Вычислительное устройство

Сома Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 19.Ч.1968 (М 1252506/18-24)с присоединением заявки-ПриоритетОпубликовано 04.Х 1.1969, Бюллетень34Дата опубликования описания 27 Х.1970 Кл. 21 ат, 37/04 МПК б 11 сУДК 681,327.66 (088,8) Комитет оо делам изобретееий и открытий ори Совете Министров СССРЗаявитель Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М, И, Калинина ВЬ ЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Уже Известны вычислительные устройства, содержащие магнитное оперативное запоминающее устройство (МОЗУ), выходы усилителей чтения которого через диоды подключены к формирователям строба, регистр регенерации, контрольные формирователи и реверсивные ключи, выходы которых соединены с соответствующими адресными шинами МОЗУ,В описываемом устройстве с целью расширения функциональнйх возможностей выход каждого усилителя чтения через диод соединен со входом, подготовки соответствующего реверсивного ключа,в режиме записи и далее - со входом дополнительного формирователя строба, а через другой диод - со входом подготовки реверсивного ключа в режиме считывания и далее - со входом формирователя стр оба.На чертеже, представлена необходимая часть вычислительного устройства,на МОЗУ с линейной выборкой и приведены дополнительные связи, обеспечивающие возможность транспонирования мариц двоичных символов.Матрица магнитных сердечников условно разделена на две неравные части: универсальную 1 и функциональную 2, называемую в дальнейшем функциональным устройством (ФУ). Адресная шина 3 каждой числовой линейки ФУ соединена с выходом реверсивного ключа 4,Разрядные шины 5 соединены со,входамиусилителей чтения б, а также с выходами клю.чей 7 регистра регенерации. Выход каждого усилителя чтения через диод 8 подключен ко 5 входу, подготовки соответствующего ключа регистра регенерации, после чего - ко входу контрольного ключа 9 и далее. - к выходу формирователя строба 10; через диод 11 - ко входу подготовки ключа регистра регенерации со седнего старшего разряда, а затем к выходуформирователя строба 12; через диод 13 - ко 1 входу установки соответствующего реверсивного ключа 4 в режим записи, после чего - к дополнительному формйрователю,строба 14;15 через диод 15 - ко входу установки соответствующего реверсивного ключа в режим считывания, после чего - к дополнительному формирователю строба 1 б.Выход усилителя чтения старшего (левого) 20 разряда через диод 11,подключен ко входуподготовки формирователя 17, после чего - к формирователю строба 12.Строб подается в виде импульсного, питанияна оконечный каскад усилителя чтения, 25 Помимо отмеченных входов, реверсивныеключи имеют еще несколько входов для уста.новки в любое из возможных состояний сигналом из управляющего устройства либо с выхода усилителей чтения через дополнительный 30 формирователь строба при использовании ми.255993 Таблица 1,м2(1 г сц .га".;ОЯ а - й рр О Ф Я аф ч Са : Б Операция 25 30 30 25 26 19,21,30 35 40 20,22, 25,27 Считывание (т+1)-й линейки ФУ с записью слова в регистр регенерации со сдвигом влево подготовка реверсивного ключа (т+1) в режим за.циси Ф+т; а, гатйф.,апгпг 50 21,30 22,25,31аа а55 60 с прибавлением единицы иввод (У+г+1) в дсшйфраторадреса МОЗУ, подготовкаформирователей строба 10 и14, возврат к 1 - 1 26,25: 65 кропрограммирования, На чертеже эти дополнительные входы реверсивйых ключей условно обозначены общей позицией 18.Реверсивные ключи, соединенные с усилителями чтения, апрашиваются специальнымиимпульсами считывания 19 и записи 20, остальные - импульсами 21 и,22.Контрольный ключ 9 имеет вход для управляющего импульса 23.Ключи 7 регистра регенерации имеют дополнительные входы подготовки 24 для вводаинформации извне, а также, цепь считыванияспециальным управляющим сигналом 25.Формирователи стробов 10, 12, 14 и 1 б имеют,входы подготовки управляющими сигналами соответственно 2 б - 29, считываемымиуправляющим импульсом 30,Контрольный формирователь 17 имеет входсчитывания управляющим импульсом 31.Реверсивные .