Арифметическое устройство

(191 1111 ЭШС 06 Г 7 38 еУВАМИЮЪ НИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ той выход блока уп чен к управляющему сумматора, седьмой равления подключен входам четвертого ров, о т л и ч а ю что, с целью расши ных возможностей у авленияподклювходу третьего .выход блока упк управляющим пятого сумматощ е е с я тем, ения функциональ-тройства за счет ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССР9.706846, кл. С 06 Г 7/38, 1979.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2860043/18-24,кл, 6 06 Г 7/38, 1979 (прототип).(54)(57) 1, АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОйСТВО, содержащее два регистра, пять регистров сдвига, четыре блока элементов И, пять сумматоров, блок памятии блок управления, причем информационные входы первого и второго регистров являются взводом действитель 1ной и мнимой частей операнда устройства, информационные входы первого и второго регистров сдвига .подключены к выходам групп разрядовблока памяти, соответствующих действительной и мнимой частям коэффициента, выход первого регистра подключен к информационным входам первого и второго блоков элементов И,выход второго регистра подключен кинформационным входам третьего ичетвертого блоков элементов И, последовательный выход первого регистра сдвига подключен к управляющимвходам первого .и четвертого блоковэлементов И, последовательный выходвторого регистра сдвига подключенк управляющим входам второго и третьего блоков элементоц И, выходы первого и третьего блоков элементов Иподключены к входам первого сумматора, выходы второго и четвертогоблоков элементов И подключены к входам второго сумматора, выходы третьего, четвертого и пятого сумматоров подключены к информационным входам . третьего, четвертого и пятого регистров сдвига, соответственно, .выходы третьего, четвертогО и пятого регистров сдвига, являющиеся выходами действительной и мнимой частей и угла поворота вектора результата устройства, подключены к первым информационным входам третьего, четвертого .и пятого сумматоров соответственно, второй информационный вход пятого сумматора подключен к выходу группы разрядов блока памяти, соответствующей углу поворота вектора коэффициента, тактовый и первый управляющий входы блока уп- ЕР равления являются тактовым и установочным входами устройства, второй управляющий вход блока управления подключен к выходу знакового разряда третьего регистра сдвига, первый выход блока управления подключен к Яуправляющим входам записи третьего,четвертого и пятого регйстров сдвига, ффф второй выход блока управления подключен к управляющим входам выдачи ,третьего, четвертого и пятого ре- ф гистров сдвига, третий выход блока управления подключен к управляющимвходам записи первого и второго ре- ЬРгистров, а также первого и второго, фщ регистров сдвига, четвертый выход блока управления подключен к входу . Ъю управления сдвигом пятого регистра сдвига, пятый выход блока управления подключен к входам управлениясдвигом первого, второго, третьего и четвертого регистров сдвига, шес- Ффр1012240 выполнения алгоритма Волдера, оносодержит первый и второй коммутаторы, причем первые информационныевходы первого и второго коммутаторовподключены к выходам первого и второго сумматоров соответственно, вторые информационные входы первого ивторого коммутаторов подключены квыходам четвертого и третьего регистров сдвига соответственно, управляющие входы первого и второгокоммутаторов подключены к выходамблока управления с восьмого по одиннадцатый, третий управляющий входблока управления является входомзадания режима работы устройства,2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления состоит из счетчика, шестнадцати элементов И и пяти элементов ИЛИ, причем счетный вход счетчика является тактовым входом блока управления, установочный вход счетчика является первым уп- .