Устройство для сложения чисел в модулярной системе счисления

) о ССС 1983 СССР 1977. СССР 1985.СССР1981 .СССР1982. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельствУ 1012242, кл. С 06 Г 7/49Авторское свидетельствоУ 579611, кл. С 06 Г 7/38,Авторское свидетельствоФ 1140114, кл. С 06 Г 7/49Авторское свидетельство1 885999, кл. С 06 Г 7/72,Авторское свидетельствоВ 930317, кл. С 06 Г 7/72,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ ЧИСЕЛВ МОДУЛЯРНОЙ СИСТЕМЕ СЧИСЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике н предназначено дляиспользования в быстродействующихвычислительных устройствах конвейерного типа, функционирующих в модулярной системе счисления. Цель изобретения - расширение функциональныхвоэможностей за счет обеспечения выполнения операций сложения и вычитания с анализом на переполнение в модулярном коде, благодаря чему устройство может быть использовано дляреализации в конвейерном режиме нетолько вычислительных процессов, отличающихся немодульностью, но и процессов, обладающих высокой модуль1322278Ностью. Устройство для сложения чисел ных характер в модулярной системе счисления содер- регистры 12, жит блок 7 управления, группу элемен- соров, блок тов ЗАПРЕТ 8, блок 9 формирования до- ного индекса полнительного кода, сумматор-вычита- ния признака тель 10, формирователь 11 интеграль- ния. 1 табл. истик модулярного кода, 13, блок 14 мультиплек вычисления интервальчисла, блок 16 формировааддитивного переполне- ,4 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в быстродействующих вычислительных устройствах конвейерного типа, функционирующих в модуляр ной системе счисления.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет обеспечения выполнения операций сложения и вычитания с анализом на переполне О ние в модулярном коде.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для сложения чисел в модулярной системе счисления; на фиг.2 - функциональная схема бло" ка управления; на фиг.3 - функциональная схема сумматора-вычитателя; на фиг. 4 - функциональная схема блока формирования признака аддитивного переполнения.гоУстройство для сложения чисел в модулярной системе счисления (фиг.1) содержит управляющий вход 1, вход 2 кода операции, установочный вход 3 устройства, тактовый вход 4 устройст 25 ва, первый 5 и второй 6 информационные входы устройства, блок 7 управления, группу 8 элементов ЗАПРЕТ, блок 9 формирования дополнительного кода, сумматор-вычитатель 10, форми- ЗО рователь 11 интегральных характеристик модулярного кода, первый 12 и второй 13 входные регистры, блок 14 мультиплексоров, блок 15 вычисления интервального индекса числа, блок 16 35 формирования признака аддитивного переполнения, выходы 17 и 18 признака завершения операций, выход 19 результата, выход 20 признака аддитивного переполнения, выход 21 знака реэуль О тата.Блок 7 управления (фиг.2) содержит двухразрядный регистр 22 для хранения кода операции, регистр 23 сдвига, разрядность которого составляет Т + г+ 3 бит, где Т = 1 о 8 1, 1 - число оснований модулярной системы счисления, через хобозначается наименьшее целое число, не меньшее х, первый элемент ИЛИ 24, элемент И 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 элементы ИЛИ, двухразрядный счетчик 29 и триггер 30. Первый, второй, третий и четвертый входы блока 7 управления подключены соответственно к управляющему входу 1, входу 2 кода операции, установочному входу 3 и тактовому входу 4 устройства, вход млад" шего разряда регистра 23 сдвига является его входом, а выходы нулевого, первого, второго, Т-го и (Т+2)-го разряда являются соответственно его выходами с первого по пятый.Сумматор-вычитатель О (фиг.3) содержит блок 31 модульных сумматоров, блок 32 модульных вычитателей по модулям ш ш ш системы счисления, блок 33 мультиплексоров и регистр 34 результата.Блок 16 формирования признака аддитивного переполнения (фиг.4) содержит формирователи 35.1-35.1-1 признаков аддитивного переполнения соответственно по модулям шш. ш инвертор 36, блок 37 хранения констант, элемент 38 задержки на Ттактов, формирователь 39 числа переполнений, элемент ИЛИ 40, вспомогательный регистр 41, блок 42 мультиплексоров и сумматоров 43 по вспомо гательному модулю ш2 ш+1 с.Блок 9 формирования дополнительного кода служит для получения по входному модулярному коду (Ы м К), некоторого числа А из диапазона модулярной системы счисления0 -шИ, -пМ,+1шМ., -1модулярного кода (1-ф,/ш/-ы,/ш,(з.