RU2021632C1 - Divider - Google Patents

Divider Download PDF

Info

Publication number
RU2021632C1
RU2021632C1 SU5019676A RU2021632C1 RU 2021632 C1 RU2021632 C1 RU 2021632C1 SU 5019676 A SU5019676 A SU 5019676A RU 2021632 C1 RU2021632 C1 RU 2021632C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
modulo
convolution
adder
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.П. Лопато
А.А. Шостак
Original Assignee
Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин filed Critical Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин
Priority to SU5019676 priority Critical patent/RU2021632C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2021632C1 publication Critical patent/RU2021632C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Detection And Correction Of Errors (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: device has m n-bit adders 1 (m is odd number, n is even number), four modulo 2 convolution units 2-5, two comparison circuits 8, 9, and newly introduced fifth and sixth modulo 2 convolution units 6, 7 with appropriate ties. EFFECT: improved speed of parity check dividers. 4 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке быстродействующих устройств деления чисел с контролем по четности. The invention relates to computer technology and can be used in the development of high-speed devices for dividing numbers with parity.

Известно устройство для деления, построенное по однотактному принципу и содержащее mn-разрядных сумматоров m - нечетное число, n - четное число) [1] . В устройстве реализован способ деления чисел без восстановления остатков. A device for division, built on a single-cycle principle and containing mn-bit adders m is an odd number, n is an even number) [1]. The device implements a method of dividing numbers without restoring residues.

Недостатками этого устройства являются сравнительно низкое быстродействие и низкая достоверность формируемых результатов из-за большого количества используемой аппаратуры и отсутствия средств встроенного контроля. The disadvantages of this device are the relatively low speed and low reliability of the generated results due to the large number of equipment used and the lack of built-in controls.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для деления, содержащее mn-разрядных сумматоров (m+n-1 - разрядность делимого, m - нечетное число, n - четное число), два элемента сравнения и четыре узла свертки по модулю два, причем первый вход первого сумматора соединен со старшими разрядами (с первого по n-й) входа делимого устройства, разряды выхода результата, кроме старшего, каждого j-го сумматора (1≅ j ≅ m-1) и (n+j)-й разряд входа делимого устройства соединены с соответствующими разрядами первого входа (j+1)-го сумматора, вторые входы всех сумматоров подключены к входу делителя устройства, старшие разряды выходов результата j-х сумматоров группы и выход переноса из старшего разряда m-го сумматора образуют группу выходов частного устройства, выход результата m-го сумматора является выходом остатка устройства, вход инвертирования первого сумматора подключен к входу логической единицы устройства, старший разряд выхода результата каждого j-го сумматора соединен с входом инвертирования (j+1)-го сумматора, входы контрольных разрядов делимого и делителя устройства, выходы внутренних межразрядных переносов всех сумматоров и вход логической единицы устройства соединены с соответствующими входами первого узла свертки по модулю два, выход результата m-го сумматора соединен с входом второго узла свертки по модулю два, вход третьего узла свертки по модулю два подключен к входу делителя устройства, группа выходов частного устройства соединена с группой входов четвертого узла свертки по модулю два, выходы второго и четвертого узлов свертки по модулю два являются соответственно выходами контрольных разрядов остатка и частного устройства, выходы первого и второго узлов свертки по модулю два соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, первый и второй входы второго элемента сравнения соединены соответственно с входом контрольного разряда делителя устройства и выходом третьего узла свертки по модулю два, выходы первого и второго элементов сравнения образуют выход признака ошибки устройства [2]. The closest in technical essence to the present invention is a device for division, containing mn-bit adders (m + n-1 is the bit capacity of the dividend, m is an odd number, n is an even number), two comparison elements and four convolution nodes modulo two, moreover, the first input of the first adder is connected to the highest bits (from the first to the n-th) of the input of the divisible device, the bits of the output of the result, except the senior, of each j-th adder (1≅ j ≅ m-1) and (n + j) the input bit of the divisible device is connected to the corresponding bits of the first input (j + 1) -th adder, the second inputs of all adders are connected to the input of the device divider, the upper bits of the outputs of the jth adders of the group and the transfer output from the highest bit of the mth adder form the group of outputs of the private device, the output of the result of the mth adder is the output of the remainder of the device, the inverting input of the first adder is connected to the input of the logical unit of the device, the highest bit of the output result of each j-th adder is connected to the inverting input of the (j + 1) -th adder, the inputs of the control bits of the dividend and div device, the outputs of the internal inter-bit transfers of all adders and the input of the logical unit of the device are connected to the corresponding inputs of the first convolution node modulo two, the output of the result of the mth adder is connected to the input of the second convolution node modulo two, the input of the third convolution node modulo two is connected to the input of the device divider, the group of outputs of the private device is connected to the group of inputs of the fourth convolution node modulo two, the outputs of the second and fourth convolution nodes modulo two are respectively outputs the control bits of the remainder and the private device, the outputs of the first and second convolution nodes modulo two are connected respectively to the first and second inputs of the first comparison element, the first and second inputs of the second comparison element are connected respectively to the input of the control discharge of the device divider and the output of the third convolution node modulo two , the outputs of the first and second comparison elements form the output of the error sign of the device [2].

