RU2131617C1 - Optical digital paging fixed-point multiplier - Google Patents

Optical digital paging fixed-point multiplier Download PDF

Info

Publication number
RU2131617C1
RU2131617C1 RU98112703A RU98112703A RU2131617C1 RU 2131617 C1 RU2131617 C1 RU 2131617C1 RU 98112703 A RU98112703 A RU 98112703A RU 98112703 A RU98112703 A RU 98112703A RU 2131617 C1 RU2131617 C1 RU 2131617C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
input
output
unit
multiplier
Prior art date
Application number
RU98112703A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Вербовецкий
Original Assignee
Вербовецкий Александр Александрович
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 Вербовецкий Александр Александрович filed Critical Вербовецкий Александр Александрович
Priority to RU98112703A priority Critical patent/RU2131617C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2131617C1 publication Critical patent/RU2131617C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: device uses original algorithm for algebraic multiplication of pages of fixed point numbers and usage of original methods and connection s and transmission of operand pages, original operand shift circuits in digital adder, and circuits of unit which calculates signs of product. Device has input optical register for multiplicand, which has sign bits and main bits, optical connection unit, optical unit for calculation of sign of product, optical connection units, unit of optical gates, optical connection unit, optical digital adder, which has main and sign bits and additional bit, optical unit for additional single bit, optical connection unit, controlled shift register for factor, which has sign and main bits, bit optical gates, optical connection units, output optical register, which has sign and main bits respectively. EFFECT: increased reliability, simplified design, increased functional capabilities due to execution of operations in algebraic representation. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в различных вычислительных устройствах при обработке информации в разнообразных радиолокационных, радионавигационных и вычислительных системах как наземного, так и бортового базирования. The invention relates to electronics and can be used in various computing devices when processing information in a variety of radar, radio navigation and computer systems, both ground and airborne.

Известен оптический страничный преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства [1], содержащий светообъединители, коллимирующие объективы, оптически управляемый транспарант, фокусирующие блоки, сдвигающий блок, формирователь пучков, поляризационный светоделитель, формирователь кода нулей, призменный отражатель, управляемый светопереключатель, блоки оптической связи, блок формирования кода единиц, управляемые светообъединители, оптический сумматор, блок памяти, блок формирования пучков, управляемый поликубический мультипликатор, блок обратной связи, корректирующий объектив, фотоприемный блок и блок управления. Основными недостатками данного устройства являются относительно невысокая надежность, сложность и громоздкость, а также невозможность выполнения операций с учетом знаков операндов. Known optical page converter for optoelectronic storage device [1], containing light combiners, collimating lenses, optically controlled transparency, focusing blocks, a shifting unit, a beam shaper, a polarizing beam splitter, a zero code shaper, a prism reflector, a controlled light switch, optical communication units, a forming unit unit code, controlled light combiners, optical adder, memory unit, beam forming unit, controlled polycubic mu tiplikator feedback unit correcting lens, a light receiving unit and control unit. The main disadvantages of this device are the relatively low reliability, complexity and cumbersomeness, as well as the inability to perform operations taking into account the signs of the operands.

Наиболее близким к предлагаемому является оптический умножитель [2], содержащий оптический регистр множимого, вход которого является входом страницы множимых в оптическом цифровом страничном умножителе с фиксированной точкой и оптический цифровой сумматор. Основными недостатками данного устройства являются относительно невысокая надежность и сложность, а также невозможность выполнения операций с учетом знаков операндов. Closest to the proposed one is an optical multiplier [2], containing an optical register of the multiplier, the input of which is the input of the page of the multipliers in the fixed-point optical digital page multiplier and an optical digital adder. The main disadvantages of this device are the relatively low reliability and complexity, as well as the inability to perform operations taking into account the signs of the operands.

Техническим результатом является повышение надежности и упрощения устройства, а также расширение его функциональных возможностей за счет выполнения операций в алгебраической форме. The technical result is to increase the reliability and simplification of the device, as well as expanding its functionality by performing operations in algebraic form.