=1,2,,1 с), шшш, - основания модуЛярной системы счисления, являющиеся попарно взаимно простыми числами; ш,=ш - вспомогательный модуль,выбираемый иэ условий ш 2 ш+Е,с-ш1 сМ, =ш;, черезХ / обозначается наименьший неотрицательныйвычет, сравнимый с величиной Х помодулю р. Блок 9 формирования допол Онительного кода может быть выполненна модульных вычитателях частноговида.Формирователь 11 интегральных характеристик модулярного кода представляет собой известное устройствоконвейерного типа, его быстродействиесоставляет Т+2 такта при пропускнойспособности одна операция в одинтакт. Формирователь 11 интегральных Ихарактеристик модулярного кода повходному интервально-модулярному коду ( , 1(С) ) числа С осуществляет формирование поправки Амербаева 0 (С), соответствующей числу Св системе модулей шш,,ш атакже знак числа С,Блок 15 вычисления интервальногоиндекса числа служит для определенияпо входному модулярному коду (К0 тп числа АЕ 0 машинного интервального индекса числа по формулек-1(А) =Е- =.-/тп +/-/ш /ш 1М к ку=1 1к Мк.,35где М; , =М, /тп;.Структурно блок 15 вычисления интервального индекса числа аналогиченблоку суммирования вычетов по модулюши реализован с помощью 1 т./2 пос Отоянных запоминающих устройств, 1-еиз которых получает сумму по модулюшк(23-1)-го и (21)-го слагаемых правой части формулы (1)(1=1,21 с/2,для определенности Е полагается четным), регистров и сумматоров по модулю шФормирователь 35.т. признака аддитивного переполнения по модулю ш;служит для получения по входным выче-там с(, и ; величиныМ к., о; /пт; +М /3; /шД1(т.=1,21 с) (2)55и может быть реализован в виде табличной схемы, аналогичной табличномусумматору по модулю ш или с помощью постоянного запоминающего уст 78 4ройства емкостью 2 одноразрядныхслов, в память которого по адресус; + /, 2(Ь, =1 одш; , т=1 ь 2 ьэЬ,1-1) записывается константа сд;(аР,1 ш; -3)Формирователь 39 числа переполнений выполнен на основе постоянногозапоминающего устройства емкостьюс 2 слов разрядностью Т бит, в пайк-1- - мять которого по адресуу; 2 записывается константак-а =Е.дБлок 37 хранения констант выполнен в виде постоянного запоминающего устройства и обладает емкостью Иот с2 двухраэрядных слов. В его память по адресу 1 Е О,1тп - 13 записывается набор констант ( и ы-) у О, если- +1= -1 или О;(4) 1, в остальных случаях; 1 , если 12 ш+1 с 1 = -ф1 -ш, если 12 ш+1 с.Список операций устройства для сложения чисел в модулярной системесчисления, приведен в таблице. Код операции, Г Операция О Модульное сложениеМодульное вычитание Сложение с анализом напереполнение Вычитание с анализом напереполнение Устройство для сложения чисел в модулярной системе счисления работает следующим образом.По сигналу Г, =1, подаваемому с установочного входа 3 устройства в блок 7 управления через третий его вход, регистр 23 сдвига обнуляется, счетчик 29 посредством первого элемента ИЛИ 24 обнуляется, а триггер 3013222посредством третьего элемента ИЛИ 27 устанавливается в единичное состояние (фиг.2), тем самым устройство приводится в исходное рабочее состояние, Код Г операции, подлежащей выполнению, с входа 2 кода операции устройства через второй вход блока 7 подается на первый и второй входы регистра 22 кода операции и вход регистра 23 сдвига. При этом в случае, если Г=2 10 или 3, в младший разряд регистра 23 сдвига записывается единица. По сигналу Г, =1, подаваемому с управляющего входа 1 устройства на вторые входы группы 8 элементов ЗАПРЕТ, управляю щи вход приема кода первого входного регистра 12 и через первый вход блока 7 управления на управляющий вход приема кода регистра 22 кода операции, второй вход четвертого элемента ИЛИ 20 28 и нулевой вход триггера 30, в регистр 22 кода операции записывается величина Г, триггер 30 обнуляется,на первом выходе блока 7 управления вырабатывается сигнал б, =1, подаваемый на управляющий вход приема кода второго входного регистра 13, в первый 12 и второй 13 входные регистры с первого 5 и второго 6 информационных входов устройства соответственно принимаются модулярные коды (Мпт) и (1.,3) операндов А и В соответственно (с; =/А/пт;,(;/В/тп , т=1,21 с; А, ВьР) и после этого начинается первый такт операции.Рассмотрим процесс выполнения операции алгебраического сложения (сложение или вычитание)с анализом на пе реполнение.