Данное устройство обеспечивает высокую достоверность формируемых в нем результатов благодаря наличию встроенных аппаратурных средств контроля по четности. This device provides high reliability of the results generated in it due to the presence of built-in hardware parity control tools.

Недостатком этого устройства является недостаточно высокое быстродействие, обусловленное тем, что формирование цифр частного производится по знаковым разрядам остатков. The disadvantage of this device is the lack of high speed, due to the fact that the formation of quotients is carried out according to the significant digits of residues.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет формирования цифр частного по переносам из знаковых разрядов остатков. The aim of the invention is to increase the speed of the device due to the formation of numbers of quotient quotient transfers from sign digits of residues.

Цель достигается тем, что в устройство для деления, содержащее mn-разрядных сумматоров (m+n-1-разрядность делимого, m - нечетное число, n - четное число), четыре узла свертки по модулю два и два элемента сравнения, причем первый вход первого сумматора соединен со старшими разрядами (с первого по n-й) входа делимого устройства, разряды выхода результата, кроме старшего, каждого j-го сумматора (1≅ j ≅ m -1) и (n+j)-й разряд входа делимого устройства соединены с соответствующими разрядами первого входа (j+1)-го сумматора, вторые входы всех сумматоров подключены к входу делителя устройства, выход результата m-го сумматора является выходом остатка устройства, входы контрольных разрядов делимого и делителя устройства, вход логической единицы устройства, выходы внутренних межразрядных переносов всех сумматоров соединены с соответствующими входами первого узла свертки по модулю два, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, вход второго узла свертки по модулю два соединен с выходом результата m-го сумматора, а выход подключен к выходу контрольного разряда остатка устройства, вход третьего узла свертки по модулю два соединен со входом делителя устройства, а выход - с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с входом контрольного разряда делителя устройства, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с выходом признака ошибки устройства, вход инвертирования первого сумматора подключен к входу логической единицы устройства, введены два узла свертки по модулю два, причем выход переноса из старшего разряда j-го сумматора соединен с входом инвертирования (j+1)-го сумматора, выходы переносов из старших разрядов всех сумматоров образуют группу выходов частного устройства, выходы переносов из старших разрядов сумматоров с первого по (m-1)-й соединены с входом четвертого узла свертки по модулю два, выход которого соединен с пятым входом первого узла свертки по модулю два и с первым входом пятого узла свертки по модулю два, второй вход которого соединен с выходом переноса из старшего разряда m-го сумматора, а выход - с выходом контрольного разряда частного устройства, выходы старших разрядов результата сумматоров с первого по (m-1)-й соединены с первым входом шестого узла свертки по модулю два, второй вход которого соединен с выходом второго узла свертки по модулю два, а выход - со вторым входом первого элемента сравнения. The goal is achieved by the fact that the division device containing mn-bit adders (m + n-1-bit divisibility, m is an odd number, n is an even number), four convolution nodes modulo two and two comparison elements, and the first input the first adder is connected to the highest bits (from the first to the n-th) of the input of the divisible device, the bits of the output of the result, except for the highest, of the jth adder (1≅ j ≅ m -1) and the (n + j) -th bit of the input of the dividend devices are connected to the corresponding bits of the first input of the (j + 1) -th adder, the second inputs of all adders are connected s to the input of the device divider, the output of the mth adder is the output of the remainder of the device, the inputs of the control bits of the dividend and device divider, the input of the logical unit of the device, the outputs of the internal interdigital transfers of all adders are connected to the corresponding inputs of the first convolution node modulo two, the output of which is connected with the first input of the first comparison element, the input of the second convolution node modulo two is connected to the output of the result of the m-th adder, and the output is connected to the output of the control discharge of the remainder The input of the third convolution node modulo two is connected to the input of the device divider, and the output to the first input of the second comparison element, the second input of which is connected to the control discharge input of the device divider, the outputs of the first and second comparison elements are connected to the output of the device error indicator, input the inverting of the first adder is connected to the input of the logical unit of the device, two nodes of convolution are introduced modulo two, and the transfer output from the high order of the j-th adder is connected to the inversion input of the (j + 1) -th sum ator, carry outputs from the senior bits of all adders form a group of outputs of the private device, carry outputs from the senior bits of adders from the first to (m-1) -th are connected to the input of the fourth convolution node modulo two, the output of which is connected to the fifth input of the first convolution node modulo two and with the first input of the fifth convolution node modulo two, the second input of which is connected to the transfer output from the highest bit of the m-th adder, and the output to the output of the control bit of the private device, the outputs of the highest bits of the result are sum Hur first to (m-1) -th are connected to the first input of the sixth node modulo two convolution, a second input coupled to an output of the second convolution node modulo two, and an output - to a second input of the first comparison element.

