Устройство для перемножения матриц

(56) Авторское свидетельство СССР У 1413644, кл. С 06 Г 15/347, 1988,Авторское свидетельство СССР И 1552200, кл, О 06 Р 15/347, 1988. (54) УстРОИСТВО ПЛЯ ПГГИНожЕНИЯ МАТРИЦ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь" Изобретение относится к вычисли"тельной технике и. может быть использовано в высокопроизводительных спе"циализированных вычислительных маши-.нах и устройствах обработки сигна"лов.Целью изобретения является расши"рение функциональных возможностейустройства за счет перемножения 8матриц (И3),На фиг.1 представлена структурнаясхема устроиства для, перемноженияЮ матриц, на Фиг,2 - органиэациявходыаго потока элементов матрицВЬЪ, ВИ, ВМ для 0 - четного, на фиг,3 ф" структурная схема устройства для перемножения 0 матриц .для 0 щ 4 и и щ 2, на Фиг.4 - то же,для 0,щ 5 и и2, на Фиг. 5 " Функциональная схема вычислительногомодуля, на Фиг.б и 7 -временныедив 801 735867..1),с 06 г 15/347 2зовано в высокопроизводительных спе" циализированных вычислительных маши нах и устройствах обработки сигна лов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет перемножения .И(пМп)-" матриц (И 3), Для этого в устройство введены 3 п-п вычислительных моду". лей, каждый из которых содержит ум"ножитель, сумматор, три регистра, триггер, восемь групп элементов И и четыре группы элементов ИЛИ, В основу работы устройства положена параллельно-поточная организация вычис"лений. 7.ил. граммы работы устройства для И =- 4и п = 2.Устройство для перемножения Ы мат-,риц (фиг. 1) содержит информационныевходы первой группы 1, ( = 1, п),информационные входы второй группы2 информационные вхо ы третьейгруппы 3 (1 = 1, 3 п-,1 , синхровход 4, вычислительные модули 5;информационные выходы первой груп"пы 6, и информационные выходы втОройгруппы 7;,Вычислительный модуль 5, (фщг.5)содержит информационные входы 8-10,синхровход 11, умножитель 12, сумма"тор 13, регистрй 14"-." 1 б, триггер 17,группы элементов И 18-25, группы элементов ИЛИ 26"29, информационныевыходы 30"32.В основу работы устройства поло"жен,алгоритм,перемножения Н матриц3 ; 173С (н 1 С(1), Вю), ВЧВ 1", которыйзадается следующими рекуррентными со.отношениями: с" О, л,) "1 п,р=2 Ю,Г)(о)11(р;скобках.р указывает номер матрицы, аиндекс без скобок е - номер тактаработы устройства.Вычислительный модуль 5 работаетв двух режимах, которые задаются значением управляющего сигнала "1" или"0", подаваемого на. вход 10.В первом режиме работы управляющих единицный сигнал подается навход 10, При этом триггер 17 устанавливается в единичное состояниеи открываются группы элементов И 18,20 и 23, На входы 8, 9 и 10 подают- .ся соответственно элементы с 1, си Ьзх, которые записываются по зап"нему Фронту тактового импульса соответственно в регистры 1 - 16. Навыходе умножителя 12 Формируется зна"1цение Ьх с , а на выходе сумма"1тора 13 " значение с ы = св+Ьвс ,которое через открытую группу элементов И 2 и группу элементов ИЛИ 29подается на выход 31. С выхода регистра 1 М через открытую группу эле"ментов.И 23 и группу элементов ИЛИ 28элемент с подается на выход 30. Свыходов регистра 16 и триггера 17соответственно элемент Ьв и единицный сигнал подаются соответственнона выходы 32, и 32 вычислительногомодуля,Во втором режиме работы вычисли"телЬного модуля на вход 10 подаетсянулевой сигнал, устанавливая триггер17 в нулевое состояние. При этом от". крываются группы элементов И 19, 21,22 и 25, На входы 8, 9 и 10 подают"ся соответственно элементы сс вхи Ьщ 1, которые записываютея соответственно в регистры 1 Ь " 16. На выхо" 5867 4де умножителя 12 формируется значение Ьс , а на выходе сумматора13 - значение с ы с+ Ьс/ьк ех вкпбкоторое через открытую группу эле"ментов И 22 и группу элементов ИЛИ28 подается на выход 30, С выхода регистра 15 элемент с ьх через открытуюгруппу элементов И 25 и группу эле О ментов ИЛИ 29 подается на выход 31,С выходов регистра 16 и триггера 171соответствеййо элемент Ъи нулевойсигнал подаются соответственно на вы"ходы 32 и 32, Кроме того, вычисли тельный модуль 5 выполняет Функциюпередачи элементов с и ссоответЬхственно на выходы 31 и 30 вйцисли"тельного модуля с задержкой их наодин такт при подаце нулевого элемен О та Ъ= 0 на вход 10 1 независимо отзначения управляющего сигнала на вхо, де 10 г вычислительного модуля, т.е.1с алых с х и сзых с зкЭто используется при доставке элементов с х и 21 сз в соответствУющий .выцислительныймодуль 51, устройства.Устройство при Л = 4 и и2(Фиг. 3) работает следующим образом.Б исходном состоянии регистры 1 чЗО 16 и триггер 17 выцислительного модуля 5;1 устройства находятся в ну"левом состоянии. Организация подачиэлементов матриц Сф, Вг), В) иВ показана на Фиг. 3. На входывторой .группы 2, (х = 1,п), постояннно З 5 подаются нулевые значения, На входыпервой группы 1, (х = 1,п) после по-дачи элементов матрицы также постоянно подаются нулевые знацения.