Это достигается тем, что в оптический цифровой страничный умножитель с фиксированной точкой, содержащий оптический регистр множимого, вход которого является входом страницы множимых в оптическом цифровом страничном умножителе с фиксированной точкой и оптический цифровой сумматор введены оптический сдвиговый регистр множителя, блок оптических вентилей, оптический блок дополнительного единичного разряда, управляемый оптический переключатель, разрядный оптический вентиль, оптический блок определения знака произведения, выходной оптический регистр, узлы оптической связи с первого по девятый, причем выход оптического регистра множимого через первый узел оптической связи оптически связан с оптическим входом блока оптических вентилей, оптический выход которого через второй узел оптической связи оптически связан со входом основных разрядов первого входа оптического цифрового сумматора, вход дополнительного разряда первого входа которого оптически связан с выходом оптического блока дополнительного единичного разряда, выход оптического цифрового сумматора через третий узел оптической связи оптически связан с оптическим входом управляемого оптического переключателя, первый выход которого через четвертый узел оптической связи оптически связан со вторым входом оптического цифрового сумматора, второй выход управляемого оптического переключателя через пятый узел оптической связи оптически связан со входом основных разрядов выходного оптического регистра, вход знаковых разрядов которого через шестой узел оптической связи оптически связан с выходом оптического блока определения знака произведения, первый вход которого через седьмой узел оптической связи оптически связан с выходом знаковых разрядов оптического регистра множимого, второй вход оптического блока определения знака произведения через восьмой узел оптической связи оптически связан со входом знаковых разрядов оптического сдвигового регистра множителя, вход которого является входом страницы множителей в оптическом цифровом страничном умножителе с фиксированной точкой, выход младшего разряда оптического сдвигового регистра множителя через последовательно расположенные и оптически связанные разрядный оптический вентиль и девятый узел оптической связи оптически связан с управляемым входом блока оптических вентилей, выход выходного оптического регистра является выходом страницы произведений оптического цифрового страничного умножителя с фиксированной точкой. This is achieved by the fact that an optical shift multiplier register, an optical gate unit, an additional optical unit are introduced into the optical fixed-point digital page multiplier containing the optical register of the multiplier, the input of which is the input of the multiplier page in the fixed-point optical digital page multiplier and the optical digital adder. a single discharge, a controlled optical switch, a discharge optical valve, an optical unit for determining the sign of a product, output opt optical register, optical communication nodes from the first to the ninth, wherein the output of the optical register of the multiplicable through the first optical communication node is optically connected to the optical input of the optical gate unit, the optical output of which through the second optical communication node is optically connected to the input of the main bits of the first input of the optical digital adder, the input of the additional discharge of the first input of which is optically connected with the output of the optical unit of the additional unit discharge, the output of the optical digital adder through t this optical communication node is optically connected to the optical input of the controlled optical switch, the first output of which through the fourth optical communication node is optically connected to the second input of the optical digital adder, the second output of the controlled optical switch through the fifth optical communication node is optically connected to the input of the main bits of the output optical register, the input of the sign bits through the sixth optical communication unit is optically connected to the output of the optical unit for determining the sign the first input of which through the seventh optical communication node is optically connected to the output of the significant bits of the optical register of the multiplier, the second input of the optical sign-determining unit through the eighth optical communication node is optically connected to the input of the significant bits of the optical shift register of the multiplier, the input of which is the input of the multiplier page fixed-point optical digital page multiplier, low-order output of the optical shift register of the multiplier through a serial false and optically coupled with an optical isolator bit and the ninth optical communication node optically coupled to a control input unit of optical gates, the output of the output register is the output of the optical pages optical digital works paging fixed-point multiplier.

А так же тем, что оптический сдвиговый регистр множителя содержит оптический регистр, оптический объединитель, десятый и одиннадцатый узлы оптической связи, причем первый вход оптического объединителя является входом оптического сдвигового регистра множителя, выход оптического объединителя через десятый узел оптической связи оптически связан со входом оптического регистра, выход которого через одиннадцатый узел оптической связи оптически связан со вторым входом оптического объединителя. As well as the fact that the optical shift register of the multiplier contains the optical register, the optical combiner, the tenth and eleventh nodes of optical communication, the first input of the optical combiner being the input of the optical shift register of the multiplier, the output of the optical combiner through the tenth optical communication node is optically connected to the input of the optical register whose output through the eleventh optical communication unit is optically coupled to a second input of the optical combiner.

Данная совокупность существенных признаков и связей между ними позволяет получить устройство, обладающее повышенной надежностью, и расширить его функциональные возможности за счет определения знаков произведений при любом сочетании знаков сомножителей. This set of essential features and the relationships between them allows you to get a device with high reliability, and to expand its functionality by identifying the signs of the product with any combination of signs of the factors.

Сущность изобретения заключается в том, что на основе оригинального оптического алгоритма вычисления алгебраического произведения страниц чисел с фиксированной точкой и применения в оптическом умножителе оригинальных способов и схем связи и передачи страниц операндов, оригинальных оптических схем: сдвигового регистра, схемы сдвига операндов в цифровом сумматоре и схемы блока определения знаков произведений, предложена структура оптического цифрового страничного умножителя с фиксированной точкой, обладающего вышеуказанными достоинствами. The essence of the invention lies in the fact that on the basis of the original optical algorithm for calculating the algebraic product of pages of numbers with a fixed point and the use in the optical multiplier of the original methods and schemes of communication and transmission of pages of operands, the original optical schemes: shift register, shift scheme of operands in a digital adder and circuit unit for determining the signs of works, the structure of an optical digital page multiplier with a fixed point, with the above nstvami.

Таким образом, предложенный оптический цифровой страничный умножитель с фиксированной точкой обладает свойствами, не присущими известным устройствам. Это объясняется новой совокупностью существенных признаков и новыми связями, изложенными выше. Thus, the proposed optical digital page multiplier with a fixed point has properties that are not inherent in known devices. This is due to a new set of essential features and new relationships outlined above.

