Матричное устройство для возведения в квадрат

(19) с Р 1)У С 06 Р 7/552 ГОС ПО И ПРИ СТ ВТОРСК 4610062/24-2422.11.8823.11.90. Бюл.Одесский полите 3 ческий инсти 7 Е.Л.Полин, А.С.Поповчи при ров ты ляю дов иой ов тс 5 ло кон вые нсли АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМНТ СССР А.В.Дрозд,В.Дрозд681.325(088.8)Авторское свидетельство СССР 36469, кл. С 06 Р 7/552, 1985.торское свидетельство СССР 2804, кл. О 06 Р 7/552, 1979.МАТРИЧНОЕ УСТРОЙСТВО,ДЛЯ ВОЗВЕВ КВАДРАТИзобретение относится к вычислиной технике и позволяет возводить эрядное число в квадрат с учетом брасываемых разрядов (К " четное о и К = 4 ш, т.е,ИЧ) с контролем большей достоверности функциониния; Устройство содержит элемен" ячеек усеченной матрицы, вычисе всевозможные конъюнкции раэряоперанда, сумматоры ячеек усечен- матрицы, определяющие взвешеннуюполученных конъюнкций и разряоперанда. Таким образом, вычисля(2 п-К) старших разряда результаПервый блок свертки по модулю формирует контрольный код (2 п-К) ших разрядов результата, второй свертки по модулю три формирует рольный код операнда и двухразрядрезультаты свертки разрядов опеэобретение относится к вычислиной технике и может быть исполь ранда с 1-го по 10-й, с 3"го по 1 О-й, с 3-го по 8-й и с 5-го по 8"й, последний сумматор по модулю два груп" пы вычисляет первый разряд двухразрядного контрольного кода по модулю три полного квадрата (второй разряд этого кода всегда принимает значение логического нуля). Полная матрица конъюнкции разбита на ромбовидные фрагменты. Первые разряды контрольных кодов этих фрагментов определяются на сумматорах по модулю два группы (вторые разряды этих кодов принимают значение логического нуля), а конъюнкции, не вошедшие в указанные фрагмен" ты, вычисляются на элементах И груп пы. Эти конъюнкции суммируются на одноразрядном сумматоре по модулю три. Полученный контрольный код сворачивается с контрольными кодами фрагментов на третьем узле свертки по модулю три, формирующем:сонтрольный код яК отбрасываемых разрядов. Блок сложе" ния по модулю три компенсирует из контрольного кода полного квадрата контрольный код К отбрасываемых разрядов, формируя таким образом контрольный код (2 п-К) .старших разрядов результата, Схема сравнения сравнивает этот код с кодом, полученным на первом блоке свертки по модулю три, и формирует сигнал контроля, указывающий на правильность функционирования устройства. 6 ил. вано в специализированлях.Цель изобретения - повышение достоверности функционирования.На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства для случая разРяд 5ности операнда п=16 и отбрасываемыхразрядов К=12; на фиг,2 - упрощеннаяусеченная матрица конъюнкции разрядов операнда, необходимых для получения двадцати старших разрядов ре"зультата; на фиг.З - полная матрица .конъюнкций разрядов операнда; нафиг.4 - схемы блоков 3-5 свертки помодулю три; на фиг.5 и 6 - схемы блока сложения по модулю три и сравнения.15Матричное устройство содержитусеченную матрицу из пятнадцатистрок и восьми столбцов ячеек, каждаяиз которых состоит из элемента И 1,сумматора 2, а также блоки 3-5 свертки по модулю три, группу элементовИ 6.1-6.3, одноразрядклй сумматор 7по модулю три группу сумматоров 8.1- 8.6 по модулю два, блок 9 сложенияпо модулю три и схему 10 сравнения, 25Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени навходы 11 разрядов операнда поступаетшестнадцатиразрядный операнд. Матричное устройство для возведения в квадрат определяет возведение в квадрати-разрядного числа (п=16) без К=12младших разрядов результата, чтообеспечивает получение в этом результате и точных старших разрядов. Уп 35рощенная усеченная матрица конъюнкций (фиг.2) разделена на столбцы с1 по Ч 111 конъюнкции в ней реализованы на соответствующих элементах И 1.Конъюнкции столбца 1 вычисляетсяна элементах И 1 первого столбца усеченной матрицы ячеек, на первыевходы ксторых подается первый раз-.