Заявляемое устройство содержит следующие отличительные признаки, не обнаруженные ни в одном другом из известных устройств:
1) пятый и шестой узлы свертки по модулю два;
2) выход переноса из старшего разряда каждого сумматора соединен с соответствующим разрядом выхода частного устройства, т.е. в устройстве формирование цифр частного осуществляется по переносам из старших разрядов сумматоров;
3) выход переноса из старшего разряда j-го сумматора соединен с входом инвертирования (j+1)-го сумматора;
4) выходы старших разрядов результатов сумматоров с первого по (m-1)-й соединены с первым входом шестого узла свертки по модулю два;
5) выход четвертого узла свертки по модулю два соединен с пятым входом первого узла свертки по модулю два.
The inventive device contains the following distinctive features not found in any other of the known devices:
1) the fifth and sixth convolution nodes modulo two;
2) the transfer output from the high order bit of each adder is connected to the corresponding output bit of the private device, i.e. in the device, the formation of quotients is carried out by transfers from the higher digits of the adders;
3) the transfer output from the high order of the jth adder is connected to the inverting input of the (j + 1) th adder;
4) the outputs of the senior bits of the results of the first to (m-1) -th adders are connected to the first input of the sixth convolution node modulo two;
5) the output of the fourth convolution node modulo two is connected to the fifth input of the first convolution node modulo two.

Перечисленные выше отличительные признаки в совокупности обеспечивают повышение быстродействия устройства при той же достоверности формируемых в нем результатов. The above distinguishing features together provide an increase in the speed of the device with the same reliability of the results generated in it.

Таким образом, так как в предлагаемом устройстве имеются отличительные признаки, отсутствующие во всех известных аналогах и благодаря которым обеспечивается достижение поставленной цели, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Thus, since the proposed device has distinctive features that are absent in all known analogues and due to which the achievement of the goal is achieved, that the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для деления; на фиг.2 - для m=3 и n=4 реализация устройства в виде итеративной сети без аппаратуры контроля; на фиг.3 - структура ячейки итеративной сети; на фиг.4 - два примера, поясняющие деление чисел в исправном и неисправном устройстве, изображенном на фиг.2. Figure 1 shows the structural diagram of a device for dividing; figure 2 - for m = 3 and n = 4, the implementation of the device in the form of an iterative network without monitoring equipment; figure 3 - cell structure of the iterative network; figure 4 - two examples explaining the division of numbers in a working and faulty device depicted in figure 2.

Устройство для деления чисел (фиг.1) содержит mn-разрядных сумматоров (n+m-1 разрядность делимого, m - нечетное число, n - четное число) 11-1m, узлы 2-7 свертки по модулю два с первого по шестой соответственно, первый 8 и второй 9 элементы сравнения, вход 101 n старших разрядов делимого устройства, вход 102 (m-1) младших разрядов делимого устройства, вход 11 - делителя устройства, вход 12 логической единицы устройства, вход 13 контрольного разряда делимого устройства, вход 14 контрольного разряда делителя устройства, выход 15 частного устройства, выход 16 контрольного разряда частного устройства, выход 17 остатка устройства, выход 18 контрольного разряда остатка устройства, выход 19 признака ошибки устройства, выходы 201-20m (n-1) младших разрядов результата сумматоров 11-1m соответственно, выходы 211-21m старших разрядов результатов сумматоров 11-1m соответственно, выходы 221-22m внутренних межразрядных переносов сумматоров 11-1m соответственно, выходы 231-23m переносов из старших разрядов сумматоров 11-1m соответственно.The device for dividing numbers (Fig. 1) contains mn-bit adders (n + m-1 bit divisible, m is an odd number, n is an even number) 1 1 -1 m , nodes 2-7 convolution modulo two from the first to sixth, respectively, the first 8 and second 9 comparison elements, input 10 1 n high order of the divisible device, input 10 2 (m-1) low order of the divisible device, input 11 - device divider, input 12 of the logical unit of the device, input 13 of the control bit of the dividend devices, input 14 of the control discharge of the device divider, output 15 of the private device, output 16 of the control Private compression discharge device, the output device 17, a residue discharge outlet 18 of control device residue, yield 19 feature a device error, yield: 20 1 -20 m (n-1) LSBs result adders 1 1 -1 m respectively, yield 21 1 -21 m senior bits of the results of adders 1 1 -1 m respectively, outputs 22 1 -22 m of internal inter-bit transfers of adders 1 1 -1 m, respectively, outputs 23 1 -23 m transfers from the senior bits of adders 1 1 -1 m, respectively.