На первом такте операции модулярные коды операндов А и В с выходов первого 12 и второго 13 входных регистров поступают соответственно на первый и второй информационные входы сумматора-вычитателя 10, на управляющтп вход которого с второго выхода блока 7 управления подается сигнал б, = /Г/ соответствующий коду модульной операции (б= 0 или 1), Результат модульной операции /С/М,фгде С=А В (символозначает (+) или (-, Формируется в регистре 34 результата сумматора-вычитателя 1055 (фиг.3), откуда он может быть считан посредством выхода 19 устройства.Так как на первом такте на управляющий вход блока 14 мультиплексоров устрой 78 6ства с четвертого выхода блока 7 управления ведается сигнал й =О, томодулярный код (аот,м,) числаА с выхода первого входного регистра12 через первый информационный входблока 14 мультиплексоров устройстваподается в блок 15 вычисления интервального индекса числа, где в течениеочередных Т тактов, считая текущий,в соответствии с формулой (1) будетвычислен машинный интервальный индекс 1(А) числа А, Одновременно сэти на первом такте модулярный код(3 ) числа В с выхода второго входного регистра 13 поступаетв блок 9 формирования дополнительного кода, который получает модулярныйкод (/-/3,/тп /-/,/ш, ,/-/3/тп,)числа -В, подаваемый через группу 8элементов ЗАПРЕТ на первый информационный вход второго входного регистра 13. Запись числа -В во второйвходной регистр 13 происходит лишьтогда, когда выполняемой операциейявляется вычитание, так как в этомслучае на первом выходе блока 7 управления вырабатывается сигналб =12(фиг.2),На каждом такте работы устройствапо сигналу, подаваемому с тактовоговхода 4 устройства на четвертый входблока 7 управления, содержимое регистра 23 сдвига (фиг.2) сдвигаетсяна один бит в сторону старших разрядов, при этом с помощью второго элемента ИЛИ 26 содержимое счетчика 29увеличивается на единицу, если в одном из двух младших разрядов регистра 23 сдвига до сдвига находилась единица и счетчик 29 обнуляется посредством первого элемента ИЛИ 24 в случае, когда второй разряд регистра 23 сдвига принимает единичное значение, а в триггер 30 записывается единица посредством третьего элемента ИЛИ 27, когда первый разряд регистра 23 сдвига принимает единичное значение. На втором такте рассматриваемой операции на управляющий вход блока 4 мультиплексоров устройства с четвертого выхода блока 7 управления подается сигнал б =1, поэтому содержимое второго входного регистра 13 (модулярный код числа+ В) через второй информационный вход блока 14 мультиплексоров устройства подается в блок 15 вычисления интервального13222индекса числа ггля вычисления машинного интервального индекса Т( В) числа В, молулярный код (, 7, ф 1 к.) с выхода сумматора-вычитателя 1 О подается на первый вход формирователягтег ральных характеристик модулярного кода, который начинает вычисление поправки Амербаева(С) и знака числа С. Одновременно с этим на втором такте операции модулярные ко ды чисел А иВ с выходов первого 12 и второго 13 входных регистров подаются соответственно на второй и третий информационные входы блока 16 формирования признака аддитивного пе реполнения, где с помощью формирователей 35,1-35.1-1 признака переполнений по модулям системы определяются соответствующие значения признаков и,и И ,(2), используя которые 20 в качестве входных переменных формирователь 39 числа переполнений на третьем такте операции находит велик-чину Й. =, ы;, передаваемую в эле:мент 38 задержки.Кроме этого, на третьем такте модулярный код (,) числа /С/Мс выхода сумматора-вычитателя 10 через третий информационный вход блока 14 мультиплексоров устройства, на управляющий вход которого с четвертого выхода блока 7 управления подается сигнал б =2, поступает на вход блока 15 вычисления интервального индекса числа для вычисления машинного интервального индекса 1(С) числа С.На (Т+1)-м такте операции с треть 40 его выхода блока 7 управления на управляющий вход блока 16 формирования признака аддитивного переполнения подается сигнал 6 =1, благодаря чему величина Й , появляющаяся в это время на выходе элемента 38 задержки, через второй информационный вход третьей группы мультиплексоров блока 42 поступает на первый вход сумматора 43 по вспомогательному модулю, на вто 50 рой вход которого через четвертый информационный вход блока 16 формирования признака аддитивного переполнения с выхода блока 15 вычисления интервального индекса числа поступает ве личина Т(А), сумматор 43 по вспомогательному модулю определяет вычет Ф+ 1(А)/и, который запоминается во вспомогательном регистре 41. 