ряд 1 р операнда. На вторые входы элементов И 1 первого столбца поступают разряды операнда соответственно с 12 р по: 16 р. На выходах элементов И 1 первого столбца образуются50конъюнкции 1 рф 12 р, 1 р1 Зр, 1 р14 р, 1 р15 р и 1 р16 р, которые поступают на вторые входы сумматоров 2 этих же ячеек. Через первые входы и выходы этих сумматоров 2, как и сумматоров 2 всех последующих столбцов, распрост 55 раняется сигнал переноса (кроме первого входа сумматоров 2: 1-го столбца 11-й строки, 2-го столбца 9-й строки, 3-го столбца 7-й строки 5-го столбца 3"й строки, 6-.го,7-го и 8-го столбцов 1-й строки, которые занулены, а также кроме первого выхода сумматоров 2 пятнадцатой строки столбцов с 1-го по -й, с выходов которых сигнал переноса поступает на третьи входы сумматоров 2 четырнадцатой строки столбцов с 2-го по 8-й соответственно). Третьи входы сумматоров 2 четных строк 1-го столбца занулены, а на третьи входы сумматоров 2 11-й, 13-й и 15-й строк 1-го столбца поступают разряды операнда соответственно 7 р, 8 р и 9 р. Сигналы сумрак с вторых выходов сумматоров 2 1-го столбца 11-й, 12-й, 13-й, 14-й, и 15-й строк поступают на третьи входы сумматоров 2 2-го столбца соответственно 9-й, 10-й, 11-й, 12-й и 3-й строк.Конъюнкции столбца 11 упрощенной усеченной матрицы конъюнкций вычисляются на элементах И 1 второго столбца усеченной матрицы ячеек, на входы которых заведены соответствующие (фиг.2) разряды операнда. Получение конъюнкции 2 р ф 11 р, 2 р 12 р2 р 16 р и 9 р 10 р поступают на вторые входы сумматоров 2 этого же столбца. На третий вход сумматора 2 пятнадцатой строки 2-го столбца поступает 10-й разряд операнда. Сигнал суммы с вторых выходов сумматоров 2 2-го столбца 9-й, 10-й14-й и 15-й строк поступают на третьи входы сумматоров 2 3-го столбца соответственно 7-й, 8-й12-й и 1 З-.й строк.Аналогичным образом конъюнкции столбцов 111, 1 Ч,Ч 11 и Ч 111 вычисляются на элементах И 1 З-го, 4-го7-го и 8-го столбцов усеченной матрицы ячеек соответственно, С выходов элементов И 1 каждого столбца соответствующая конъюнкция поступает на второй вход сумматора 2 этого же столбца, На третий вход сумматора 2 семнадцатой строки З-го,4-го,7-го и 8-го столбца поступает соотетственно 11-й, 12-й. . .15-й и 16-й разряды операнда. При этом вторые выходы сумматоров 2 6-го столбца 1-й и 2-й строки являются 13-м.и 14-м выходамирезультата устройства соответственно, вторые выходы сумматоров 2 7-го .и 8-го столбцов 1"й и 2-й строк являются 15-м, 16-м, 17-м и 18-м выходами результата устройства. имеСфоиьйнасло три зул дов по 8-й . иа С Е 1 и 6 . вен комерсечломкоцийотбматдв 5 160етственно. Втбрые выходы суммато 8-го столбца З-й, 4-й14-йй строк являются 19"м, 20-ми 31 "м выходами результата устройсоответственно, а первый выходтора 2 8-го столбца 15-й. строляется 32-м выходом результатайства. Номера выходов 12 резуль"устройства являются соответстми разрядами результата.лученные таким образом двадцатьих разрядов результата устрайстступают на входы первого блосвертки по модулю три, которыйрует их контрольный код по модуи, Этот код поступает на входыго операнда блока 10 сравнения.стнадцатиразрядный операнд поет такжена свответствующие вхоорого блока 4 свертки по модулюкоторый формирует его контролькод. Этот контрольный код с поей пары выходов второго блока 4тки по модулю три поступает насумматора 8.6 по модулю двапы, который вычисляет первый раздвухразрядного контрольного кодаодулю три полного квадрата. Вторазряд двухраэрядного кснтролькода полного квадрата всегдат значение логического нуля.мированный таким, образом контроль"код полного квадрата поступает .ходы .первого операнда блока 9ения по модулю три,торой блок 4 свертки по модулюформирует также двухраэрядные ретаты свертки по .модулю три разряоперанда с 1-го по 10-й, с 3-гоО-й, с З-.го по 8-,й, с 5-го покоторые подаются соответственноары выходов А 1 и А 2, В 1 и В 2,С 2 и Р и Р 2, Пара выходовЕ 2 второго блока 4 свертки полю три является выходами 5-гого разрядов операнда соответстОеа фиг.З показана полная матрицаюнкций разрядов операнда, Номерабцов и строк матрицы являются номи разрядов операнда, а на пере"нии этих "толбцов.и строк симво-.