Сравнение предлагаемого устройства с известными свидетельствует о соответствии его критерию "новизна", а отсутствие в аналогах отличительных признаков предлагаемого устройства - о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed device with the known indicates that it meets the criterion of "novelty", and the absence of analogues of the distinctive features of the proposed device is about the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 приведена схема оптического цифрового страничного умножителя с фиксированной точкой, на фиг. 2 - схема оптического сдвигового регистра множителя. In FIG. 1 is a diagram of a fixed-point optical digital page multiplier; FIG. 2 is a diagram of an optical shift register of a factor.

Оптический цифровой страничный умножитель с фиксированной точкой содержит входной оптический регистр множимого 1, имеющий знаковые разряды 1-1 и основные разряды 1-2; узел оптической связи 2; оптический блок определения знака произведения 3; узлы оптической связи 4, 5, 6; блок оптических вентилей 7; узел оптической связи 8; оптический цифровой сумматор 9, имеющий основные и знаковые разряды 9-1 и дополнительный разряд 9-2; оптический блок дополнительного единичного разряда 10; узел оптической связи 11; управляемый оптический переключатель 12; узел оптической связи 13; оптический сдвиговый регистр множителя 14, имеющий знаковые 14-1 и основные 14-2 разряды; разрядный оптический вентиль 15; узлы оптической связи 16, 17; выходной оптический регистр 18, имеющий знаковые и основные разряды 18-1 и 18-2 соответственно. An optical fixed-point digital page multiplier comprises an input optical register of a multiplicable 1 having sign digits 1-1 and main digits 1-2; optical communication unit 2; optical unit for determining the sign of the product 3; optical communication nodes 4, 5, 6; block of optical gates 7; optical communication unit 8; an optical digital adder 9 having basic and significant digits 9-1 and an additional digit 9-2; optical unit additional unit discharge 10; optical communication unit 11; controlled optical switch 12; optical communication unit 13; an optical shift register of the multiplier 14 having the signed 14-1 and main 14-2 bits; discharge optical valve 15; optical communication nodes 16, 17; output optical register 18 having the significant and main bits 18-1 and 18-2, respectively.

Входной оптический регистр множителя 1 предназначен для ввода в вычислитель страниц множимых в виде оптических парафазных сигналов, в том числе с преобразованием их из электрических. При электрическом вводе страниц операндов регистр может состоять из связанных между собой электронной памяти, например, на регистрах и матрицы лазерных диодов, а при оптическом вводе на входе электронной памяти дополнительно расположена матрица фотоприемников. The input optical register of the multiplier 1 is intended for input into the computer pages of multiplicable in the form of optical paraphase signals, including the conversion from electrical ones. With the electrical input of the pages of the operands, the register can consist of interconnected electronic memory, for example, on the registers and the matrix of laser diodes, and with optical input at the input of the electronic memory, an additional array of photodetectors is located.

Узел оптической связи 2 предназначен для передачи оптических сигналов из знаковых разрядов 1-1 оптического регистра 1 на первый вход оптического блока определения знака произведения 3 и может быть выполнен, например, в виде световодной (волоконной или интегральной) матрицы. The optical communication unit 2 is designed to transmit optical signals from the significant bits 1-1 of the optical register 1 to the first input of the optical unit for determining the sign of the product 3 and can be performed, for example, in the form of a light guide (fiber or integral) matrix.

Оптический блок определения знака произведения 3 предназначен для определения знаков произведений для формирования выходной страницы при любом сочетании знаков сомножителей. В качестве такого блока 3 может быть использован, например, оптический сумматор по модулю 2, который может быть выполнен на основе как световодной, так и классической оптики. The optical unit for determining the sign of the product 3 is designed to determine the signs of the works to form the output page for any combination of signs of the factors. As such a block 3 can be used, for example, an optical adder modulo 2, which can be performed on the basis of both optical fiber and classical optics.

Узел оптической связи предназначен для передачи оптических сигналов из знаковых разрядов 14-1 сдвигового регистра 14 на второй вход оптического блока определения знака произведения 3 и может быть выполнен аналогично узлу оптической связи 2. The optical communication unit is designed to transmit optical signals from the sign bits 14-1 of the shift register 14 to the second input of the optical unit for determining the sign of the product 3 and can be performed similarly to the optical communication unit 2.

Узел оптической связи 5 предназначен для передачи оптических сигналов с выхода оптического блока определения знака произведения 3 в знаковые разряды 18-1 выходного оптического регистра 18 и может быть выполнен аналогично узлу оптической связи 2. The optical communication unit 5 is designed to transmit optical signals from the output of the optical unit for determining the sign of the product 3 to the sign bits 18-1 of the output optical register 18 and can be performed similarly to the optical communication unit 2.

Узел оптической связи 6 предназначен для передачи оптических сигналов с выхода оптического регистра множимого 1 на первый вход блока оптических вентилей 7 и может быть выполнен аналогично узлу оптической связи 2. The optical communication unit 6 is designed to transmit optical signals from the output of the optical register of the multiplicable 1 to the first input of the optical gate unit 7 and can be performed similarly to the optical communication unit 2.