ключи, как и в известном устройстве на МОЗУ с линейной выборкой, в зависимости от предварительной установки могут формировать на выходе:1,в такт записи + - ; - 1,в такт считывания +1; - 1,где 1 - полный ток считывания м агнитногосердечника;знак (+) соответствует направлению тока, устанавливающего сердечник в состоя,ние 1;знак ( - ) соответствует направлению тока, устанавливающего сердечник в состояние О. Работа устройства1. Траспонирование матрицы двоичных символовПусть дана матрица, двоичных символоваа,, а,М= а,а ,а . ),хранимая в универсальной части МОЗУ вячейкахМ+ 1. агга 2ф а 1 пг Требуется получить матрицуам а 21 аМг аг 2 аа 2апгй Рассмотрим, выполнение указанного лреобразования с помощью, предлагаемого устройства. Исходное состояние:1) В линейках ФУ 1 в : т записаны нули (отсчет линеек на чертеже ведется снизу),2) В (т+1) -й линейке ФУ записана константа О 01..3) В счетчике адресов записано число У-1, и в дешифратор МОЗУ введен адрес Л 1+1. 44) Подготовлены формирователи стробов 10и 14,Алгоритм преобразования приведен в табл. 1,Слово, считанное из (М+г)-й ячейки МОЗУ,5 в такте 1 - 1 регенерируется в этой ячейкев такте 1 - 2, а также записывается на реверсивные ключи 1 - :т.В такте 11 - 2 это слово, заполненное на реверсивных ключах, записывается .в те разряды10 линеек ФУ, в разрядных шинах которых присутствует ток, обусловленный срабатываниемсоответствующего ключа регистра регенерации. В первом цикле алгоритма это первыйразряд, соответствующий константе 0001,15 Считывание (У+1)-й ячейки МОЗУ и запись слова в регистр регенерации и на реверсивные ключи с установкой ик в режим записи, подготовка (т + 1)-й реверсивного ключа в режим считывания и записиРегенерация (У+г) -й ячейки МОЗУ, Подготовка формирователя строба 10 Считывание (пг+1)-й ячей. ки ФУ с записью слова в регистр регенерации без сдвига Опрос реверсивнылх ключей тактовым импульсом записи, считывание регистра регенерации, запись слова, запомненного реверсивными ключами 1 - :т в г-ый разряд линеек 1 - :т ФУ, Запись слова, считанного с регистра регенерации, в (т+1)-ю линейку ФУ. Подготовка реверсивного ключа (т+1) в режим считывания, Подготовка формирователя строба 12 Запись в (пг+1).ю ячейку слова из регистра регенерацииСчитывание контрольного формирователя: 1 - конец преобразованияф 17=0 - считывание счетчикаадресов255993 В соответствии с изложенным содержимое линеек ФУ, реверсивных ключей и регистра регенерации меняется следующим образом.Исходное состояние Подготовка реверсивного ключаРазряды линейки М линейки ФУ считывание запись 00О. 0 0 0 т+1 т т - 10 0 0 Регистр регенерации Контрольный формирователь Ф 17 Первый цикл алгоритмаРазряды линейки такт 1 - 1/1 - 2линейки ФУ т - 1 считывание запись О/О О/О О/О 1/1 О/О О/О О/О О/О о/о 1/О О/О О/О 1/1 а,т/а,т аю/анп.нт+1-тт - 1 О/О О/О О/О О/О а/а Регистр регенерации Контрольный формирователь Ф 17 О/О а,т/О ат - 1/О ага/О а/О такт П - 1/П - 2О/1 О/О О/О О/О О/О О/О О/О О/О О/О О/1О/а,О/азт О/О О/О О/О ан/О О/О О/О О/О О/О О/а Регистр регенерации Контрольный формирователь ф 17 1 . О/О 1/О О/О О/О О/О О/Олинейки ФУ такт П 1 - 1/1 П - 2 Разряды линейки запись считывание т - 1 т+1 т т - 1аа,1/ат,1 О/О О/О ат 1/ат 1 а,1/а 2,а/аы Регистр регенерации 1 О/О О/О 1/О О/О О/О 1 при г=т - /г+10 .при /Ф т - й+ 1 Адрес 00 У+1 00 И+2 00 У+3 00 У+4 00 И+5 00 11+6 00 И+7 00 1 юг+8 00 У+9 Контрольный формирователь Ф 17 Контрольный формирователь Ф 17 записанной в (т+1)-й линейке ФУ, В тактах 111 - 1, 111 - 2 в результате сдвига единица в (к+1)-й ячейке передвигается на один разряд влево. Поэтому во втором цикле алгоритма слово записывается во второй разряд линеек ФУ и так далее,В такте 111-2 контролируется конец преобразования матрицы. Если импульс на выходе контрольного формирователя 17 отсутствует (условно Ф 17=0), это значит, что еще не во все разряды линеек ФУ записаны слова-столбцы, т, е. что матрица М за 1 писана еще не полностью.Если в такте 111 - 1 сдвигаемая единица выходит за разрядную сетку и подготавливает контрольный формирователь, это значит, что матрица М за 1 писана полностью. Поэтому срабатывание формирователя 17 (условно Ф 17=1) фиксирует конец преобразования.