Первый вход сумматора 11 соединен с входом 101 n старших разрядов делимого устройства, разряды выхода результата, кроме старшего, сумматора 1j (1≅j≅m-1) и (n+j)-й разряда входа делимого устройства (он подается на вход 102 устройства) соединены с соответствующими разрядами первого входа сумматора 1j+1, вторые входы сумматоров 11-1m подключены к входу 11 делителя устройства, выход результата (выходы 20m и 21m) сумматора 1m является выходом 17 остатка устройства, входы 13, 14 контрольных разрядов соответственно делимого и делителя, вход 12 логической единицы устройства и выходы 221-22m внутренних межразрядных переносов сумматоров 11-1m соединены с соответствующими входами первого узла 2 свертки по модулю два, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, вход второго узла 3 свертки по модулю два соединен с выходом результата (выходы 20m и 21m) сумматора 1m, а выход подключен к выходу 18 контрольного разряда остатка устройства, вход третьего узла 4 свертки по модулю два соединен с входом 11 делителя устройства, а выход - с первым входом второго элемента 9 сравнения, второй вход которого соединен с входом 14 контрольного разряда делителя устройства, выходы элементов 8, 9 сравнения соединены с выходом 19 признака ошибки устройства, вход инвертирования сумматора 11 соединен с входом 12 логической единицы устройства, выход 23j переноса из старшего разряда сумматора 1j соединен с входом инвертирования сумматора 1j+1, выходы 231-23m переносов из старших разрядов сумматоров 11-1m образуют группу выходов 15 частного устройства, выходы 231-23m-1 переносов из старших разрядов сумматоров 11-1m-1 соединены с входом четвертого узла 5 свертки по модулю два, выход которого соединен с пятым входом первого узла 2 свертки по модулю два и с первым входом пятого узла 6 свертки по модулю два, второй вход которого соединен с выходом 23m переноса из старшего разряда сумматора 1m, а выход - с выходом 16 контрольного разряда частного устройства, выходы 211-21m-1 старших разрядов результатов сумматоров 11-1m-1 соединены с первым входом шестого узла 7 свертки по модулю два, второй вход которого соединен с выходом второго узла 3 свертки по модулю два, а выход - со вторым входом первого элемента 8 сравнения.The first input of the adder 1 1 is connected to the input 10 1 n of the highest bits of the divisible device, the bits of the output of the result, except for the highest, of the adder 1j (1≅j≅m-1) and the (n + j) th bit of the input of the divisible device (it is fed to input 10 2 of the device) are connected to the corresponding bits of the first input of the adder 1 j + 1 , the second inputs of the adders 1 1 -1 m are connected to the input 11 of the device divider, the result output (outputs 20 m and 21 m ) of the adder 1 m is the output 17 of the remainder of the device , inputs 13, 14 of the control bits of the dividend and divider, respectively, input 12 of the logical unit devices and outputs 22 1 -22 m of internal inter-bit transfers of adders 1 1 -1 m connected to the corresponding inputs of the first node 2 convolution modulo two, the output of which is connected to the first input of the first comparison element, the input of the second node 3 convolution modulo two is connected to the output result (outputs 20 m and 21 m ) of the adder 1 m , and the output is connected to the output 18 of the control discharge of the remainder of the device, the input of the third node 4 convolution modulo two is connected to the input 11 of the device divider, and the output to the first input of the second comparison element 9, the second entrance is th connected to the input 14 of the control discharge divider device outputs elements 8, 9 comparisons are connected to the output 19, device error flag, the input of inverting adder 11 is connected to the input 12 of the logical device units, yield 23 j transfer from MSB of adder 1 j is connected to the input of inverting adder 1 j + 1 , outputs 23 1 -23 m transfers from the upper digits of the adders 1 1 -1 m form a group of outputs 15 of the private device, outputs 23 1 -23 m-1 transfers from the upper digits of the adders 1 1 -1 m-1 are connected with the input of the fourth node 5 convolution modulo two, the output of which is connected to the fifth input of the first node 2 convolution modulo two and with the first input of the fifth node 6, convolution modulo two, the second input of which is connected to the output 23 m transfer from the senior discharge of the adder 1 m , and the output to the output 16 control bits of a private device, outputs 21 1 -21 m-1 of the highest bits of the results of adders 1 1 -1 m-1 are connected to the first input of the sixth node 7 convolution modulo two, the second input of which is connected to the output of the second node 3 convolution modulo two , and the output with the second input of the first element 8 is compared i.

Рассмотрим назначение и реализацию узлов и элементов устройства. Сумматоры 11-1m n-разрядные (m - нечетное число, n - четное число) двоичные комбинационного типа. Они соединены между собой, с входами и выходами устройства таким образом, что образуют однотактный матричный делитель, реализующий способ деления без восстановления остатков. В зависимости от значения управляющего сигнала на входе инвертирования сумматора информация, подаваемая на его второй вход с входа 11 делителя устройства, либо инвертируется (если значение предыдущего остатка положительное), либо проходит без изменения (если значение предыдущего остатка отрицательное). Одновременно с инвертированием информации на вход переноса сумматора подается сигнал логической единицы, что обеспечивает подачу делителя в сумматор в дополнительном коде. Таким образом, каждый сумматор 11-1m является сумматором с управляемым инвертором на втором входе. Перенос в сумматорах 11-1m может быть организован любым способом.Consider the purpose and implementation of the nodes and elements of the device. Adders 1 1 -1 m n-bit (m is an odd number, n is an even number) binary combination type. They are interconnected with the inputs and outputs of the device in such a way that they form a single-cycle matrix divider that implements the division method without restoring residues. Depending on the value of the control signal at the inverting input of the adder, the information supplied to its second input from the input 11 of the device divider is either inverted (if the value of the previous remainder is positive) or passes unchanged (if the value of the previous remainder is negative). Simultaneously with inverting the information, a logic unit signal is supplied to the adder transfer input, which ensures the supply of a divider to the adder in an additional code. Thus, each adder 1 1 -1 m is an adder with a controlled inverter at the second input. The transfer in adders 1 1 -1 m can be arranged in any way.