Х обозначены соответствующиеюикции, В полной матрице конъюнквыделена треугольная матрица Аасываемых разрядов. Конъюнкцииицы А не участвуют в вычисленииати старших разрядов результа 86536та, и их контрольный код по модулютри должен быть учтен при контроледанного устройства. В полной матрице5конъюнкций выделены ромбовидные фрагменты, которые обозначены в порядкеубывания площадей через а,Ь,с,й и е.Конъюнкции 11 р 1 р, 9 р Зр, 7 р 5 р,5 р 7 р, Зрф 9 р и 1 р ф 11 р объединены вофрагмент У, Контрольный код треугольной матрицы А отбрасываемых разрядов вычисляется как алгебраическаясумма контрольных кодов по модулю трифрагментов: (а"Ь+с-й+е-й).Контрольный код фрагмента а матрицы определяется на сумматоре 8.1 помодулю два группы, на входы которогос выходов А и А 2 второго блока 4свертки по модулю три поступает двух 20 разрядный результат свертки разрядовоперанда с 1-го по 10-й, При этом свыхода сумматора. 8.1 по модулю двагруппы снимается первый разряд двухразрядного контрольного. кода по моду 25 лю три фрагмента а с весом, равным(второй разряд двухразрядного контрольного кода по модулю три квадратавсегда принимает значение логическогонуля),30 , Контрольный код фрагмента в матри"це определяется на сумматоре .8.2 помодулю два группы, на входы которогосо следующей пары выходов (т.е. В 1и В 2) второго блока 4 свертки по мо"35дулю три поступает двухразрядный результат свертки разрядов операнда с3-го па 10-й. При этом с выхода сумматора 8.2 по модулю два.группы снимается первый разряд двухразрядного40 контрольного кода по модулю гри фраг"мента Ь с весом, равным 1.Аналогично определяются контрольные коды фрагментов с,и е матрицы -соответственно на сумматорах 8.3-. 8.545 по модулю два группы, на входы кото- .рых с выходов С 1 и С 2, Р 1 и Р 2 иЕ 1, Е 2 второго блока 4 свертки по модулю три поступают двухраэрядные ре.зультаты свертки разрядов операнда с50 3-го по 8-й, с 5-го по 8-й и 5-йи 6-й разряды соответственно.ьКонъюнкции, фрагмента К имеют одинаковый вес по модулю три, равныйНо так как во фрагмент Г входятпопар 55 но одинаковые конъюнкции (11 р 1 ри .1 р11 р, 9 р Зр и Зр 9 р, 7 р5 р и5 р 7 р), то достаточно учесть толькополовину из них, а именно 11 р 1 р,9 р"Зр и.7 р 5 р. с весом, равным 2.Эти конъюнкции определяются на элементах И 6 группы, на входы которых подаются соответствующие разряды операнда, и складываются на одноразряд 5 ном сумматоре 7 но модулю три, который формирует код суммы Я.Первые разряды контрольных кодов фрагментов а,Ь,с,й и е (вторые разряды их контрольных кодов принимают зна-,0 чение логического нуля) с выхода сумматора 8 по модулю два группы, а также.код 8 фрагмента Г с выхода одноразрядного сумматора 7 по модулю три с учетом знака (контрольные коды фраг ментов а, с, е - со знаком плюс, а контрольные коды фрагментов Ь,с 1,Г - со знаком минус) поступают на входы третьего блока 5 свертки по модулю три. Блок 5 формирует контрольный 20 код с выходов третьего блока 5 свертки цо модулю три инве сно подается (т.е с первого выхода третьего бло- ка 5 свертки по модулю три на второй вход второго операнда блока 9 сложе ния по модулю три и с второго выхода блока 5 на первый вход второго опе-: ранда блока 9) на входы второго операнда блока 9 сложения по модулю,три.Блок 9 сложения по модулю три компен сирует из контрольного кода по модулю три полного квадрата контрольный код по модулю три отбрасываемыхразрядов, получая таким образом контрольный код по модулю три двадцати старших разрядов результата, Этот код поступает на вход второго операнда схемы 10 сравнения,. выход которого является выходом 13 неисправности устройства.При правильном функционировании устройства на входы операндов схемы 10 сравнения поступают одинаковые по модулю три контрольные коды и выход 13 устройства принимает значение "ИСПРАВНО". Инверсное значение выхода 13 устройства указывает на неправильное функционирование устройства,Формула изобретенияМатричное устройство для возведения в квадрат, содержащее усеченную матрицу ячеек из истрок и п/2столбцов с ячейками для первой и второй строк в столбцах с К/2-го пои/2-й, для (К)-й и (К-1)-йстрок в столбцах с (1+1)-го пои/2-й для строк с (К)-й по (п)-ю в столбцах с первого по и/2-й, где и - разрядность операнда, четное число, К - количество отбрасываемых раз" рядов результата, четное число иК = 4 т, ш Е ИЧ, 1 " 1,Е/2-2, причем каждая ячейка содержит сумматор и элемент И, первый выход сумматора 1-й строки 1-то столбца,= 1, п 7 а, соединен с первым входомсумматора (х+1)-й строки этого же столбца 1= К+1, идля 1 с. К/2 и 1.1, идпя 1 ъ К/2, вьжод элемента И каждой ячейки . соединен с вторым входом сумматора той же ячейки, первый выход сумматора (и)-й строки 1.