Устройство для умножения

Устройство для умножения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЬРКтКНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

<и>997031 ф г (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 200781 (21) 3317904/18-.24

Р М g+ з с присоединением заявки ¹â€”

006 Р 7/49

Государственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150?83. Бкзллетень ¹ 6

t53 ) УДК681 ° 325 (088.8) Дата опубликования описания 150233

В.В. Роздобара, И.A. Баранов, Г. В. Крейез,.

В ..П. Пачугин и И. H. Захарчук-"

/" (72) А вторы изобретения (7i ) Заявитель (54) уСтройСтво,цЛя умНОЖЕния.2.Изобретение относится к вычисли-. тельной .технике и предназначено для умножения чисел, представленных многоразрядными двоичными параллельными кодами.

Известно устройство для умножения на два разряда множителя, содержащее регистр множимого, регистр множителя, группу элементов И, сумматор, схему управления умножением, на два разряда P1).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для умножения, содержащее регистр множимого, регистр множителя, сумматор, три элемента И и блок таблицы умножения, первый и второй входы которого соединены, с выходами двух младших разрядов регистра множителя, а первый, второй и .третий выходы блока таблицы умножения соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены к выходам регистра миожимого, а выходы элементов

И подключены к информационному входу сумматора (2).

Однако в известных устройствах для умножения невозможно умножать одновременно на два разряда множите

1 ля числа, представленные в виде мно- горазрядных параллельных "золотых" кодов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение контролеспособности устройства за счет выполнения операции умножения "золотых" кодов.. р Поставленная цель достигается тем, что устройство для умножения, содержащее регистр множимого, регистр множителя, сумматор, три группы элементов И и блок таблицы умножения, первый и второй входы которого соединены с выходами двух младших разрядов регистра множителя, а первый, второй и третий выходы блока таблицы умножения соединены соответственно с первыми входами первой, второй и третьей, группы элементов

И, вторые входы которых подключены к выходам регистров множимого, а вы.ходы групп элементов И подкЛючены к информационному входу сумматора, содержит первый и второй блоки контроля., информационные входы которых соединены соответственно с выходами регистра множимого и регистра множителя, а управляющие входы— с первым управляющим входом устрой997031 ства и с первым управляющим входом сумматора, второй управляющий вход которого соединен со вторым управляющим входом устройства, выходы блоков контроля и сумматора соединены с выходом устройства. 5

Кроме того, сумматор содержит блок коммутации, комбинационный сумматор, регистр частичных производе. ний и,блок нормализации, причем

* первый, второй и третий информаци- >О онные входй блока коммутации соединены соответственно с информационным входом сумматора, выходом регистра частичных произведений и вторым входом комбинационного сумматора, 15 первый и- второй управляющие входы блока коммутации соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами сумматора, первый и второй выходы блока коммутации"сое- 20 динены соответственно со входом комбинационного сумматора и выходом сумматора, первый выход комбинационного сумматора соединен с первым вхо:дом регистра частичных произведений, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом и информационным входом блока нормализации,, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом сумматора.

Блок контроля содержит элементы

И, количество которых равно разряд ности множимого минус единица, и элемент ИЛИ, причем первые входы Э5 элементов И подключены к управляющему входу блока, второй вход I-го элемента И подключен к третьему входу.

i-1 -ro элемента И и к 1-у информационному входу блока, выходы эле- 40 ментов И подключены к соответствую- . щим входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу блока контроля.

"Золотые" коды являются кодами степенной избыточной системы счисления с иррациональным основанием с являющимся положительным корнем уравнения х -х — 1

4+-/Г. 50 1 а.

Веса в "золотых" кодах имеют следующие свойства:

55 как в двоичной классической системе счисления, И-1 и-4. как в двоичной фибоначчиевой системе счисления.

Операции свертки, развертки, сложения, вычитания,.кодирования отрицательных чисел и основные контрольные соотношения для "золотых" кодов 65 аналогичны соответствующим операциям для кодов Фибоначчи. Операции ум". ножения и деления чисел в "золотых" кодах аналогичны соответствующим онерациям в двоичной системе счисления.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — блок-схема контроля с регистром множимого, на фиг. 3 — один разряд блока коммутации, на фиг. 4 - один разряд блока нормализации.

Устройство содержит регистр множимого 1, регистр множителя 2, три группы элементов И 3-5, блок таблицы умножения 6, сумматор 7, первый блок контроля 8, второй блок контроля 9, блок коммутации 10, комбинационный сумматор 11, регистр частичных произведений 12, блок нормализации

13. Первый и второй входы блока коммутации подключены соответственно к первому и второму управляющим входам 14 и 15 устройства. Выход сумматора и выходы первого и второго блоков контроля подключены к выходу

16 устройства.