На фиг.2 для m=3 и n=4 показана реализация однотактного матричного делителя без восстановления остатков (на фиг.1 он образован сумматорами 11-1m с соответствующими связями) в виде итеративной сети. В нем осуществляется деление делимого Х=Хо1Х2Х3Х4Х5 на делитель Y=0,Y1Y2Y3, в результате получается частное Z= Z0; Z1Z2 и сдвинутый на два разряда влево остаток R= R0,R1R2R3 (истинный остаток равен Р/4). Предполагается, что делимое и делитель положительные числа, причем делитель 1/2≅Y≅1, делимое Х≅2Y.In Fig. 2, for m = 3 and n = 4, an implementation of a single-cycle matrix divider without recovery of residuals is shown (in Fig. 1 it is formed by adders 1 1 -1 m with corresponding connections) in the form of an iterative network. It divides the dividend X = X o , X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 by the divisor Y = 0, Y 1 Y 2 Y 3 , resulting in the quotient Z = Z 0 ; Z 1 Z 2 and shifted by two digits to the left, the remainder R = R 0, R 1 R 2 R 3 (the true remainder is P / 4). It is assumed that the divisor and divisor are positive numbers, with the divisor 1 / 2≅Y≅1 divisible by X≅2Y.

В сети используются ячейки 24 одного типа. Ячейка 24 (фиг.3) содержит двухвходовой элемент 25 сложения по модулю два и одноразрядный двоичный сумматор 26. Если в качестве сумматора 26 использовать одноразрядный двоичный сумматор с функциональной зависимостью суммы от переноса, то в предлагаемом устройстве для деления аппаратурой контроля по четности будут обнаруживаться все ошибки результата, вызываемые одиночной неисправностью устройства или одиночной ошибкой во входных данных. Функционирование сумматора с функциональной зависимостью суммы от переноса описывается следующими логическими выражениями:
Сi=GiiСi+1,
S f i = fi⊕ Ci=

Figure 00000002
(Ti+Ci+1)⊕ Ci, где Сi и Sf i - перенос и сумма сумматора соответственно;
GiiВi - функция генерации переноса;
Тiii - функция транзита переноса;
Аiii+1 - разрядные слагаемые сумматора.The network uses cells 24 of the same type. Cell 24 (figure 3) contains a two-input addition element 25 modulo two and a single-bit binary adder 26. If as an adder 26 to use a single-bit binary adder with a functional dependence of the sum on the transfer, then in the proposed device for dividing the equipment for parity will be detected all result errors caused by a single device malfunction or a single error in the input data. The operation of the adder with the functional dependence of the amount of transfer is described by the following logical expressions:
C i = G i + T i C i + 1 ,
S f i = f i ⊕ C i =
Figure 00000002
(T i + C i + 1 ) ⊕ C i , where C i and S f i are the carry and sum of the adder, respectively;
G i = A i B i - transfer generation function;
T i = A i + B i - transfer transit function;
And i , B i , C i + 1 - bit terms of the adder.

Как и в устройстве-прототипе сумматор может быть реализован на трех элементах 2И, одном элементе 3И, трех элементах 2 ИЛИ, одном элементе НЕ и одном двухвходовом элементе сложения по модулю два. As in the prototype device, the adder can be implemented on three elements 2I, one element 3I, three elements 2 OR, one element NOT and one two-input element of addition modulo two.

Первый узел 2 свертки по модулю два формирует значение
P2=Px⊕ Py⊕ 1⊕

Figure 00000003
P
Figure 00000004
Ck, где Рхy - контрольные разряды (четности)делимого и делителя соответственно;
РСk - четность внутренних межразрядных переносов (переносов из (n-1) младших разрядов) К-ого сумматора;
Figure 00000005
Figure 00000006
- знак суммирования по модулю два;
Сk - значение переноса из старшего разряда (внешнего переноса) k-ого сумматора.The first convolution node 2 modulo two forms a value
P 2 = P x ⊕ P y ⊕ 1⊕
Figure 00000003
P
Figure 00000004
C k , where P x , P y - control bits (parity) of the dividend and divider, respectively;
Р Сk - parity of internal inter-bit transfers (transfers from (n-1) lower digits) of the K-th adder;
Figure 00000005
Figure 00000006
- a summation sign modulo two;
With k - the value of the transfer from the high order (external transfer) of the k-th adder.

Второй узел 3 свертки по модулю два формирует значение контрольного разряда остатка устройства. Третий узел 4 свертки по модулю два формирует значение контрольного разряда делителя, поступившего на входы сумматоров 11-1m и на вход 11 устройства. Четвертый узел 5 свертки по модулю два формирует значение четности переносов из старших разрядов сумматоров с первого по (m-1)-й. Пятый узел 6 свертки по модулю два формирует контрольный разряд частичного устройства.The second convolution unit 3 modulo two forms the value of the control discharge of the remainder of the device. The third convolution unit 4 modulo two forms the value of the control discharge of the divider received at the inputs of the adders 1 1 -1 m and at the input 11 of the device. The fourth convolution node 5, modulo two, forms the parity value of the transfers from the higher bits of the adders from the first to the (m-1) th. The fifth convolution unit 6 modulo two forms a control discharge of a partial device.

