра 1 первого числа осуществляется перезаписьвторого числа из регистра 3 второго числа в регистр 16формирователя 11 импульсов опроса.Это приводит к отключению дополнительных элементов И 10, так как врегистре 3 второго числа записана не"нулевая" информация. Единица на выходе элемента ИЛИ 13 сохраняется,таккак она подается с выхода элементаИ 1.2.Таким образом, на выходах 8 устройства формируется двоичный код011011 (десятичный код 27), равныйпроизведению двоичного кода первогочисла 001001 (десятичный код 9) наколичество единиц, содержащихся вовтором числе 001110, выраженном вдвоичном коде 011 (десятичный код 3),1При подаче следующего импульса науправляющий вход 5 устройства циклработы повторяется,Положительный эффект от использо-вания устройства заключается в повышении его быстродействия путем осуществления .вычисления всех промежуточных произведений без внешнего тактирования, получения промежуточных произведений с помощью поразрядного подсчета количества единиц одного изсомножителей счетчиком, разрядностькоторого значительно меньше разрядности регистра числа и исключения вычислений промежуточных произведений,равных нулю.Формула изобретенияУстройство для умножения, содержащее накапливающий сумматор, группу элементов И, регистры первого и второго чисел, информационные входы которых подключены соотнетственно к первому и второму информационным входам устройства, управляющий вход ко- торого соединен с входами управления регистров первого и второго чисел, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок приоритета, группа дополнительных элементов И, формирователь импульсов опроса, элемент И и элемент ИЛИ, при этом выходы разрядов накапливающего сумматора подключены соответственно к первым входам элементов И группы, выходы которых соответственно подключены квыходам устройства, управляющий входкоторого подключен к одному из входовэлемента ИЛИ н входу обнуления накапливающего сумматора, информационныевходы которого соединены соответственно с выходами блока приоритета ипервыми входами дополнительных элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с обнуляющимнвходами разрядов регистра первогочисла, выходы разрядов которого сое-динены соответственно с входами блока приоритета и входами элемента И,выход которого соединен с вторымивходами элементов И группы и другимвходом элемента ИЛИ, остальные входыкоторого подключены к выходам дополнительных элементов И группы, информационные входы формирователя импульсов опроса подключены соответственнок выходам разрядов регистра второгочисла, а управляющий вход - к выходуэлемента ИЛИ, причем формировательимпульсов опроса содержит регистр,три группы элементов И, элемент И,элемент ИЛИ, элемент НЕ, вход которого соединен с управляющим входом формирователя импульсов опроса и первыми входами элементов И первой груп.пы формирователя импульсов опроса,выход элемента НЕ соединен с первыми входами первых элементов И второй и третьей групп формирователяимпульсов опроса, выходы элементовИ первой и второй групп формирова-теля импульсовопроса соединены с прямым и инверсным входами соответствующих разрядов регистра формирователяимпульсов опроса, инверсные выходыразрядов которого соединены с входами элемента И формирователя импульсов опроса, выходы элементов Итретьей группы формирователя импульсов опроса соединены соответственнос первыми входами элементов И второй группы, начиная с второго, формирователя импульсов опроса, первыйвход каждого элемента И третьей группы, начиная с второго, соединен с выходом предыдущего элемента И третьей группы формирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И третьейгруппы формирователя импульсов опроса соединены с инверсными выходами 5соответствующих разрядов регистраформирователя импульсов опроса, вторые входы элементов И второй группыформирователя импульсов опроса соединены с прямыми выходами соответствующих разрядов регистра формирова теля импульсов опроса, а выходы подключены к входам элемента ИЛИ формирователя импульсов опроса, вторыевходы элементов И первой группы формирователя импульсов опроса соедине ны с соответствующими информационными входами формирователя импульсовопроса, выходы элемента И и элементаИЛИ формирователя импульсов опроса,являющиеся соответственно первым и 20 вторым выходами формирователя импульсов опроса, соединены соответственно с вторыми входами дополнительныхэлементов И группы и управляющим входом накапливающего сумматора, каждый р 5 разряд которого содержит счетныйтриггер и коммутатор, информационныевходы которогосоединены свыходом счетного триггерапредыдущего разрядаи управляющим входом накапливающего сум матора, управляющий вход коммутатора соединен с соответствующим информационным входом накапливающего сумматора, а выход - с входом счетноготриггера, вход обнуления которого З соединен с входом обнуления накапливающего сумматора, а выход - с выходом соответствующего разряда накапливающего сумматора. 46Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 579617, кл. 6 06 Г 7/52, 1975.2, Авторское свидетельство СССРМ 579616, кл. С 06 Г 7/52, 1975.3. Хетагуров Я.А. и др. Основыинженерного проектирования У:1 ВМ. М.,ко е 0304/37 Тираж 704 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д