78 8На (Т+2)-м такте операии с третьего выхода блока 7 управления на управляющий вход блока 16 формирования признака аддитивного переполнения подается сигнал б =О, поэтому содержимое вспомогательного регистра 4 через первый информационный вход блока 42 мультиплексоровблока формированияпризнака аддитивного переполнения подается на первый вход сумматора 43 по вспомогательному модулю, на второй вход которого с выхода блока 15 вычисления интервального индекса числа поступает вычет 1( В, в результате во вспомогательном регистре 41 сформируется величина1 =/й +1(А)+1(.В)/и.На заключительном (Т+3)-м такте операции на второй вход формирователя 11 интегральных характеристик мо-дулярного кода с выхода блока 15 вычисления интервального индекса числа поступает величина 1(С), формирователь 11 интегральных характеристик модулярного кода завершает формирование поправки Амербаева 6 (С) и знака числа С, При этом поправка Амербаева 9(С) с первого выхода формирователя 11 интегральных характеристик модулярного кода через первый информационный вход блока 16 формирования признака аддитивного переполнения подается на вход элемента НЕ 36 и первый управляющий вход выдачи кода блока 37 хранения констант, на адресный вход которого с выхода вспомогательного) регистра 41 поступает величина 1 , а на второй управляющий вход выдачи кода - сигнал ( - 6(С, формируемый на выходе элемента НЕ 36. Из блока 37 хранения констант считывается пара нулевых величин сз и и (3) и (4),поступающих на входы элемента ИЛИ 40, в результате чеГо на его выходе формируется признак адцитивного переполнения й= и Ч Ю, который передается на выход 20 устройства, при этом на выходе 17 устройства появляется единичный сигнал, указывающий на то, что операция завершена. При отсутствии переполнения ( 0О) на знаковом выходе 21 устройства формируется знак результата С операции.Выполнение в предлагаемом устройстве модульных операций сложения и вычитания осуществляется за один такт, На сигнальном выходе 18 устройства единица появляется на второмтакте при реализации операции алгебраического сложения с анализом на переполнение и на первом такте - для модульных операций сложения и вычитания, Это означает, что начиная с указанных моментов времени в устройстве может быть инициирована любая из рассматриваемых операций - как модульная, так и немодульная, Таким образом, при работе устройства для сло О жения чисел в модулярной системе счисления в условиях максимальной загрузки его пропускная способность составляет одну операцию не более чем5в два такта.формула изобретенияУстройство для сложения чисел в модулярной системе счисления, содер жащее первый и второй входные регистры, причем первые входы первого и второго регистров соединены с первым и вторым информационными входами устройства соответственно, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения операций сложения и вычитания с анализом на переполнение в модулярном ко- З 0 де, в него введены блок управления, группа элементов ЗАПРЕТ, формирователь интегральных характеристик модулярного кода, блок мультиплексоров, блок вычисления интервального индек са числа, блок формирования дополнительного хода, блок формирования признака аддитивного переполнения, сумматор-вычитатель, блок управления содержит регистр кода операций, регистр 40 сдвига, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, элемент И, счет" чик и триггер, блок формирования признака аддитивного переполнения содержит (-1) формирователей призна ков переполнения по модулям системы (где Е - число оснований модулярной системы счисления), сумматор по вспомогательному модулю, элемент НЕ, элемент ИЛИ, формирователь числа переполнения, элемент задержки, блок мультиплексоров, вспомогательный регистр, блок хранения констант, сумматор-вычитатель содержит блок модульных сумматоров, блок модульных вычитателей, блок мультиплексоров, регистр результата, причем первые информационные входы формирователей признаков переполнения по модулям системы, блоков модульных сумматоров и блоков модульных вычитателей блока мультиплексоров устройства соединены с выходом первого входного регистра, вторые информационные входы формирователей признаков переполнения по модулям системы, блоков модульных сумматоров и блоков модульных вычитателей, блока мультиплексоров устройства и вход блока формирования дополнительного кода соединены с выходом второго входного регистра, первый информационный вход которого подключен к выходам элементов ЗАПРЕТ группы, первый вход блока управления, первые входы элементов ЗАПРЕТ группы и управляющий вход приема кода первоговходного регистра являются первым входом кода операций устройства, вход