Шестой узел 7 свертки по модулю два формирует значение
P7 =

Figure 00000007
Sk⊕ PR, где Sk - значение суммы старшего разряда k-го сумматора;
РR - значение контрольного разряда остатка устройства.The sixth node 7 of the convolution modulo two forms a value
P 7 =
Figure 00000007
S k ⊕ P R , where S k is the value of the sum of the highest order of the k-th adder;
P R is the value of the control discharge of the remainder of the device.

Первый элемент 8 сравнения осуществляет проверку равенства
Р27, которое должно выполняться при правильном выполнении операции.
The first comparison element 8 checks for equality
P 2 = P 7 , which should be performed when the operation is completed correctly.

Таким образом, второй элемент 9 сравнения совместно с третьим узлом 4 свертки по модулю два осуществляет контроль поступления делителя на вторые входы сумматоров 11-1m. Узлы 2,3,5 и 7 свертки по модулю два и первый элемент 8 сравнения осуществляют контроль по четности правильности выполнения операции деления.Thus, the second comparison element 9, together with the third convolution node 4 modulo two, controls the receipt of the divider at the second inputs of the adders 1 1 -1 m . Nodes 2,3,5 and 7 of the convolution modulo two and the first element 8 of the comparison control the parity of the correct execution of the division operation.

Устройство работает следующим образом. После подачи на входы 101 и 102 устройства делимого, а на вход 11 - делителя, в устройстве начинается вычислительный процесс определения частного и остатка по способу без восстановления остатков. После завершения в устройстве вычислительного процесса на его выходах 15 и 17 образуются частное и остаток соответственно, а на выходах 16 и 18 формируются значения контрольных разрядов частного и остатка соответственно. Одновременно с выполнением в устройстве операции деления чисел на выходах 221-22m сумматоров 11-1m образуются внутренние межразрядные переносы, которые поступают на вход первого узла 2 свертки по модулю два, на который подаются значения контрольных разрядов делимого, делителя и сигнал логической единицы с входов 13, 14 и 12 устройства соответственно. С выхода четвертого узла 5 свертки по модулю два на пятый вход узла 2 подается значение четности переносов из старших разрядов сумматоров с первого по (m-1)-й. Сформированное на втором узле 3 свертки по модулю два значение четности остатка Р3 суммируется по модулю два на шестом узле 7 свертки по модулю два со значениями сумм старших разрядов сумматоров с первого по (m-1)-й. Значения, полученные на выходах узлов 2 и 7 свертки по модулю два, сравниваются между собой на первом элементе 8 сравнения. При несовпадении этих значений на выходе 19 устройства вырабатывается сигнал ошибки.The device operates as follows. After filing a divisible device at inputs 10 1 and 10 2 , and a divisor at input 11, the computing process of determining the quotient and remainder in the device begins using the method without restoring residues. After completion of the computing process in the device, at its outputs 15 and 17, the quotient and remainder are formed, respectively, and at the outputs 16 and 18, the values of the control bits of the quotient and remainder are formed, respectively. Simultaneously with the operation of the device for dividing the numbers at the outputs 22 1 -22 m of adders 1 1 -1 m , internal inter-bit transfers are formed, which are fed to the input of the first node 2 of the convolution modulo two, to which the values of the control bits of the divisible, divider and logical signal are supplied units from the inputs 13, 14 and 12 of the device, respectively. From the output of the fourth node 5 of the convolution modulo two to the fifth input of node 2, the parity value of the transfers from the upper digits of the adders from the first to the (m-1) -th is supplied. The parity value of the remainder P 3 formed on the second node 3 of the convolution modulo two is summed modulo two on the sixth node 7 of the convolution modulo two with the values of the sums of the highest digits of the adders from the first to (m-1) th. The values obtained at the outputs of convolution nodes 2 and 7 modulo two are compared with each other on the first comparison element 8. If these values do not match, an error signal is generated at the device output 19.

Если сумматоры 11-1m построены на одноразрядных двоичных сумматорах с функциональной зависимостью суммы от переноса, то в предлагаемым устройстве аппаратурой контроля по четности будут обнаруживаться все ошибки результата, вызываемые одиночной неисправностью устройства. Обеспечивается также обнаружение всех ошибок, вызываемых одиночной ошибкой в делимом на входах 101 и 102 устройства. Для обнаружения одиночных ошибок в делителе, которые могут привести к необнаруживаемому классу ошибок в работе устройства, предусмотрен контроль по четности поступления делителя на вход 11 устройства и на входы сумматоров 11-1m с помощью третьего узла 4 свертки по модулю два и второго элемента 9 сравнения.If the adders 1 1 -1 m are built on single-bit binary adders with a functional dependence of the sum on the transfer, then in the proposed device, the parity monitoring equipment will detect all errors of the result caused by a single device malfunction. It also provides detection of all errors caused by a single error divisible at the inputs 10 1 and 10 2 of the device. To detect single errors in the divider, which can lead to an undetectable class of errors in the operation of the device, there is a check for the parity of the arrival of the divider to the input 11 of the device and to the inputs of the adders 1 1 -1 m using the third convolution node 4 modulo two and the second element 9 comparisons.

