Вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) 01) 9(51)4 606 Р 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р 43диотехнический лмыкова К.Г.Иваненк тельство СССР 15/34, 1974. льство СССР Р 7/544, 1984 УСТРОЙСТВО осится к вычи может быть ис ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3879699/24-24 (22) 02.04.85 (46) 23.11,86. Бюл, (71) Таганрогский р институт им. В.Д.Ка (72) И.М.Криворучко и А.Г.Шкабров (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свид У 444193, кл. с 06Авторское свидет В 1180883, кл. С 06 (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ (57) Изобретение от лительной технике и пользовано в специализированных вычислительных машинах и функциональныхпреобразователях. Целью изобретенияявляется повышение быстродействияустройства путем обеспечения двухканальной обработки информации. С этойцелью устройство содержит дополнительные сумматоры и умножители, образующие совместно с четвертой и пятой группами элементов И и вторыммультиплексором второй канал обработки, Вычисление значения результирующего полинома выполняется подвум каналам обработки со сдвигомна такт, в совмещенном режиме,2 ил.72329 10 1 12Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в системах цифровой обработки информации.Цель изобретения - повышение быстродействия за счет обеспечения возможности двухканальной обработки данных.На фиг. 1 представлена структурная схема вычислительного устройст- . ва; на фиг, 2 - таблица содержания сумматоров.Устройство содержит первый 1 триггер, второй 2 триггер,. первый элемент ИЛИ 3, второй элемент ИЛИ 4, группу элементов ИЛИ 5, первую группу элементов И 6, вторую группу элементов И 7, третью группу элементов И 8, элемент НЕ 9, первый, второй третий и четвертый элементы И 10 - 13, первый, второй и третий счетчики 14 - 16, элемент 17 задержки, схему 18 сравнения, регистр 19 числа коэффициентов, первый и второй дешифраторы 20 и 21, первый и второй регистры коэффициента 22 и 23, л( умножителей 24, М сумматоров 25, регистров 26 результата, мультиплексор 27, 4 дополнительных умножителей 284 дополнительных сумматорами 29, элементы 30 запрета, четвертую и пятую группы 31 и 32 элементов И и второй мультиплексор 33.Устройство имеет вход 34 сопровождения данных, вход 35 сброса, вход 36 признака конца массива, вход 37 пуска, информационные входы 38 первой группы, выход 39 сбоя, выход 40 сопровождения данных, информационные выходы 41 первой группы, информационные входы 42 второй группы, информационные выходы 43 второй группы.Устройство работает следующим образом. 15 20 25 30 35 40 6, М ). Пройдя через второй элемент ИЛИ 4, сигнал сброса установит в нулевое состояние второй счетчик 15.Затем производится ввод начальных данных.При этом на вход 34 устройства поступает импульс, который проходит через открытый элемент И 13 (триггер 1 установлен в нулевое состояние) на счетный вход счетчика 16 и по заднему фронту устанавливает этот счетчик в состояние, равное единице. В результате на первом выходе дешифратора 20 появится единичный сигнал, который поступит на вход разрешения записи регистра 19. В следующем такте на информационные входы 38 устройства подается параллельным кодам значение половины числа коэффициентов О;,, (1 =-1, 1 + +1, 1 + к -1), равное К /2, где 1/2 наименьшее целое, большее или равное 1 /2, и одновременно на вход 34 подается импульс, который проходит через открытый элемент И 13 на вход синхронизаций регистра 19 и осуществляет запись в этот регистр значения числа коэффициентов 1 /2, поступающего с входов 38 устройства на информационные входы этого регистра, а по заднему франту этого импульса счетчик 16 установится в состояние, равное двум. В результате, на втором выходе дешифратора 20 появится единичный сигнал, который поступит (,на вход разрешения записи регистра 22. В следующем такте на входы 38 устройства поступят положительные значения коэффициентов д;, 1 (коэффициенты д;,представляются в тернарной.системе кодирования, т.