равляющим входом блока управления, выход первого разряда счетчика подключен к первым инверсным входам первого, второго, третьего элементов И и к прямым входам четвертого и пятого элементов И, выход второго разряда счетчика подключен к вторым инверсным входам первого, второго и третьего элементов И, к первым инверсным входам шестого и седьмого элементов И, к первым прямым входам восьмого и девятого элементов И, выход третьего разряда счетчика подключен к третьим инверсным входам второго и третьего элементов И, к второму инверсному входу шестого элемента И, к первому инверсному входу восьмого элемента И, к первым прямым входам первого, седьмого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход четвертого разряда счетчика подключен к четвертым инверсным входам первого и второго элементов И, к третьему инверсному входу шестого элемента И, к первым прямым входам третьего и тринадцатого элементов И, к вторым прямым входам седьмого, восьмого, десятого и одиннадцатого элементов И; выход пятого разряда счетчика подключен к чет 1 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для выпол вертым инверсным входам первого и шестого элементов И, к пятому инверсному входу второго элемента И, к второму прямому входу третьего элемента И, к третьим прямым входам седьмого, восьмого, десятого и одиннадцатого элементов И и к первому прямому входу четырнадцатого элемента И, первый прямой вход пятнадцатого элемента И является вторым управляющим входом блока управления и подключен к инверсному входу шестнадцатого элемента И, пятый инверсный вход первого элемента И является третьим управляющим входом блока управления и подключен к четвертому инверсному входу третьего элемента И, к первому инверсному входу пятого и одиннадца.того элемента И, к вторым инверсным входам седьмого и восьмого элемен.тов И, к вторым прямым входам девя- того, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого элементов И, а также к прямому входу шестнадцатого элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выходы второго и третьего элементов И.подключены к входам второго элемента ИЛИ, выходы седьмого, восьмого и.девятого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выходы одиннадцатого и пятнадцатого элементов И подключены к входам чет вертого элемента ИЛИ, выходы одиннадцатого и шестнадцатого элементов И подключены к входам пятого элемента ИЛИ, выход шестого элемента И подключен к первому инверсному входу четвертого элемента И и к второму инверсному входу пятого элемента И, выход десятого элемента И подключен к второму инверсному входу четвертого элемента И и к третьему инверсному входу пятого элемента И, выход первого разряда счетчика; выходы первого, второго элементов ИЛИ, четвертого, пятого элементов И, четвертогопятого и.третьего элементов ИЛИ, двенадцатого, тринадцатого и четйрнадцатого элементов И являются соответственно первым, втЬрым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым и одиннадцатым выходами блока управления. 2нения операций над комплексными числами,в частности при выполнении алгоритма быстрого преобразования Фурье.чем сЧетный вход счетчика являетсятактовым входом блока управления,установочный вход счетчика является первым управляющим входом блокауправления, выход первого разрядасчетчика подключен к первым инверсным входам первого, второго, третьего элементов И и к прямым входам четвертого и пятого элементов И, выход второго разряда счетчика подключен к вторым инверсным входам пер вого, второго и третьего элементов И,к первым инверсным входам шестогои седьмого элементов И, к первымпрямымвходам восьмого и девятогоэлементов И, выход третьего разряда 15счетчика подключен к третьим инверсным входам второго и третьего элементов И, к второму инверсному входу шестого элемента И, к первому ин-версному входу восьмого элемента И,к первым прямым входам первого, седьмого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход четвер-того разряда счетчика подключен к четвертым инверсным входам первого и второго элементов И, к третьему инверсному