приема кода второго входного регистра подключен к первому выходу блока управления, вторые входы элементовЗАПРЕТ группы соединены соответственно с выходами блока формирования дополнительного кода, управляющие входы блоков мультиплексоров устройства блока формирования признаков аддитивного переполнения и сумматора - вычитателя подключены соответственно к четвертому, второму и третьему выходам блока управления, выход блока мультиплексоров устройства соединен с входом блока вычисления интервального индекса числа, выход которого подключен к первым входам сумматора по вспомогательному модулю и формирователя интегральных характеристик модулярного кода, выходы блоков модульных сумматоров и блоков модульных вычитателей подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока мультиплексоров сумматора-вычитателя, выход которогосоединен с входом регистра результата,выход которого подключен к второму входу формирователя интегральных характеристик модулярного кода и третьему информационному входу блока мультиплексоров устройства и выходу результата устройства, входы формирователя числа переполнений подключены соответственно к выходам формирователей признаков переполнения по модулям системы, выход формирователя числа переполнений через элемент задержт ки соединен с первым информационным входом блока мультиплексоров блока13222 формирования признака аддитивного переполнения, второй информационныйвход которого соединен с адресным входом блока хранения констант и выходомвспомогательного регистра, вход которого подключен к выходу сумматора повспомогательному модулю, второй входкоторого подключен к выходу блокамультиплексоров блока формированияаддитивного переполнения, первый вход 1 Овыдачи кода блока хранения константсоединен с входом элемента НЕ и подключен к первому выходу формирователяинтегральных характеристик модулярного кода, второй вход выдачи кода блока хранения констант подключен к выходу элемента НЕ, а первый и второйвыходы блока хранения констант подключены соответственно к первому ивторому входам элемента ИЛИ блока фор мирования аддитивного переполнения,второй, третий и четвертый входы блока управления являются соответственно входами кода операции, установочным и тактовым входами устройства, 25пятый и шестой выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым выходами признака завершения операции устройства, выход регистра результата подключен к выходу 30результата устройства, выход элемента ИЛИ блока формирования признакааддитивного переполнения соединен свыходом аддитивного переполнения устройства, второй выход формирователяинтегральных характеристик модулярного кода соединен со знаковым выходом устройства, первый и второй входы регистра сдвига соединены с первым входом регистра кода операции и 40подключены к второму входу блока уп 78 12равления, первый и второй выходы регистра кода операции подключены к соответствующим входам элемента И блокауправления, выход которого соединен спервым входом первого элемента ИЛИблока управления, второй вход которого объединен с нулевым входом триггера блока управления, входом приемакода регистра кода операции и первым входом блока управления, первыйвыход регистра сдвига подключен к первому входу второго элемента ИЛИ блока управления, второй вход которогосоединен с первым Входом третьегоэлемента ИЛИ блока управления и с вторым выходом регистра сдвига, выходвторого элемента ИЛИ блока управления подключен к счетному входу счет-.чика, вход сброса которого подключенк выходу четвертого элемента ИЛИ блока управления, первый вход которогосоединен с третьим выходом регистрасдвига, второй вход четвертого элемента ИЛИ блока управления соединенс вторым входом третьего элемента ИЛИблока управления, входом сброса регистра сдвига, вторым входом третьего элемента ИЛИ блока управления итретьим входом блока управления, выход третьего элемента ИЛИ подключенк единичному входу триггера блока управления, вход управления сдвигом регистра сдвига подключен к четвертомувходу блока управления, выход первогоэлемента ИЛИ блока управления, первыйвыход регистра кода операции, четвертый выход регистра сдвига, выход счетчика, пятый выход регистра сдвига ивыход триггера подключены соответственно к выходам с первого по шестойблока управления.1322278Составитель М.Есенина Редактор Н.Тупица Техред Л.Олейник Корректор И. Муска Закаэ 2865/45 Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Проиэводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4