е. принимают значения +1, О, -1, поэтому и различают положительные значения коэффициентов, когда а;,45 50 Перед началам работы подачей сигналов на вход сброса 35 устройства производится установка устройства в исходное состояние. При этом с входа 35 устройства устанавливает в нулевое состояние регистры 19, 22, 23, счетчики 14, 16, а пройдя через элемент ИЛИ 3 установит в нулевоеВ состояние триггеры 1 и 2 и 1 - ые регистры 26 результата ( 1 = 1, 3, 5, 1 - 1). Кроме того, пройдя через элементы ИЛИ 5 группы, сигнал сброса установит в нулевое состояние г -ые регистры 26 результатов ( г = 2, 4,+1, и отрицательные значения, когда д = -1) . Сопровождающий эти данные импульс, падающийся на вход 34 устройства, поступит на вход синхронизации регистра 22 и осуществит запись в этот регистр положительных значений коэффициентов д;, 1, а па заднему фронту этого импульса счетчик 16 установится в состояние, равное трем. В результате, на третьем выходе дешифратора 20 появитсяединичный сигнал, который поступитна вход разрешения записи регистра23. В следующем такте на входы 38127 устройства поступает отрицательное значение коэффициентов д,, а сопровождающий эти значения импульс, подающийсяна вход 34, поступит на вход синхронизации регистра 23, и осуществит запись в этот регистр отрицательных значений коэффициентов а;, , а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 установится в состояние, равное четырем. Если же О на этапе ввода на входы 38 устройства поступят еще какие в ли данные, сопровождаемые импульсом сопровождения, тот этот импульс сопровождения пройдет с входа 34 на счетный 15 вход счетчика 16 и перебросит его по заднему фронту в следующее состояние, равное пяти. В результате на четвертом выходе дешифратора 20 появится единичный сигнал, кото рый поступит на выход 39 устройства как сигнал сбоя устройства при вводе и процесс ввода начальных данных осуществляется заново. Если же начальные данные будут введены 25 без сбоя, то после их ввода начинается процесс решения, осуществляемый следующим образом.На вход 37 устройства подается сигнал "Пуск",который поступает на ЗО прямой вход триггера 1 и перебрасывает его в единичное состояние.В результате на инверсном выходе этого триггера появится нулевой сигнал, который закроет элемент И 13, завер-шая тем самым процесс ввода начальных данных в устройство, а на прямом выходе триггера 1 появится единичный сигнал, который откроет эле нты И 8 третьей группы, элементы И 31 четвертой группы, элемент И 11и поступит на входы разрешения сдвига регистров 22 и 23. Каждый Й -разрядный регистр.коэф- фициента 22 и 23 представляет собой . 45 кольцевой регистр сдвига, причем выход-го разряда каждого регистра 22 и 23 соединен с входом (1+2) - го разряда соответственно своего регистра 22 и 23 ( 1 = 1, 2 М -2), вы ход (И)-го разряда каждого регистра 22 и 23 соединен с входом первого разряда соответственно своего регистра 22 и 23, выход М -го разряда каждого регистра 22 и 23 значений 55 коэффициентов соединен с входом второго разряда соответственно своего регистра 22 и 23.После этого на ин 2329 4формационные входы 38 и 42 устройства начинают поступать параллельнодва массива данных Х(д 1-11 и Кир 1/где=- 1,2 , сопровождаемыхимпульсами сопровождения, поступающими на вход 34 устройства. В первом такте на входы 38 поступит параллельным кодом значение первой величины К, массиваК(1,11, а на входы 42 - значение первой величинымассива2 1 . Значение К, проймдет парраллельным кодом через открытые элементы,И 8 группы на входымножимого всех блоков 24, на входымножителя которых поступает значениекоэФфициентов дбО 1 из регист 1 -1ров 22 и 23.Таким образом, в первом такте припоступлении значения первой величиныК, массива К ;на входы умножителей 24 произойдет умножение этогозначения на коэффициенты о и произведени М а поступят на входы(1-ых сумматоров 25, а так как на вторую группу входов этих сумматоров25 с выходов регистров 26 результатов группы поступают нулевые значения. Так как регистры 26 предварительно были сброшены в нулевое состояние, то произведения К,о пройдут через сумматоры 25 без изменения(за исключением случая, когда д=и в сумматоре к обратному коду произведения а добавится в младший разряд единица, переводящая этопроизведение в дополнительный код). Одновременно аналогичным образомпосредством-го дополнительногоумножителя 28 и 1 -го дополнительного сумматора 29 образуется произведение хд о(В = 2,3,), причем, если К ( Й , то М-ые разряды регистров 22 и 23 являются нулевымина выходе первого дополнительного Iумножителя 28 появится нулевой результат. Если К = Ю, то результат на выходе блока 28 в общем случае ненулевой и является первым слагаемым очередного значения функции Ч;Для разделения слагаемых о К иц оХ относящихся к разным значениям функции 9; , служит группа элементов 30 зайрета, представляющих собой двухвходовые элементы И, у которых вторые входы, соединенные с соответствующими выходами второго дешифратора 21, являются инверсными а на первые входы элементов 30 зап 3 1272 рета поступают соответствующие разряды слагаемых из сумматора 25. В первом такте импульс сопровождения с выхода элемента И 11 поступит на счетный вход счетчика 14 и по переднему фронту перебросит его в состояние, равное единице,в результате чего на первом выходе дешифратора 21 появится единичный сигнал, закрывающий инверсные входы первой группы О элементов запрета 30, т.