Блок контроля 8 содержит элементы

И 17, элемент ИЛИ 18, причем число элементов И равно разрядности множимого минус единица, первые входы элементов И подключены к управляющему входу блока, выход элемента ИЛИ 18 является выходом блока контроля.

Один разряд блока коммутации 10 содержит элементы И 19-27 и элементы ИЛИ 28-30. Первые входы элементов

И 19-22 подключены к информационным входам 31-34 блока коммутации. Первые входы элементов И 23-25-соединены соответственно с первыми входами элементов И 20-22. Вторые входы элементов И;19-22 подключены к первому управляющему входу 14 устройства, вторые входы элементов И 23-25 подключены ко второму управляющему входу 15 устройства. Выходы элементов ИЛИ 28-30 являются соответственно информационными выходами 35-37 блока коммутации„

Выход элемейта И 26 подключен к выходу 16 устройства.

Один разряд блока нормализации

13 содержит элемент НЕ 38, элементы

И 39-41, элемент ИЛИ 42. Первые входы элементов И 39-41 подключены к первому управляющему входу 14 устройства. Вторые входы элементов

И 39-41 подключены соответственно к информационным входам 43, 44 и 46 блока нормализации. Третьи входы элементов И 40 и 41 подключены соответственно к информационным. входам 45 и 47 блока нормализации, четвертый вход элемента И 41 подключен .к информационному входу 48 блока нормализации. Выходы элементов ИЛИ 42 и

И 41 подключены соответственно к ин997031 формациОнным выходам 49 и 50 блока нормализации.

Устройство работает следующим образом.

В случае умножения чисел, представленных "золотыми" 1 — кодами, на первом управляющем входе 14 уст- . ройства устанавливается разрешающий потенциал, который запускает блоки контроля 8 и 9. В блоках контроля

8 и 9 происходит контроль кодов множимого и множителя на нормальность, т.е. отсутствие единиц в двух соседних разрядах кода. Если это условие не выполняется, блоки контроля выдают сигнал ошйбки на выход 16 устройства.

Если коды множимого и множителя, удовлетворяют условию нормальности, начинается процесс умножения. Два младших разряда множителй Вступают в .блок 6 таблицы умножения. Возможны три значения пары мла4аайх разрядов множителя:

00 - множимое не поступает на сумматор 7; 01 - множимое поступает в сумматор 7 через группы элементов

И 3-5 без сдвига, 10 - множимое поступает в сумматор 7 через группы элементов И 3-5 со сдвигом на 1 разряд влево.

В сумматоре 7 происходит сложение поступившего кода множимого с кодом, находящимся в регистре частичных произведений 12. Одноименные разряды

"золотых" кодов складываются по правилу, заданному таблицей

0+0 0

0+1 1

1+0= 1

1 + 1 < 1001

При сложении единиц в разрядах слагаемых возникает перенос единицы в (P +1)-й и (3 -2)-й разряды суммы е

Каждый разряд суьвитора>реализующего данный способ сложения, имеет 4 входа (а не 3, как в обычной двоичной арифметике). Однако прн сложении кодов в нормальной форме появление четырех единиц одновременно на всех входах сумматора невозможно. Поэтому для сложения "золотых" кодов используется комбинационный сумматор

11, на вход которого с блока коммутации 10 поступают преобразованные, значения слагаемых и переносов.

Схема одного 3 -го разряда блока коммутации представлена на фиг. 3 °

На вход 31 поступает перенос с (9 +2)-го разряда комбинационного сумматора 11, на входы 32 и 33 значения одноименных разрядов слагаемых соответственно с групп элементов И 3-5 и регистра частичных произведений 12, на вход 34 - перенос с (8 -1)-го разряда комбинационного сумматора 11. На выходы 3-7. блока. коммутации поступают преобразованные значения слагаемых и переносов, ко-, торые суммируются по обычным правич лам двоичной арифметики. Если на входы 32-34 одновременно. поступают три единицы, то сигнал ошибки с блока коммутации поступает на выход 16

10 устройства.

Полученная сумма в ненормализованном виде поступает с комбинационного сумматора на регистр частичных произведений 12. В блоке нормализа- .. ции 13 код, находящийся в.регистре частичных произведений, приводится к нормальной форме с помощью операции свертки

01111 †- 10011 — 10100

20 Фй ь

Схема одного f-ro разряда блока нормализации представлена на фиг. 4.