входу шестого элемента И, к первым прямым входам третьего и тринадцатого элементов И, к вторым прямым входам седьмого, восьмого, десятого и одиннадцатого элементов И, выход пятого разряда счетчика подключен к четвертым. инверсным входам первого и шестого элементов И, к пя" тому инверсному входу второго элемента И, к второму прямому. входу третьего элемента И, к третьим прямым входам седьмого, восьмого десятого и одиннадцатого элементов И и к первому прямому входу четырнадцатого элемента И, первый прямой 40 вход пятнадцатого элемента И является вторым управляющим входом блока управления и подключен к инверсному входу шестнадцатого элемента И, пятый инвеРсный вход пеРвого эле мента И является третьим управляющим входом блока управления и подключен к четвертому инверсному входу третьего элемента И, к первому инверсному входу .пятого и одиннадцатого элементов И, к вторым инверсным входам седьмого и восьмого элементов И, к вторым прямым входам девятого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого элементов И, а также к прямому входу шестнадцатого элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выходы второго и треть.его элементов И подключены к входам, 60 второго элемента ИЛИ, выходы седьмого, восьмого и девятого элементсв И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выходы одиннадцатого и пятнадцатого элементов И 65 подключены к входам четвертого элемента ИЛИ, выходы одиннадцатого ишестнадцатого элементов И подключены к входам пятого элемента ИЛИ,выход шестого элемента И подключенк первому инверсному входу четвертого элемента И и к второму инверсному входу пятого элемента И, выходдесятого элемента И подключен к второму инверсному входу четвертогоэлемента И и к третьему инверсномувходу пятого элемента И, выход первого разряда счетчика, выхода первого, второго элементов ИЛИ, четвертого, пятого элементов И, четвертогопятого и третьего элементов ИЛИ,двенадцатого,.тринадцатого и четырнадцатого элементов И являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым иодиннадцатым выходами блока управления.На фиг. 1 представлена структурная схема Устройства; на фиг, 2функциональная схема блока управления.АриФметическое устройство содер-,жит шины действительной 1 и мнимой2 части операндов, регистры 3 и 4,блоки элементов И 5-8, блок памятикоэффициентов 9, регистры сдвига10 и 11, сумматоры 12 и 13, коммутаторы 14 и 15, сумматоры 16, 17и 18, регистры сдвига 19, 20 и 21,выходные шины 22, 23 и 24 действительной, мнимой части результата ивектора поворота соответственно,блок управления 25 с выходами пошинам 26-36 и управляющими входами по шинам 37-40,Блок управления 25 содержит счетчик 41, элементы И 42-55, элементы ИЛИ 56 и 57, элементы И 58 и 59,элементы ИЛИ 60, 61 и 62.Устройство работает следующимобразом.При выполнении базовой операции БПФ на шину 39 подается логический "Оф, Устройство приводит.ся в начальное состояние подачейимпульса на шину 38, при которомустанавливается ноль в счетчике41 и регистрах сдвига 19, 20 и 21.Счетчик 41 последовательно меняетсвое состояние при подаче синхроимпульсов на вход 37. В нулевомтакте под действием сигнала с шины39 в регистры 3 и 4 принимаютсясоответственно с шины 1 и 2 действительная С и мнимая С части первого операнда, в регистры сдвига10 и 11 с блока памяти коэффициентов 9 записывается действительнаяЯ и мнимая Ч части весового коэффициента. С умножается в блоке 5элементов И на младшУю цифрУ Чйокоэффициецта Ю и получается частич1012240 60 ное произведение С Чй Аналогично блок 6 производит умножение Сй на младшую цифру Чои получается СЧ блок 7 проиэводйт действие СоЧО, ф а блок 8 - действие СзЧйо. Сумматор 12 суммирует нулевые по счету частичные произведения и получает Кйоф СйЧйо СЧТО сумматор 13 суммирует частичные произведения и получает К = С Ч о с С Ч . Коммутаторы,14 и 15 пропускают К и К на сумматоры 16 и 17, где они складываются с нулевым содержимым регистров 19 и 20 соответственно. По сиг-. налу с шины 26 К и КО записываются соответственно в регистры 19 и 20.