Преобразование может быть выполнено по следующему алгоритму (см. табл. 1),В соответствии с изложенным содержимое линеек ФУ, реверсивных ключей и регистра регенерации оленяется следующим образом (см. табл. 2),Для транспонирования матрицы тХт,потребуется 3(и циклов обращения к ЗУ. Возможно преобразование неквадратнойматрицы тХ/а при (т, В этом случае в ячейку т+1 записывается константа А = 30 =аа , аа 35 В рассмотренном выше алгоритме в качестве счетчика адресов предполагалось использование специального счетчика. Транспонирование матрицы может быть 40 использовано, например, для преобразованияинформации при выводе на построчную печать,Рассмотрим подробнее вывод на построчнуюпечать К-разрядных десятичных чисел в коде 1 из 10, Код 1 из 10 получается в процессе пре.45 образования двоичных чисел в десятичные.Это,преобразование может выполняться вычислительным устройством на МОЗУ (см. упомяну 1 ую заявку) программным путем. Для простоты рассмотрим случай, когда каждый 50 десятичный разряд в коде 1 из 10 записанв отдельную линейку МОЗУ. Все слово хранится в К линейках. Например,.при К=9 число А=517731421 представлено матрицей М: Путем транспонирования М= (тХ/е) в ФУполучим М.Матрицу М можно использовать для построчной печати,Для этого необходимо синхроимпульсами ог цифрового барабана соответственно считать линейки ФУ (первую, вторую и т. д.), а сигналы с выхода К усилителей чтения с помощью дополнительного комплекта диодов и ф 9 рмирователя строба подать на входы формирователей, работающих на электромагниты печати. При печати очереднбй цифры (например, 5) срабатывают электромагниты в тех разрядах, где должна быть эта цифра, что отмечено единицей в транспонированной мат. рице.11; Многоканальный счет Задачу многоканального счета можно представить следующим образом. В некоторый момент времени по каналам, число которых не должно превышать т, поступает входная информация в виде двоичного символа в каждом канале. Поступившее одноразрядное двоичное число в каждом канале необходимо прибавить к накопленному ранее числу,Пусть накапливаемые числа записаны в т линеек ФУ в виде слов-столбцов. Таких слов хранится т: аА,= ад, 1=1,2, ,т Эти слова образуют матрицу: а,п а,п , а,Л= а,а , а Совокупность двоичных символов, поступивших извне по т каналам, обозначим вектором-строкой Р= (РР в, , Р,). Слова- столбцы А суммируются с соответствующими числами Р, поразрядно. При этом для каждого Разряда выявляются сумма 5 и перенос в следующий разряд Р,у+ по следующим логическим формулам: Первый индекс - номер, столбца, второй -номер строки. 0 00 0 00 0 00 0 00 0 О. .0 0 00 0 00 0 00 1 00 0 00 Слово Р, условно можно считать переносом в первый разряд.Рассмотрим алгоритм многоканального счета.В исходном состоянии в т+1 ячейку ФУвводится константа Й,=01, в т+2, т+3 за 20 писывается поступившее в регистр регенерации по входам 24 слово Р готовятся формирователи строба 1 б (сигналом 29) и 10 (сигналом 2 б).25 В :процессе выполнения алгоритма путемсдвигов константа К преобразуется. Обозначим: 1 - текущий номер разряда, к которому прй- бавляется перенос.Алгоритмы многоканального суммирования с одноразрядным числом представлен в табл. 3.В таблице используется способ выполнения логических функций в МОЗУ с линейной,выборкой.Запись слова В в линейку Х с (У) выполняется следующим образом,В разрядной шине формируется импульс тока +0,5 1, если в соответствующий разряд записывается единица, и О, если записывается нуль, В адресной шине формируется импульс тока +0,5 1. При этом хранимое ранее в линейке Х слово А не стирается. В результате после записи слова В в (Х) получим слово С=С СС где С,=аЪ,. В линейку Х с () слово В записывается следующим образом.В разрядных шинах, где Ь, =1, формируетсяимпульс тока +0,5 1; в адресной шине формируется импульс - 1. Оставшееся в линейке Х слово С удовлетворяет равенству С, = а,б,.Для считывания с инверсией в адресной шине формируется импульс тока +1, устанавливающий все сердечники в единицу. При этом на усилители чтения, полный сигнал поступает 65 лишь в тех разрядах, где записан нуль.