Блок оптических вентилей 7 служит для пропускания или блокирования оптических сигналов страницы множимых, поступающих на его оптический вход с оптического регистра 1, в зависимости от значения управляющих сигналов, поступающих на его управляемый вход из младшего n-го разряда оптического сдвигового регистра множителя 14 и может быть выполнен на основе световодной или классической оптики. The block of optical gates 7 serves to pass or block optical signals of the multiplier page arriving at its optical input from the optical register 1, depending on the value of the control signals arriving at its controlled input from the lowest n-th digit of the optical shift register of the factor 14 and can be made on the basis of optical fiber or classical optics.

Узел оптической связи 8 предназначен для передачи оптических сигналов с выхода блока оптических инверторов 7 на входы знаковых и основных разрядов 9-1 оптического цифрового сумматора 9 и может быть выполнен аналогично узлу оптической связи 2. The optical communication unit 8 is designed to transmit optical signals from the output of the optical inverter unit 7 to the inputs of the sign and main bits 9-1 of the optical digital adder 9 and can be performed similarly to the optical communication unit 2.

Оптический цифровой сумматор 9 служит для получения как промежуточных результатов, так и страницы полных произведений и может быть выполнен, как описано в пат. N 2079872 (Россия). An optical digital adder 9 serves to obtain both intermediate results and a page of complete works and can be performed as described in US Pat. N 2079872 (Russia).

Оптический блок дополнительного единичного разряда 10 служит для округления результата произведения и может быть выполнен из последовательно расположенных и оптически связанных парафазной линейки лазерных диодов, фокона и маски (например, фототрафарета) линейки (столбца) парафазных единиц. The optical unit of the additional unit discharge 10 serves to round off the result of the work and can be made of sequentially located and optically coupled paraphase arrays of laser diodes, a focon and a mask (for example, photographic stencil) of an arrays (column) of paraphase units.

Узел оптической связи 11 предназначен для передачи оптических сигналов с выхода оптического цифрового сумматора 9 на вход управляемого оптического переключателя 12 и может быть выполнен аналогично узлу оптической связи 2. The optical communication unit 11 is designed to transmit optical signals from the output of the optical digital adder 9 to the input of the controlled optical switch 12 and can be performed similarly to the optical communication unit 2.

Управляемый оптический переключатель 12 служит для переключения работы оптического цифрового сумматора 9 из режима сдвига его информационного содержимого в режим передачи результата произведения на выход оптического цифрового страничного умножителя с фиксированной точкой. The controlled optical switch 12 serves to switch the operation of the optical digital adder 9 from the shift mode of its information content to the mode of transmitting the result of the work to the output of the optical digital page multiplier with a fixed point.

Узел оптической связи 13 предназначен для передачи оптических сигналов с первого выхода управляемого оптического переключателя 12 на второй вход (9-1 и 9-2) оптического цифрового сумматора 9. The optical communication unit 13 is designed to transmit optical signals from the first output of the controlled optical switch 12 to the second input (9-1 and 9-2) of the optical digital adder 9.

Оптический сдвиговый регистр множителя 14 предназначен для хранения страницы множителей и сдвига их вправо в каждом цикле выполнения операции на один разряд. Оптический сдвиговый регистр множителя 14 может содержать (фиг. 2): оптический регистр 19, имеющий знаковые 19-1 и основные 19-2 разряды соответственно; узел оптической связи 20; оптический объединитель 21; узел оптической связи 22. Оптический регистр 19 может быть выполнен так же, как, например, оптический регистр множимого 1; выполнение узлов оптической связи аналогично выполнению узла оптической связи 2; оптический объединитель 21 может быть выполнен на основе световодной или классической оптики. The optical shift register of the multiplier 14 is designed to store the page of the factors and shift them to the right in each cycle of the operation by one bit. The optical shift register of the multiplier 14 may comprise (FIG. 2): an optical register 19 having signed 19-1 and main 19-2 bits, respectively; optical communication unit 20; optical combiner 21; the optical communication node 22. The optical register 19 can be performed in the same way as, for example, the optical register of the multiplicable 1; the implementation of the nodes of the optical communication is similar to the implementation of the node of the optical communication 2; optical combiner 21 can be made on the basis of optical fiber or classical optics.

Разрядный оптический вентиль 15 предназначен для разрешения или запрета подачи оптических сигналов из младшего n-го разряда оптического сдвигового регистра множителя, используемых в качестве управляющих, на управляемые входы вентилей блока оптических вентилей 7 и может быть выполнен на основе световодной или классической оптики. The discharge optical gate 15 is designed to allow or prohibit the supply of optical signals from the lower n-th digit of the optical shift register of the multiplier used as control to the controlled inputs of the gates of the block of optical gates 7 and can be made on the basis of optical fiber or classical optics.