С нулевого по второй такты работы 4 Оустройства осуществляется доставкаэлементов сф и с ф соответственной 1 гв вь 1 цислительные модули 5 и 5путем подачи на входы третьей груйпы3 устройства нулевых значений Ь," ф = 0 (фиг,3, 6), С первого по це 1- )вертый такты работы .устройства аналогичным образом обеспечивается дос"тавка элементов с 1) и с ф соответа ггственно в вычислительные модули 5 56 иЙа третьем такте в выцислитейьноммодуле 5 г Формируется значение(гни сгио) + СУЮЬ ( )н ц й иНа четвертом такте в выцислитель- Ы ном модуле 5 Формируется значение(4)(Э: ")" + с(Э Ь" в вычис+ СВ ВЫЧИСлительном модуле 5, - значение Ф(7 Э (71 И + с(Э, Ь (7 В вычислительном модуле 5 - значение. ф)(г) = с"и+ с Ь"),Сгг 7 г + 7 г ггНа седьмом такте в .вычислительноммодуле 5,7 г формируется значение(4)(4)(о) + (Ъ) Ь(4) в вычис 1 с ( + сЬВ Вычислительном модуле 5 - значение. На восьмом такте в вычислительном модуле 57 Э формируется значениеа)(7),(4)(э) (Ф)лительном модуле 57 - значекие+ С 77 ф 7 гв ВЫчислительном модуле 5 а - значение(4) ( ) (4) ) (Ъ Ь 8с дг = с+ с 715 вычислительного модуля 5 уг зайи(4) (а 7)сывается значение с 4 = с 4,7 бНа десятом такте в вычислитеЛьном модуле 5,4 формируется значениеЖ(7) (4) (э) (4)с г =с +с г Ьгв Регистр 15 вычислительного модуля 5 запи(4) (а)г) сывается значение с г = св регистр 15 вычислительного модуля(а) (а)(7)значение с гс,в регистр 15 вычислительного модуля 5 г( . значение с(а)которое подается на44выход второй группы 7 устройства.На одиннадцатом такте значение с записывается в регистр 15 вы(4)7%числительного модуля 51, значение с( ) - в регистр 15 вычислительного4 г(а)модуля 5 гг значение с 7 " в регистр 15 вычислительного модуля 54которое подается на выход второй группы 74 устройства,И)На двенадцатом такте значение с записывается в регистр 15 вычисли(4) телького модуля 5 гзначение с г в регистр 15 вычислительного модуля 5 которое подается на выход второй Йгруппы 7 г устройства.И)На тринадцатом такте значение с записывается в регистр 15 вычислительного модуля 5и подается на выход второй группы 7 устройства.Таким образом, с десятого по тринадцатый такты осуществляется доставка соответствующих элементов с(а)(д) = 1, 2) к соответствующим выходам второй группы 7 ( = 1, 2) устройства.При перемножении М матриц (И - нечетное) элементы с " формируются на соответствующих выходах первой группы 6; (1 = 1,и) устройства (фиг.й). формула изобретения Устройство для перемножения мат 45риц, содержащее матрицу и х и вычис"лительных модулей (и - размерностьперемножаемых матриц), причем -йикформациокный вход ( =1,и) первойгруппы входов устройства подключен к50первому информационномУ входу Ь 1)"Мго вычислительного модуля, первыиикфОрйдкионный ВыхОд (1,-го Вычислительного модуля подключен к первомуинформационному входу (,)+1)-го вы"числительного модуля= 1,и),синхровход устройства подключен ксинхровходам всех вычислительныхмодулей, о т М и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функ7 17 циональных возможностей за счет перемножения я матриц (О 3), в устройство введены 2 аф-и вычислительных модулей, причем первый информа" ционный еыход И,к)-го еыцислительноге модуля Ь щ о, 3 п) подключен к первому информационному входу (х 1+1)-го вычислительного модуля, первый информационный выход И, Зп)-го вычислительного модуля подключен к . -му выходу первой групйц выходов Устройства, "й информационный вход второй группы входов устройства подключен к второму информационному входу И, Зп)-го вычислительного мо" дуля, второй информационнцй выход Ц,Ц-го еыиислительного модуля (1 е 2,3 п) подключен к второму информационному входу (х,1-1)-го вычислительного модуля, вторые ин" Формационные оды (,1)-х вычислительных модулей образуют вторую группу выходов устройства, третья группа информационных входов которого образована третьими информаци" 35867 8онными входами п,ш)-х вычислительных модулей (ш - 1, Зп), третийинформационный выход (р,ш)-го вычислительного модуля (р,Г,п) подключен,к третьему информационному входу(р,ш)-го вычислительного модуляпричем каждый вычислительный модульвыполняет Функцию, описываемую сле-"О дующими выражениями:,К се В(1 ьюЬ+ если й " 1 е5й -,а+Ъсе=Ьесли в О,где а, Ь и с - значения соответственно на первом, втором и третьем20 информационных входах вычислитель"ного модуля на Ь"м такте, й,е и Г -, значения соответственно на первом,втором и третьем информационных выходах вычислительного модуля над (В+1)-м такте, в - значение (ш+1)-горазряда с,.Шекмар оиэводственно Заказ 1817ВНИИПИ Государственног113035 Тиражкомитета по иэоМосква, Ж, РЮ 3 йЮВаЭ йаВфйфЮфвский комбинат Подписноетениям и открытиям при ГЕНТ ССакая наб., д. 4/5 атент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1