На фиг. 4 приведены два числовых примера, подтверждающие правильность функционирования предлагаемого устройства для деления. Примеры рассмотрены применительно к итеративной сети, изображенной на фиг.2 в предположении, что делимое Х=1,00101, делитель Y=0,111. В случае правильного деления частное Z=1,01, сдвинутый на два разряда влево остаток R=0,010 (истинное значение остатка равно R=0,00010). На фиг.4,а поясняется деление чисел в исправном устройстве, на фиг.4,б - в неисправном. Предполагается, что неисправность устройства обусловлена наличием константной единицы на выходе переноса сумматора 26 ячейки 24, заштрихованной на фиг.2. Точка на фиг.4 указывает образование внутреннего межразрядного переноса, значение которого равно единице и который учитывается при предсказании четности остатка. In FIG. 4 shows two numerical examples, confirming the correct functioning of the proposed device for division. Examples are considered with reference to the iterative network depicted in FIG. 2 under the assumption that the dividend is X = 1.00101, the divisor is Y = 0.111. In the case of the correct division, the quotient Z = 1.01 shifted by two digits to the left, the remainder R = 0.010 (the true value of the remainder is R = 0.00010). Figure 4, a explains the division of numbers in a working device, in figure 4, b - in a faulty one. It is assumed that the malfunction of the device is due to the presence of a constant unit at the transfer output of the adder 26 of the cell 24, hatched in figure 2. The point in FIG. 4 indicates the formation of an internal inter-bit transfer, the value of which is unity and which is taken into account when predicting the remainder parity.

Знаком * обозначено образование единичного переноса из старшего разряда сумматора (внешнего переноса сумматора), который формирует единицу в соответствующем разряде частного. The * sign indicates the formation of a unit transfer from the high order of the adder (external adder transfer), which forms a unit in the corresponding category of the quotient.

Проводится сравнение предлагаемого устройства и устройства-прототипа по скорости деления чисел. A comparison of the proposed device and the prototype device by the speed of division of numbers.

В устройстве-прототипе [2] цифры частного формируются по инверсным значениям сумм старших разрядов сумматоров 11-1m и управление инвертированием делителя в сумматорах осуществляется инверсным значением сумм старших разрядов соответствующих сумматоров. Поэтому применительно к итеративной сети на фиг.2 прототипа время деления чисел равно
ТД=3(3 τ +3 τ +2.2 τ +6 τ)=48 τ .
In the prototype device [2], the digits of the quotient are generated by the inverse values of the sums of the upper digits of the adders 1 1 -1 m and the inversion of the divider in the adders is controlled by the inverse value of the sums of the highest digits of the corresponding adders. Therefore, in relation to the iterative network in figure 2 of the prototype, the time of division of numbers is
T D = 3 (3 τ +3 τ +2 . 2 τ +6 τ) = 48 τ.

В предлагаемом устройстве цифры частного формируются по переносам из старших разрядов сумматоров 11-1m и управление инвертированием делителя в сумматорах осуществляется переносами из старших разрядов соответствующих сумматоров. Поэтому применительно к итеративной сети на фиг.2 время деления чисел равно
ТД=3(3 τ +3 τ +2.2 τ +2 τ )=36 τ .
In the proposed device, the digits of the quotient are formed by transfers from the upper digits of the adders 1 1 -1 m and the inverting of the divider in the adders is controlled by transfers from the senior digits of the corresponding adders. Therefore, in relation to the iterative network in figure 2, the time of division of numbers is
T D = 3 (3 τ +3 τ +2 . 2 τ +2 τ) = 36 τ.