Узлы оптической связи 16, 17 служат для передачи оптических сигналов с выхода оптического блока управления 15 на управляемый вход блока оптических вентилей 7 и со второго выхода управляемого оптического переключателя 12 на вход основных разрядов 19-2 выходного оптического регистра 19 соответственно и могут быть выполнены аналогично узлу оптической связи 2. The optical communication nodes 16, 17 are used to transmit optical signals from the output of the optical control unit 15 to the controlled input of the optical gate unit 7 and from the second output of the controlled optical switch 12 to the input of the main bits 19-2 of the output optical register 19, respectively, and can be performed similarly to the node optical communication 2.

Выходной оптический регистр 19 предназначен для формирования, хранения и выдачи результата и может быть выполнен, например, из последовательно соединенных матрицы фотоприемников и электронных регистров при электрическом выходе или на выходе может располагаться матрица лазерных диодов при оптическом выходе. The output optical register 19 is intended for the formation, storage and delivery of the result and can be performed, for example, from a series of photodetector arrays and electronic registers connected in series with an electrical output or an array of laser diodes with an optical output can be located.

Алгоритм оптического цифрового умножения. Исходные данные для умножения - страница множимого A = [aij] и страница множителя B = [bij] - вводятся на оптические регистры множимого и множителя. Страница произведения C = [cij], вычисляемая путем ряда сложений промежуточных результатов, образуется на оптическом сумматоре.Optical digital multiplication algorithm. The source data for the multiplication — the multiplier page A = [a ij ] and the multiplier page B = [b ij ] —are entered on the optical registers of the multiplier and multiplier. The product page C = [c ij ], calculated by a series of additions of intermediate results, is formed on the optical adder.

Если развернуть множитель в виде

Figure 00000002

где b(i(-1), bi(-2), ..., bi(-j), ..., bi(-(n-1)),bi(-n) - цифры парафазного двоичного кода множителя, равные 01 или 10,
тогда произведение C можно записать в виде
Ci = Aibi(-1)2-1 + Aibi(-2)2-2 + ... + Aibi(-j)2-j + ... Aibi(-(n-1))2-(n-1) + Aibi(-n)2-n (1)
где Ai - i-я строка страницы A.If you expand the factor in the form
Figure 00000002

where b (i (-1) , b i (-2) , ..., b i (-j) , ..., b i (- (n-1)) , b i (-n) are numbers paraphase binary multiplier code equal to 01 or 10,
then the product C can be written as
C i = A i b i (-1) 2 -1 + A i b i (-2) 2 -2 + ... + A i b i (-j) 2 -j + ... A i b i (- (n-1)) 2 - (n-1) + A i b i (-n) 2 -n (1)
where A i is the i-th line of page A.

Умножение может быть реализовано путем выполнения в арифметическом устройстве некоторого циклического процесса. В соответствии с этим процессом формулу (1) можно представить в циклической форме. Так, если записать формулу (1) в виде
Ci = ((...((0 + Aibi(-n))2-1 + Aibi(-(n-1)))2-1 + ... Aibi(-i))2-1 + ... + Aibi(-2))2-1 + Aibi(-1))2-1, (2)
то процесс нахождения результирующей i-й строки страницы произведений по формуле (2) может быть сведен к n-кратному выполнению цикла:
Ci(j+1) = (Cij + Aibi(-(n-j)))2-1 (3)
при начальных значениях: j = 0, C0 = 0 (4)
Согласно выражениям (3) и (4) в каждом (т.е. в j-м) цикле i-е множимое из страницы множимых A либо передается в оптический сумматор, если b-(n-j) = 1, либо не передается, если b(-n-j) = 0 , после чего содержимое оптического сумматора умножается на 2-1, т.е. сдвигается вправо на один разряд. После окончания n-го цикла в оптическом сумматоре образуется страница произведений C, т.е.
Multiplication can be implemented by performing in a arithmetic device some cyclic process. In accordance with this process, formula (1) can be represented in a cyclic form. So, if we write formula (1) in the form
C i = ((... ((0 + A i b i (-n) ) 2 -1 + A i b i (- (n-1)) ) 2 -1 + ... A i b i ( -i) ) 2 -1 + ... + A i b i (-2) ) 2 -1 + A i b i (-1) ) 2 -1 , (2)
then the process of finding the resulting i-th row of the page of works by the formula (2) can be reduced to n-fold loop execution:
C i (j + 1) = (C ij + A i b i (- (nj)) ) 2 -1 (3)
at initial values: j = 0, C 0 = 0 (4)
According to expressions (3) and (4), in each (i.e., in the jth) cycle, the ith multiplicand from the page of multipliers A is either transmitted to the optical adder if b - (nj) = 1, or is not transmitted if b (-nj) = 0, after which the contents of the optical adder are multiplied by 2 -1 , i.e. shifts to the right by one digit. After the end of the nth cycle, the product page C is formed in the optical adder, i.e.

Cn = C = A • B.C n = C = A • B.

Очередную цифру множителя bi(-(n-j)), определяющую, нужно или не нужно передавать множимое в сумматор, легче всего снимать с младшего разряда оптического регистра множителя, который в каждом цикле сдвигается на один разряд вправо.The next digit of the factor b i (- (nj)) , which determines whether or not it is necessary to transmit the multiplier to the adder, is easiest to remove from the least significant bit of the optical register of the factor, which is shifted one bit to the right in each cycle.