е. данные с выхода первого сумматора 25 первой группы не поступят на вход первого дополнительного сумматора 29 и в первый регистр 26 запишется значение 5 як х 2 л (при К М ) или нуль (при К М) р так как на вход синхронизации регистров 26 через открытый элемент И 11 поступит импульс сопровождения значенийи К. Во все остальные- 20ллые регистры 26 (Р = 2,3 М ) поступят суммы О К, + а л х,л сформированные на 1 -ых дополнительных сумматорах 29. Кроме того, единичный сигнал с первого выхода дешифратора 21 обес печит подключение к выходам первого мультиплексора 27 и второго мультиплексора 33, соответственно, сумм Ол Хлли ахлл + о, Хл. Одновременно этот единичный сигнал с выхода дешиф-ЗО ратора 21 поступит на вход первого элемента И 6 первой группы, а по окончании импульса сопровождения данных на выходе элемента НЕ 9 появится единичный сигнал, который прой-З 5 дет через открытый первый элемент И 6 группы, через первый элемент ИЛИ 5 группы на вход сброса второго регистра 26 группы и установит его в нулевое состояние. Кроме того, импульс сопровождения значения к "и хпройдет с входа 34 на входы синхронизации регистров 22 и 23 и так как на вход разрешения сдвига этих регистров поступает разреша ющий сигнал с выхода триггера 1, то по заднему фронту импульса сопровождения в этих регистрах 22 и 23 произойдет сдвиг на два разряда значений коэффициентов, причем значение последнего М -го разряда перезаписывается во второй разряд своего регистра, а предпоследнего, (М)-го разряда - в первый разряд своего регистра, т.е. если л( И то во втором разряде каждого регистра 22 и 23 появится нуль, если к = Ю, то во втором разряде каждого регистра 329 Ь появится соответствующее значение 1-го коэффициента О. Следовательно, в следующем такте на входы множителя первого блока 24 будет поступатьзначение коэффициента ана входы второго блока 24 - значение ак на входы третьего блока 24 - а и т.д. и поступившее второе значениемассива данных Х ,умножится2 - л)лна соответствующий коэ фициент а и, поступив на входы сумматора 25, новое произведение Х,опросумми- РУетсЯ с пРеДыДУЩей сУммой Хлла + + Х 2 а л и поступит на входы-ых дополнительных сумматоров 29 непосредственно (для 1 =2, 4, 6, , М ) или через элементы 30 запрета(для 1 = 1, 3 5 Ф -1). Импульс сопровождения данных, поступив на вход счетчика 14, установит его в состояние, равное двум, и на втором выходе дешифратора появится единичный сигнал, который закроет элементы 30 запрета второй группы. Следовательно, данные с выхода третьего сумматора 25 не пройдут на входы третьего дополнительного сумматора 29. Получившееся значение Х б +лл+ К л О + Хл О л с выхода третьего сумматора 25 поступает на вторую группу информационных входов первого мультиплексора 27 и пройдет на выход этого мультиплексора 27, так как на втором управляющем входе мультиплексора - единичный сигнал. В остальных каскадах суммирования 1 -ые группы элементов запрета Я = 1,3, 4, И /2) будут открыты и суммаХа + ХллЕ-л+ ча , поступив па входы дополнительного сумматора 29, просуммируется со слагаемым Хлл а и запишет в 1 -ые регистры 26, причем с выхода четвертого дополнительного сумматора 29 сумма+ 2 л а + Хла 2 + Хлл Йл поступит на вторую группу информационных входов второго мультиплексора 33 и далее - на его выход, так как на втором управляющем входе этого мультиплексора 33 - единичный сигнал.Кроме того, единичный сигнал со второго выхода дешифратора 21 откроет второй элемент И 6 первой группы и 1по окончании импульса сопровожденияобеспечит установку в нулевое состояние четвертого регистра 26 результата (фиг. 2), а в регистрах 22 и 23 произойдет сдвиг значений къэффици 7 1272 ентов еще на два разряда. Дальнейшее функционирование устройства происходит аналогично описанному. Для большей. наглядности последовательность потактного вычисления значений выходных массивов у,т 1,1 н увн пРедставлена на иг. 2.