-столбца, 1 = 1 р и/2-1, соединен с третьим входом сумматора (и)-й строки Ц+1)-го .столбца, второй выход сумматора 1.-й строки 1-го столбца соединен с третьим входом сумматора (1-2)-й строки Ц+1)-го столбца,1 = К+1, идля 1 с К/2 и 1=3,пдля 1 ) К/2, первые входы элементов И 1-го столбца, 1 = 1, п/2, первых и-К+1 строк для 1 сК/2 и первых истрок для уК/2, объединены между собой и подключены к входу. 1-го разряда операнда, второй вход элемента И 1-й строки 1-го столбца, 1=К+1,п для 1 с К/2 и 1=1,пдляК/2,соединен с входом (1+1)-го разряда операнда, первые входы элементов И последних (-1)-х строк 1-го столбца для 1=. 1 объединены между собой и подключены к входу (и/2+1)-го разряда операнда, второй вход элемента И 1-й строки 1-го столбца, х=п-.+1 р п, для1, соединен с входом 1+-и/2)-го разряда операнда, третий вход сУмматоРа (21-еа)-й стРоки пеРвого столбца подключен к входу Ц+1)"го разряда операнда для 1К/2, а третьи входы сумматоров четных строк первого столбца, первый вход сумматора(К+1)-й строки 1-го столбца (для 1 с К/2) и первые входы. сумматоров первой строки всех столбцов (для 1 ъ К/2) подключены к нулевсй шине, третий вход сумматора (и)-й строки 1-го столбца (для 1 ) 1) соединен с входом (1+и/2)-го разряда операнда, вторые выходы сумматоров первой и второй строк 1-го столбца, 1 Э К/2, подключены к (21+1)-му н (2+2)-му выходам результата устройства соответственно, второй выход сумаатора 1.-йст ди ус не ст Щ нивблизпасу нипр зу ро да вх сокавткосу ко кО с входами а-го сумматора.по модулюдаа группа, а 1, К 77-1, апкод а-госумматора по модулю два группы соединен с (а+2)"м входом третьего блокасвертки по модулю три, первый входЬ"го элемента И группы соецинен свходом (КЬ+1)"го разряда операнда,Ь 1, К/4, второй вход Ь-го элемента Игруппы соединены с входом (2 Ь)-горазряда операнда, выход Ь-го элемента И группы соединен с Ь-м входомодноразрядного сумматора по модулютри, первый и второй выходы которогосоединены соответственно с вторым ипервым входами третьего блока свертки по модулю три, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и первым входами второгооперанда блока сложения по модулю три,второй вход первого операнда которогосоединен с шиной логического нуляустройствау первый и второй выходыблока сложения по модулю три соединены соответственно с первым и вторымвходами второго входа схемы сравнения,выход которого является выходом неисправности устройства. 9160865 окп, к 3, п 7 Г, и/2-го столбца сосен с (1+и)-м выходом результата ройства, 2 п-й выход которого соедис первым выходом сумматора (и"1)- 5 оки и/2-го столбца, о т л и ч а ю - е с я тем, что, с целью повыше- достоверности функционирования, его введены с первого по третий ки свертки по модулю три, группа К/2 сумматоров по модулю два, групиа К/4 элементов И, одноразрядный матор по модулю три, блок сложепо модулю три и схема сравнения, чем входы первого блока свертки по улю три подключены к выходам реьтата устройства, а первый и втовыходы - к первому и второму вхосхемы сравнения соответственно, ды разрядов операнда соединены с тветствующими входами второго блосвертки по модулю три, первый и рой выходы последней пары выходов орого подключены к входам К/2-го атора по модулю два группы, выход 25 орого соединен с первым входом пе- о операнда блока сложений по модутри, а-я пара выходов второго блосвертки по модулю три соединена1 б 08653 чф 3у Я 3 р Й ХХ ХХ ЯФ д ХХХХХ,л зооурт Раз я л ягуггг ХХХХ ХХХХ ХХХХ ХХХХ нг 3 дцЯЯЯ ч ,оезульт1608653 63 аг.5 ор А.Шанд Подписное Тираж 56 361 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 2 2 Составитель А.ДроздТехред Г 1.Ходанич Корректор Л Бескид