Реализация умножения таким методом требует сдвига вправо в оптическом регистре множителя и в оптическом сумматоре. Для округления произведения достаточно удлинить оптический сумматор всего на один дополнительный разряд с тем, чтобы после вычисления произведения прибавить к дополнительному разряду единицу и вывести из оптического сумматора страницу произведений без дополнительного разряда. Если дополнительный разряд i-го произведения страницы произведений C был равен 0, то это i-е произведение с основных разрядов снимается с недостатком. Если дополнительный разряд i-го произведения был равен 1, то при прибавлении к нему 1 возникает перенос 1 в младший основной разряд и это произведение выводится с избытком. Таким образом, максимальное по абсолютной величине значение ошибки произведения снижается до половины младшего разряда. Implementation of multiplication by this method requires a shift to the right in the optical register of the multiplier and in the optical adder. To round off a work, it is enough to extend the optical adder by only one additional digit so that after calculating the work, add one to the additional discharge and remove the page of works from the optical adder without an additional discharge. If the additional rank of the ith product of the page of works of C was 0, then this ith product from the main digits is removed with a drawback. If the additional rank of the ith product was equal to 1, then when 1 is added to it, the transfer of 1 to the lower main rank occurs and this product is displayed in excess. Thus, the maximum value of the product error in absolute value is reduced to half the least significant bit.

Принцип работы оптического цифрового умножителя. Перед началом выполнения операции умножения страницы множимого и множителя поступают по входам 1 и 2 соответственно на оптический регистр множимого 1 и оптический сдвиговый регистр множителя 14. The principle of operation of an optical digital multiplier. Before starting the operation of multiplication, the pages of the multiplier and the multiplier are input 1 and 2, respectively, to the optical register of the multiplicative 1 and the optical shift register of the multiplier 14.

Знаковые разряды с этих регистров через узлы оптической связи 2 и 4 передаются на оптический блок определения знака произведения 3, в котором складываются, и результат через узел оптической связи 5 поступает в знаковые разряды 18-1 выходного оптического регистра 18 и представляют в нем знак произведения. Sign discharges from these registers through optical communication units 2 and 4 are transmitted to the optical unit for determining the sign of the product 3, in which they are added, and the result, through the optical communication unit 5, enters the sign discharges 18-1 of the output optical register 18 and represent the product sign in it.

В первом такте вычисления произведения если в младшем n-м разряде i-й строки оптического сдвигового регистра множителя 14 находится единица, то соответствующий вентиль в блоке оптических вентилей 7 открыт и разряды соответствующего множимого из ячеек оптического регистра множимого 1 узел оптической связи 6, блок оптических вентилей 7 и узел оптической связи 8 передаются в разряды 9-1 оптического цифрового сумматора 9. In the first step of calculating the product, if there is one in the lowest nth place of the ith row of the optical shift register of the multiplier 14, then the corresponding gate in the block of optical gates 7 is open and the bits of the corresponding multiplicable from the cells of the optical register of the multiplicative 1 optical communication unit 6, the optical unit gates 7 and the optical communication unit 8 are transmitted to the bits 9-1 of the optical digital adder 9.

Во втором такте осуществляется сдвиг информационного содержимого оптического цифрового сумматора 9 и оптического сдвигового регистра множителя 14 вправо на один разряд. Для этого оптические сигналы, отображающие страницу промежуточных результатов, поступают с выхода разрядов 9-1 оптического сумматора 9 через узел оптической связи 11, управляемый оптический переключатель 12 и узел оптической связи 13 на второй вход оптического цифрового сумматора 9 таким образом, чтобы младший разряд страницы промежуточных результатов поступил в дополнительный разряд 9-2 оптического сумматора 9. In the second cycle, the information content of the optical digital adder 9 and the optical shift register of the multiplier 14 are shifted to the right by one bit. To this end, the optical signals displaying the intermediate results page are received from the output of bits 9-1 of the optical adder 9 through the optical communication unit 11, the controlled optical switch 12 and the optical communication unit 13 to the second input of the optical digital adder 9 so that the least significant bit of the intermediate page The results entered the additional discharge 9-2 of the optical adder 9.