дричем в течение первых /2-1 тактов никаких значений на выходы устройства выдаваться не будет, так как эле О менты И 7 группы, элементы И 32 группы и элемент И 12 закрыты.И лишь в/2-ом такте значение счетчика 15, подсчитывающего количество импульсов сопровождения, поступающих 5 с выхода элемента И 11 через открытый элементИ 10, совпадает со значением числа коэффициентов/2, записанным в регистр 19, в результате на выходе схемы 18 сравнения 20 появится единичный сигнал, который установит триггер 2 в единичное состояние, а задержавшись на такт на элементе задержки 17, пройдет через элемент ИЛИ 4 и сбросит счетчик 15 25 в нулевое состояние. Триггер 2 закроет элемент И 10 и откроет элементы И 7 группы, элементы 32 группы и элемент И 12 и значение и - го сумматора 25 а+ д, ау: З 0 Ц, поступающее через мультиплексор 27, пройдет через открытые элементы И 7 группы на выходы 41 устройства, значение (й +1)-го дополнительного сумматора 29 ах+ а, х + + + а,Х= ц поступающее через мультиплексор 33 пройдет через открытые элементы И 32 группы на выходе хт устройства, а через открытый элемент И 12 - на выход 40 устройства 40 поступит импульс сопровожцения вычисленных значенийи Ч,. В следующем такте на выход 41 устройства поступит значение Ч а на выходы 43 устройства одновременно поступит 45 значение цц (фиг, 2) и т.д. После того, как на входы 38 и 42 устройства поступят последние значения массивов переменных т 1 и х на вход 36 устроиства поступит сиг нал признака конца массива, который пройдет через элемент ИЛИ 3 и сбросит в нулевое состояние триггеры 1 и 2 регистры 26, заканчивая тем самым процесс вычислений в устройстве.Таким образом, введение новых ьлоков и связей позволяет увеличить быстродействие устройства примерно 329 8в 2 раза, за счет обеспечения возможности двухканальной обработки информации.Формула и з обрее н и яВычислительное устройство, содержащее два триггера, два элемента ИЛИ, группу элементов ИЛИ, три группы элементов И, элемент НЕ, четыре элемента И, три счетчика, элемент задержки, схему сравнения; регистр числа коэффициентов, два дешифратора, два регистра коэффициента, 4 умножителей (где 4 -разрядность значений коэффициентов), Ф сумматоров, 4 регистров результата и мультиплексор причем входы установки в 0" триггеров подключены к выходу первого элемента ИЛИ, к входам установки в нОп 1 -х регистров результата группы ( ч = 1,3,5, , М - 1) и к первым входам элементов ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых соединены с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с первым входом первого элемента И, с входами синхронизации регистров результата группы, с выходом второго элемента И, со счетным входом первого счетчика и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, вход сброса которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с входом установки в "1" второго триггера и выходом равенства схемы сравнения, первая группа информационных входов которой соединена с группой выходов второго счетчика, вторая группа информационных входов схемы сравнения соединена с группой выходов регистра числа коэффициентов, вход синхронизации которого соединен с выходом четвертого элемента И и со счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами первого дешифратора, первый выход которого соединен9 12 с входом разрешения записи регистра числа коэффициентов, второй выход первого дешифратора подключен к входу разрешения записи первого регист - ра коэффициента, третий выход первого дешифратора соединен с входом разрешения записи второго регистра коэффициента, вход разрешения сдвига которого соединен с прямым выходом первого триггера, с первыми входами. элементов И третьей группы, с первым входом второго элемента И и с входом разрешения сдвига первого регистра коэффициента, выход л-го разряда которого ( К =. 