Сравнивая времена выполнения операции, получим, что в предлагаемом устройстве быстродействие увеличилось на 25%. Comparing the execution time of the operation, we find that in the proposed device, the speed increased by 25%.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства для деления чисел в сравнении с известным заключается в более высоком быстродействии (на 25%) при сохранении той же достоверности формируемых результатов. The technical and economic advantage of the proposed device for dividing numbers in comparison with the known one consists in higher speed (by 25%) while maintaining the same reliability of the generated results.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ, содержащее m n-разрядных сумматоров (n + m - 1 - разрядность делимого, m-нечетное число, n-четное число), четыре узла свертки по модулю два и два элемента сравнения, причем первый вход первого сумматора соединен с входом старших разрядов (с первого по n-й) делимого устройства, выход разрядов результата, кроме старшего, каждого j-го сумматора (1 ≅ j ≅ m - 1) и вход (n + j)-го разряда делимого устройства соединены с первым входом соответствующих разрядов (j + 1)-го сумматора, вторые входы всех сумматоров подключены к входу делителя устройства, выход результата m-го сумматора является выходом остатка устройства, входы контрольных разрядов делимого и делителя устройства, вход логической единицы устройства, выходы внутренних межразрядных переносов всех сумматоров соединены с соответствующими входами первого узла свертки по модулю два, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, вход второго узла свертки по модулю два соединен с выходом результата m-го сумматора, а выход второго узла свертки по модулю два подключен к выходу контрольного разряда остатка устройства, вход делителя которого соединен с входом третьего узла свертки по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с входом контрольного разряда делителя устройства, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с выходом признака ошибки устройства, вход инвертирования первого сумматора соединен с входом логической единицы устройства, отличающееся тем, что в устройство введены два узла свертки по модулю два, причем выход переноса из старшего разряда j-го сумматора соединен с входом инвертирования (j + 1)-го сумматора, выходы переносов из старших разрядов всех сумматоров образуют группу выходов частного устройства, выходы переносов из старших разрядов сумматоров с первого по (m - 1)-й соединены с входом четвертого узла свертки по модулю два, выход которого соединен с пятым входом первого узла свертки по модулю два и с первым входом пятого узла свертки по модулю два, второй вход которого соединен с выходом переноса из старшего разряда m-го сумматора, а выход пятого узла свертки по модулю два соединен с выходом контрольного разряда частного устройства, выходы старших разрядов результатов сумматоров с первого по (m - 1)й соединены с первым входом шестого узла свертки по модулю два, второй вход которого соединен с выходом второго узла свертки по модулю два, а выход шестого узла свертки по модулю два соединен с вторым входом первого элемента сравнения. DEVICE FOR DIVISION, containing m n-bit adders (n + m - 1 - bit divisibility, m-odd number, n-even number), four convolution nodes modulo two and two comparison elements, the first input of the first adder connected to the input the highest digits (from the first to the n-th) of the divisible device, the output of the digits of the result, except for the senior, of each j-th adder (1 ≅ j ≅ m - 1) and the input of the (n + j) -th bit of the divisible device are connected to the first input corresponding bits of the (j + 1) -th adder, the second inputs of all adders are connected to the input of the device divider two, the output of the result of the mth adder is the output of the remainder of the device, the inputs of the control bits of the dividend and device divider, the input of the logical unit of the device, the outputs of the internal interdigital transfers of all adders are connected to the corresponding inputs of the first convolution node modulo two, the output of which is connected to the first input of the first comparison element, the input of the second convolution node modulo two is connected to the output of the result of the m-th adder, and the output of the second convolution node modulo two is connected to the output of the control discharge of the core a device, the input of the divider of which is connected to the input of the third convolution unit modulo two, the output of which is connected to the first input of the second comparison element, the second input of which is connected to the input of the control discharge of the device divider, the outputs of the first and second comparison elements are connected to the output of the device error indicator, the inverting input of the first adder is connected to the input of the logical unit of the device, characterized in that two nodes of the convolution modulo two are introduced into the device, the transfer output from the highest order j- of the adder is connected to the inverting input of the (j + 1) adder, the carry outputs from the high bits of all adders form a group of outputs of the private device, the carry outputs from the high bits of the first to (m - 1) th adders are connected to the input of the fourth convolution node modulo two, the output of which is connected to the fifth input of the first convolution node modulo two and to the first input of the fifth convolution node modulo two, the second input of which is connected to the transfer output from the highest bit of the m-th adder, and the output of the fifth convolution node modulo two soy dynamin with the output of the control bit of the private device, the outputs of the senior bits of the results of the first to (m - 1) th adders are connected to the first input of the sixth convolution node modulo two, the second input of which is connected to the output of the second convolution node modulo two, and the output of the sixth node convolution modulo two is connected to the second input of the first comparison element.
SU5019676 1991-07-15 1991-07-15 Divider RU2021632C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5019676 RU2021632C1 (en) 1991-07-15 1991-07-15 Divider

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5019676 RU2021632C1 (en) 1991-07-15 1991-07-15 Divider

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2021632C1 true RU2021632C1 (en) 1994-10-15

Family

ID=21593126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5019676 RU2021632C1 (en) 1991-07-15 1991-07-15 Divider

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2021632C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Dean K. J. Cellular arraus for binary division - Proc. Jnst. Elec. Eneg, 1970, 117, N5, p.917-920, рис.7. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1711153, кл. G 06F 7/52, 1989. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ercegovac et al. Fast multiplication without carry-propagate addition
Avizienis Arithmetic error codes: Cost and effectiveness studies for application in digital system design
Jou et al. Fault-tolerant matrix arithmetic and signal processing on highly concurrent computing structures
Patel et al. Concurrent error detection in ALU's by recomputing with shifted operands
Laws et al. A cellular-array multiplier for GF (2 m)
US4489393A (en) Monolithic discrete-time digital convolution circuit
Avizienis Arithmetic algorithms for error-coded operands
US5018093A (en) High performance self-checking adder having small circuit area
Noufal et al. A CAD framework for generating self-checking multipliers based on residue codes
Sparmann et al. On the effectiveness of residue code checking for parallel two's complement multipliers
Fisher et al. Design of the PSC: A programmable systolic chip
Nicolaidis et al. Fault-secure parity prediction booth multipliers
Dadda On serial-input multipliers for two's complement numbers
US4187500A (en) Method and device for reduction of Fibonacci p-codes to minimal form
US3293418A (en) High speed divider
JPH10505929A (en) Digital arithmetic circuit
RU2021632C1 (en) Divider
Dutt et al. REMOD: A new methodology for designing fault-tolerant arithmetic circuits
Johnson A digital quarter square multiplier
Takagi et al. On-line error-detectable high-speed multiplier using redundant binary representation and three-rail logic
Anderson Multiple match resolvers: A new design method
Lo et al. Berger check prediction for array multipliers and array dividers
US10992314B2 (en) Residue number systems and methods for arithmetic error detection and correction
Datta Multiple addition and prefix sum on a linear array with a reconfigurable pipelined bus system
He et al. Stochastic circuit design based on exact synthesis