Сдвиг страницы множителя вправо в оптическом сдвиговом регистре множителя 14 осуществляется за счет передачи его информационного содержимого с выхода оптического регистра 19 через узел оптической связи 20, объединитель 21, узел оптической связи 22 на вход оптического регистра 19 таким образом, чтобы (n-1)-й разряд страницы множителя поступил в его n-й разряд. Информационное содержимое n-го разряда оптического сдвигового регистра множителя 14 пропускается через разрядный оптический вентиль 15, узел оптической связи 16 и подается на блок оптических вентилей 7 в качестве управляющих сигналов. Единичные управляющие сигналы открывают соответствующие линейки оптических вентилей блока оптических вентилей 7 и пропускают соответствующие множимые из оптического регистра множимого 1 на оптический цифровой сумматор 9, который складывает их со своим информационным содержимым, образуя промежуточные произведения. Нулевые управляющие сигналы поддерживают соответствующие линейки оптических вентилей блока оптических вентилей 7 в закрытом состоянии, поэтому они блокируют оптические сигналы соответствующих множимых оптического регистра множимого 1. The shift of the multiplier page to the right in the optical shift register of the multiplier 14 is carried out by transmitting its information content from the output of the optical register 19 through the optical communication unit 20, combiner 21, the optical communication unit 22 to the input of the optical register 19 so that (n-1) - The ith digit of the multiplier page entered its nth digit. The information content of the nth discharge of the optical shift register of the multiplier 14 is passed through the discharge optical gate 15, the optical communication unit 16 and fed to the block of optical gates 7 as control signals. Single control signals open the corresponding line of optical gates of the block of optical gates 7 and pass the corresponding multiplicates from the optical register of multiplicative 1 to the optical digital adder 9, which adds them with its information content, forming intermediate products. Zero control signals support the corresponding line of optical gates of the block of optical gates 7 in the closed state, so they block the optical signals of the corresponding multiplicative optical register of multiplicative 1.

В n-м цикле на оптическом цифровом сумматоре 9 образуется полное произведение, которое в (n + 1)-м цикле округляется за счет передачи в дополнительный разряд 9-2 оптического цифрового сумматора 9 единичного разряда из оптического блока дополнительного единичного разряда 10 и их сложения. Окончательный результат операции передается с выхода оптического цифрового сумматора через узел оптической связи 11, управляемый оптический переключатель 12, узел оптической связи 17 на выходной оптический регистр 18 (его основные ячейки 18-2). С оптического регистра 18 при необходимости производится считывание результата операции - страницы произведения. In the nth cycle, the complete digital product is formed on the optical digital adder 9, which is rounded in the (n + 1) -th cycle due to the transfer of a single discharge from the optical unit of the additional single discharge 10 to the additional discharge 9-2 of the optical digital adder 9 and their addition . The final result of the operation is transmitted from the output of the optical digital adder through the optical communication unit 11, the controlled optical switch 12, the optical communication unit 17 to the output optical register 18 (its main cells 18-2). If necessary, the result of the operation — the page of the work — is read from the optical register 18.

Использование изобретения позволит реализовать оптическими методами операцию алгебраического перемножения страниц сомножителей в различных вычислительных устройствах, увеличив при этом в 10 - 100 раз надежность, точность, производительность вычислений, а также позволит расширить их функциональные возможности и повысить компактность устройств. Using the invention will allow to realize, by optical methods, the operation of algebraic multiplication of pages of factors in various computing devices, while increasing 10-100 times the reliability, accuracy, performance of calculations, and will also expand their functionality and increase the compactness of devices.

Такие устройства могут широко применяться в разнообразных радиолокационных, радионавигационных и вычислительных системах как наземного, так и бортового базирования. Such devices can be widely used in a variety of radar, radio navigation and computing systems, both ground and airborne.

ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство СССР N 1169022, МКИ G 11 C 11/42, 1985.
LITERATURE
1. USSR author's certificate N 1169022, MKI G 11 C 11/42, 1985.

2. Патент N 2076548 (Россия), МКИ G 06 E 1/02, 1997. 2. Patent N 2076548 (Russia), MKI G 06 E 1/02, 1997.

Claims (2)