В первом такте содержимое регистров 10, 11, 19 и 20 сдвигается вправо по сигналу. с шины 29, В этом же такте блок 5 производит умножение Сй на следующую младшую циФРу Чй, которая получилась путем сдвига содержимого регистра 10, и получает СйЧя блок 6 производит действие С Ч 1, блок 7 - действие С Ч и блок 8 - действие С Чй . Суьматор 12 производит действие Кй 1=Г Ч,1-С Ч (, а сумматор 13 - действие К 1=С Ч + С Чй Эти две очередные суюсь йар частичных произведений,. пройдя через коммутаторы 14 и 15 соответственно, суммируются на сумматорах 16 и 17 со сдвинутым содержимым регистров 19,и 20 соответственно. По сигналу с шины 26 в регистр 19 записывается К + 2 "Кй , а в регистр 19 -, йоК",", + 2 К,"В следующем такте по сигналу с шины 29 содержимое этих регистров, а также регистров 10, 11 сдвигается в сторону младших разрядов (вправо).Аналогично в завершающем одиннадцатом такте умножения на двенадцатираэрядные весовые коэффициенты Чй Ч блок 5 умножает Ай на ЦифРУ Чй, и получает СйЧй, блок 6 получает СйЧ 11,блок 7 - СдЧми блок 8 - С Чй.1. Сумматоры 12 и 13.Э йНсоответственно производят действия Кйм- Сй ЧяН СЗЧ И" 51= СйЧЗИ+ СЭЧй+ результаты которых Кй и К складываются со сдвинутым содержимым регистров 19 и 20 соответственно, РезультатыК 2 М-М2(С Ч - С Ч.) ЕКй. 2К . 2 2(С Ч С Ч ) - К 24-111=0 записываются в регистры 19 и 20соответственно.В двенадцатом такте по сигналус шины 30 содержимое регистров 19и 20 сдвигается вправо, действительная Бй и мнимая В части второго операнда записываются в регистры3 и 4 соответственно, так что Вй иВ- пройдя через блоки 5 и 8 и склад фдываясь с нулем на сумматорах 12 и13, подаются через коммутаторы 14и 15 на первые входы сумматоров 16и 17 соответственно и сумьяруютсяс содержимым регистров 19 и 20. Посигналу с шины 26 в .регистры 19 и 10 20 записываются А й= СйЧ й " С Ч + Вйи А = С Ч + С Ч + В соответстВРннОВ тринадцатом такте по сигналус шины 30 содержимое регистров 19 и 35 20 сдвигается вправо. В этом жетакте сдвинутое содержимое регистров 19 и 20 соответственно 0,5 А йи 0,5 А 7 выдается в шины 22 и 23 .по стробйрующему сигналу с шины 27, 20 а также через коммутаторы 15 и 14поступает на первые входы сумматоров 16,и 17. При этом вторые входысумматоров отключаются, Таким образом, в регистры 19 и 20 соответственно записываются 0,5 А.и 0,5 А 1 й,В четырнадцатом такте содержимоерегистров 19 и 20 через коммутаторы15 и 14 соответственно поступает напервые входы сумматоров 17 и 16,у которых отключены вторые входы,Таким образом, сумматоры производятсоответственно вычитание из нуля содержимого регистров 19 и 20, и в этирегистры по сигналу с шины 26 записываются 0,5 А и 0,5 А ,соответственноеБ пятнадцатом такте, также как ив двенадцатом, к содержимому регистров 19 и 20 прибавляется соответственно действительная и мнимая часть 40 второго операнда Вй и В 7 , и в регистрах 19,.20 оказывается втораяпара результатов:о,5 д =е, - .о,5(дйч.- д.,ч,5 во,5 д -.в -о,5(дч + д,чд)-0,5 в2 Э Экоторая по стробирующему сигналус шины 27 выдается соответственнов шины 22 и 23, Уменьшение результатов базовой операции БПФ вдвоене имеет существенного значения,так как например, при выполненииалгоритма быстрого преобразованияфурье с автоматическим масштабированием необходиморезультаты всехбазовых операций БПФ уменьшить вдвоево избежание переполнения разряднойсетки арифметического устройства,Чаще всего алгоритм Волдера используется для перевода комплексного операнда из прямоугольной системыкоординат в полярную. Он основан:на операции поворота вектора. Исходными данными такого алгоритма являются координаты комплексного вектора в,прямоугольной системе координат1012240 авитель В,Байкед О. Неце. Сост овселовская Техр Корректор М.демчик Редакт н ака 4/ роектная, 4 город,Филиал ПП атен 2765/59 ТиражВНИИПИ Государственнопо делам изобретени 113035, Москва, Ж, Р 4 Подпкомитета СССРи открытийшская наб., д.