На входы 43 и 44 Г-го разряда блока нормализации поступают инверсные значения (8+2)-го и (6+1)-го разрядов регистра частичных произведений 12, на входы 45 и 46 - прямое и инверсное значение f --го разряда регистра 12, на входы 47 и 48 — .пря3О мые значения (8 -1)-r о и (В -2)-го разрядов регистра 12. На выходах 49 и 50 блока нормализации образуются. сигналы установки Г-ro разряда регистра частичных произведений соот35 ветственно в ноль. и единицу.

После приведения кода в регистре частичных произведений к нормальной форме осуществляется сдвиг содержимого регистра множителя и регистра

4О частичных произведений вправо на два разряда, и процесс умножения на очередную пару младших разрядов множителя повторяется.

Для умножения чисел в двоичной системе счисления на вторую управляющую шину 15 подается разрешающий потенциал, а на первую управляющую шину 14 — запрещающий. При этом отключаются блоки контроля 8 и 9 и блок нормализации 13. Блок коммута,ции 10 настраивается на суммирование в каждом разряде комбинационного сумматора одноименных разрядов очередного частичного произведения, накопленной суммы частичных произведе55 ний и переноса иэ пред дущего разряда комбинационного сумматора.

Введение новых блоков и связей позволяет расширить функциональные возможности устройства для умножения и умножать числа, представленные . в "золотой" системе счисления, об-. ладающей высокой ошибкообнаруживающей способностью.

При этом достигаются уменьшение

65 аппаратурных затрат в 1,4 раза по

997031! сравнению со случаем, когда умножение чисел в двоичной системе счисления и в "золотой" системе счисления выполняется в разных устройствах, повышение достоверности обрабатываемой информации за счет контроля 5 устройства при умножении чисел в

"золотой" системе счисления . Например, блоки контроля, контролирующие

40-разрядные регистры множимого и множителя, обнаруживают 99% пере- 10 ходов из разрешенной (нормальной) кодовой комбинации в любую возможную. Кроме того, контролируется процесс сложения кодов в сумматоре.

Объем .контролирующей аппаратуры 15 в предлагаемом устройстве составляет всего 7% от общих аппаратурных затрат, в то время как в известных контролируемых устройствах, использующих контроль по модулю два, объем контролирующей аппаратуры достигает 50%.

Формула изобретения 25

1. Устройство для умножения, содержащее регистр множимого, регистр множителя, сумматор, .три группы элементов И, блок умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами двух младшим разрядов регистра множителя,. а пер,вый, второй и третий выходы блока умножения соединены соответственно с первыми входами первой, второй и третьей группы элементов И, Вторые входы которых подключены к выходам регистра множимого, а выходы блоков элементов И подключены к информационному входу сумматора, о т л и - 40 ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения контролеспособности устройства за счет выполнения .операции умножения "золотых" кодов, уст- 45 ройство содержит первый и второй блоки контроля, информационные входы которых соединены соответственно с выходами регистра множимого и регистра множителя, а управляющие входы— с первым управляющим входом сумматора, второй управляющий вход которого соединен с вторым управляющим входом устройства, выходы блоков контроля и сумматора соединены с выходом устройств а.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сумматор содержит блок коммутации, комбинационный сумматор, регистр частичных произведений и блок нормализации, причем первый, второй и третий информационные входы блока коммутации соединены соответственно с информационным входом сумматора, выходом регистра частичных произведений и вторым входом комбинационного сумматора, первый и второй управляющие входы блока коммутации соединены соответственно с первым и вторым управляющим входами сумматора, первый и второй выходы блока коммутации соединены соответственно с входом комбинационного сумматора и выходом сумматора,. первый вход.комбинационного сумматора соединен с первым входом регистра частичных произведений, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом и информационным входом блока нормализации, управляющий вход которого соединен с первым .Управляющим входом сумматора.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок контроля содержит элементы И, количество которых равно разрядности множимого минус единица, и элемент ИЛИ, причем первые входы элементов И подклюиены к управляющему входу блока, второй вход е -го элемента И подключен к третьему входу (1 +1 )-го элемента И и к -у информационному входу блока, выходы элементов И подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого подключен. к выходу блока контроля.

Источники информации, принятые Bo BHHMBHHe при экспертизе

1. Соловьев Г..Н., Арифметические устройства ЭВИ. M. "Энергия", 1978.

2. Хетагуров Я.A. и др. Основы инженерного проектирования УЦВМ.

M., "Советское радио", 1972 (прототип).

997031

Составитель Н. Захаревич

Техред К.Мыцьо

Корректор A. Гриценко

Редактор Т. Веселова

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 935/67

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4