1. Оптический цифровой страничный умножитель с фиксированной точкой, содержащий оптический регистр множимого, вход которого является входом страницы множимых в оптическом цифровом страничном умножителе с фиксированной точкой, и оптический цифровой сумматор, отличающийся тем, что в него введены оптический сдвиговый регистр множителя, блок оптических вентилей, оптический блок дополнительного единичного разряда, управляемый оптический переключатель, разрядный оптический вентиль, оптический блок определения знака произведения, выходной оптический регистр, узлы оптической связи с первого по девятый, причем выход оптического регистра множимого через первый узел оптической связи оптически связан с оптическим входом блока оптических вентилей, оптический выход которого через второй узел оптической связи оптически связан со входом основных разрядов первого входа оптического цифрового сумматора, вход дополнительного разряда первого входа которого оптически связан с выходом оптического блока дополнительного единичного разряда, выход оптического цифрового сумматора через третий узел оптической связи оптически связан с оптическим входом управляемого оптического переключателя, первый выход которого через четвертый узел оптической связи оптически связан со вторым входом оптического цифрового сумматора, второй выход управляемого оптического переключателя через пятый узел оптической связи оптически связан со входом основных разрядов выходного оптического регистра, вход знаковых разрядов которого через шестой узел оптической связи оптически связан с выходом оптического блока определения знака произведения, первый вход которого через седьмой узел оптической связи оптически связан с выходом знаковых разрядов оптического регистра множимого, второй вход оптического блока определения знака произведения через восьмой узел оптической связи оптически связан со входом знаковых разрядов оптического сдвигового регистра множителя, вход которого является входом страницы множителей в оптическом цифровом страничном умножителе с фиксированной точкой, выход младшего разряда оптического сдвигового регистра множителя через последовательно расположенные и оптически связанные разрядный оптический вентиль и девятый узел оптической связи оптически связан с управляемым входом блока оптических вентилей, выход выходного оптического регистра является выходом страницы произведения оптического цифрового страничного умножителя с фиксированной точкой. 1. An optical fixed-point digital page multiplier, comprising an optical multiplier register, the input of which is an input of a multiplier page in a fixed-point optical digital page multiplier, and an optical digital adder, characterized in that an optical shift register of the multiplier, an optical gate unit, are inserted , an optical unit for an additional single discharge, a controlled optical switch, a discharge optical valve, an optical unit for determining the sign of the product, the output optical register, optical communication nodes from the first to the ninth, and the output of the optical register multiplied through the first optical communication node is optically connected to the optical input of the optical gate unit, the optical output of which through the second optical communication node is optically connected to the input of the main bits of the first input of the optical digital adder , the input of the additional discharge of the first input of which is optically connected with the output of the optical unit of the additional unit discharge, the output of the optical digital adder Without a third optical communication unit, it is optically connected to the optical input of the controlled optical switch, the first output of which through the fourth optical communication unit is optically connected to the second input of the optical digital adder, the second output of the controlled optical switch through the fifth optical communication unit is optically connected to the input of the main bits of the output optical register whose sign discharges input through the sixth optical communication unit is optically coupled to the output of the optical sign detection unit reference, the first input of which through the seventh optical communication node is optically connected to the output of the significant bits of the optical register of the multiplier, the second input of the optical sign-determining unit through the eighth optical communication node is optically connected to the input of the significant bits of the optical shift register of the multiplier, the input of which is the input of the multiplier page fixed-point optical digital page multiplier, low-order output of the optical shift register of the multiplier through sequentially located and optically connected, the discharge optical gate and the ninth optical communication unit are optically connected to the controlled input of the optical gate unit, the output of the output optical register is the output of the product page of the fixed-point optical digital page multiplier. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический сдвиговый регистр множителя содержит оптический регистр, оптический объединитель, десятый и одиннадцатый узлы оптической связи, причем первый вход оптического объединителя является входом оптического сдвигового регистра множителя, выход оптического объединителя через десятый узел оптической связи оптически связан со входом оптического регистра, выход которого через одиннадцатый узел оптической связи оптически связан со вторым входом оптического объединителя. 2. The device according to claim 1, characterized in that the optical shift register of the multiplier comprises an optical register, an optical combiner, the tenth and eleventh optical communication nodes, the first input of the optical combiner being an input of the optical shift register of the multiplier, the output of the optical combiner through the tenth optical communication node optically connected to the input of the optical register, the output of which through the eleventh optical communication node is optically connected to the second input of the optical combiner.
RU98112703A 1998-07-07 1998-07-07 Optical digital paging fixed-point multiplier RU2131617C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98112703A RU2131617C1 (en) 1998-07-07 1998-07-07 Optical digital paging fixed-point multiplier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98112703A RU2131617C1 (en) 1998-07-07 1998-07-07 Optical digital paging fixed-point multiplier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2131617C1 true RU2131617C1 (en) 1999-06-10

Family

ID=20207979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98112703A RU2131617C1 (en) 1998-07-07 1998-07-07 Optical digital paging fixed-point multiplier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2131617C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EP 0464898 A2, A3, 08.01.92. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6209017B1 (en) High speed digital signal processor
CN100583024C (en) Preliminary treatment circuit structure for floating point division and quadratic root algorithm
RU2131617C1 (en) Optical digital paging fixed-point multiplier
US7174015B1 (en) Methods and apparatus for variable radix scalable modular multiplication
RU2115950C1 (en) Optical digital multiple-channel divider
SU1667059A2 (en) Device for multiplying two numbers
SU898423A1 (en) Binary number dividing device
RU2130638C1 (en) Optical digital page unit for float-point calculation of square roots
SU1282135A1 (en) Device for shifting information with checking
SU1300462A1 (en) Device for adding
SU938284A1 (en) Device for processing numbers on bit-by-bit basis
SU1322278A1 (en) Device for adding numbers in modular number system
SU1424011A1 (en) Associative adder
SU1125619A1 (en) Device for determining rank of number
SU748409A1 (en) Device for multiplying binary-decimal numbers
RU2021633C1 (en) Multiplying device
JPH02181823A (en) Dividing device
SU1297053A1 (en) Device for checking modulo m=2l-1 multiplication of number matrices
RU2123200C1 (en) Optical digital floating-point adder
SU1140114A1 (en) Device for scaling numbers in residual system notation
SU1038936A1 (en) Multiplication device
RU2037197C1 (en) Device for solving systems of linear algebraic equations
SU690477A1 (en) Digital device for modulo limiting
SU726527A1 (en) Number comparing arrangement
SU905814A1 (en) Device for computing multiplication sums