Операция цепь цепь запи- считыси вания О аг 1 Кг Рц 26 29 0 о к,К 1 Рц Рц 21 31 0 К 1. о к,22 25 26 0 аг 1 0 Рцац 0 РцЧа,1 0 0 Рг 1 ац. Р 11 и 21 31 0 Рц Уац 0 БЦ (К)Ча 11 Рца;1"0 22 25 26 0 Бг 1 0 21 31 19 О 0 О 0 Рг 1+1 21 23 31 0 0 К 1+г ключом 9,0 К 1+ г 22 25 Яг 1 Рц+ г 0 О Исходное состояние Считывание (т+1).й линейкиФУ с записью в регистр регенерации и на реверсивные ключи с установкой их в режиме считывания Запись в (пг+1)-ю линейкуХ с (Ч), подготовка формирователя строба 10 Считывание 1-й линейки ФУ Запись в (т+2) с (), в (и+3) с (Ч), подготовка формирователя строба 10 Считывание (и+2) с инвер- сией Запись в (и+2) с (.), (т++3) с(.), подготовка формирователей строб 12, 14 Считывание (т+1).й линейкии запись в регистр регенерации со сдвигом и на реверсивные ключи с установкой в режим записи. Запись в (и+ 1).ю линейку с (Ч), подготовка формирователя строба 10 1 Считывание (и+3) Запись в 1-ю линейку с (Ч), подготовка формирователя строба 10 Считывание (и+2) с инверсией, контроль условия щ =0 - конецР 11+ге=г =,0 возврат к первому циклу (подго: товка формирователей стро. бов 10 и 16, подготовка ре. версивного ключа (пг+1).й ячейки в режим счнтываня и записи по входу 1 В Запись в (т+2) с (.), в (и+3) с (Ч) сг Й Я х ьх а,. х хо 19 31 20 25 26 22 25 27 28 22 25 20 26 Содержание линеек ФУ255993 14 предварительно транспонированы. Можно показать, что такой способ параллельного суммирования двух групп чисел по сравненшо с нх последовательным суммированием в вычислительном усгройстве на МОЗУ в четыр е - пять р аз быстрее.111. Ш и ф р а ц и яТребуется преобразовать код 1 из К (А(щ) в некоторый код из двоичных символов: Код 1 из К001=А, 010=А 2 15 аа, , а=С, ааазь , аса = Сз 100=А аа, а,=С,Для выполнения такого преобразования 20 константы С - :Сзаписываются в линейках(1 - :К) ФУ: Из таблицы видно, что для преобразования первого разряда числа в коде 1 из К требуют. ся два обращения к МОЗУ.Таблица 4 Алгоритм преобразования Реверсивные ключи Регистр регенерации Управляющие сигналыОперация.тактацикла запись считывание Исходное состояние 28, 29 Подготовлены формирователи стробов 14, 1 б Считывание А; в коде1 из 1 х из МОЗУ с записью на реверсивные ключи 1 - ;.К и установкой их в режим считывания и записи 31 26 Подготовка формирователя строба 1 д 19, 3120, 25 Считывание С Регенерация С; в фУ возможностей устройства за счет осуществления операции транспонирования матриц двоичных символов, выход каждого усилителя чтения через диод соединен со входом подго товки соответствующего реверсивного ключав режиме записи и далее со входом дополнительного формирователя строба, через другой диод - со входом подготовки реверсивного ключа в режиме счнаывания н далее со входом формирователя строба.60 Необходимые импульсы тока в адресных шинах формируются реверсивными ключами 4.Из приведенной таблицы видно, что для многоканального суммирования с одноразрядными числами требуется от 6 до бт обращений к МОЗУ.После цикла суммирования в матрице ФУ записаны числа таРт - 1 т1 т3, т, тт, тзф 1, тЕсли счет ведется не с нуля, а с некоторых значений, которые хранятся в У+1, У+2, , У+т линейках МОЗУ, предварительно следует транспонировать матрицу, образованную этими числами, а затем перейти к многоканальному счету.Аналогично может быть разработан алгоритм параллельного суммирования двух групп слов (по т чисел в каждой группе). Матрицы, соответствующие каждой группе, должны быть Предмет изобретения Вычислительное устройство, содержащее магнитное оперативное запоминающее устройство (МОЗУ), выходы усилителей чтения которого через диоды подключены к формирователям строба, регистр регенерации, контрольные формирователи и реверсивные ключи, выходы которых соединены с соответствующими адресными шинами МОЗУ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных Код из двоичных символовСоставитель В, М, Щеглов Редактор Б. Б. Федотов Техред Л, Я. Левина Корректор Е, Н, Мирово аказ 1676/7 Тираж 500 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССМосква Ж.35, Раушская набд. 4/5.ография, пр. Сапунов