1, 2,Ф ) соединен с входом положительного значения разряда множителя-го умножителя вход отрицательного значения разряда множителя которого подключен к выходу 1 -го разряда второго регистра коэффициента и к входу переноса в младший разряд 1 -го сумматора, входы первого слагаемого которого подключены к соответствующим выходам 1-го умножителя, входы множимого которого соединены с выходами соответствующих элементов И третьей группы, входы второго слагаемого Л -го сумматора соединены с соответствующими выходами разрядов-го регистра результата группы, выходы суммы К -го сумматора и ( =1,3, 54 -1) соединены с соответствующими информа 6+1ционными входамиг-й группымультиплексора, выходы которого подключены к вторым входам соответствующих элементов И второй группы, выходы первого счетчика подключены к соответствующим входам второго дешифратора,-й выход которого (1 =1, 2, Ф /2) подключен к-му адресному входу мультиплексора и к второму входу-го элемента И первой группы, первый вход четвертого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, вход установки в 0 г -го ре,гистра результата группы (= 2, 1, 6 л 1 ) соединен с выходом г /2-го элемента ИЛИ группы, вход сопровождения данных устройства подключен к второму входу четвертого элемента И, к входам синхронизации первого и второго регистров коэффициента и к второму входу второго элемента И, вход сброса устройства подключен к входам сброса первого и третьего счетчиков, к вхо 72329 1 Одам установки в 0", регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров коэффициента, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ,вход признака конца массива устройства соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, вход пуска устройствасоединен с входом установки в " 1" 1 О первого триггера, информационныевходы первой группы устройства подключены к входам соответствующих разрядов регистра числа коэффициентов,регистров коэффициента, к вторым 15 входам соответствующих элементов Итретьей группы, четвертый выход первого дешифратора подключен к восходубоя устройства, выход третьего элемента И соединен с выходом сопровождения данных устройства, выходы элементов И второй группы являются соответствующими информационными выходами первой группы устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействияустройства за счет обеспечения двухканальной обработки информации оносодержитдополнительных умножителей, Л дополнительных сумматоровЛ/2 групп элементов запрета, четвертую и пятую группы элементов И ивторой мультиплексор, причем выходы1 - го разряда (1 =1, 2 Ы - 1) первого и второго регистров коэффициенЗ 5 та подключены соответственно квходам положительного и отрицательного значений разряда множителя(1 +1)-го дополнительного умножителя,выходы М -го разряда первого и вто рого регистров коэффициента соединены соответственно с входами положительного и отрицательного значениймножителя первого дополнительногоумножителя, выходы 1 -го дополнительного умножителя (1 =1, 2, И)подключены к соответствующим входампервого слагаемого-го дополнительного сумматора, вход переносав младший разряд которого соединен с 50входом отрицательного значения разряда множителя 1-го дополнительногоумножителя, выходы 1 -го дополни. тельного сумматора подключены к соответствующим информационным входам-го регистра результата группы,входы второго слагаемого г -го дополнительного сумматора (г= 2, 4, бя) соединены с соответствую 1 цими выхо дами суммы г -го сумматора, входы второго слагаемого-го доголнитель - ного сумматора (1 = 1, 3, 5, Ф) соединены с выходами соответствующих 1 +1элементов запрета2группыпервые входы которых соединены с соответствующими выходами суммы 1 -го сумматора, вторые входы элементов запрета 1 -й группы соединены с-м1 выходом второго дешифратора ( = 1, 2 М /2), входы множимого-го дополнительного умножителя Л = 1, 2, Й ) соединены с выходами соответствующих элементов И четвертой группы, первые входы которых подключены к прямому выходу первого триг 72329 12гера, выходы суммы Г -го дополнительного сумматора подключены к соответствующим информационным входам г /2-йгруппы второго мультиплексора,-йадресный вход которого подключенк-му выходу второго дешифратора 1выходы второго мультиплексора подключены к первым входам соответствующихэлементов И пятой группы, вторые 10 входы которых соединены с прямымвыходом второго триггера, вторыевходы элементов И четвертой группыявляются соответствующими информационными входами второй группы уст ройства,выходы элементов И пятой группы являются соответствующими информационными выходами второй группыустройства.1272329 оставитель Н.Захаревичехред М.Ходанич Ко акснмишинец кто Редактор С,Пат 6339/48 Тираж 671 ВНИИ Государственного комитет по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раушская н