RU2439661C2 - Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом - Google Patents

Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом Download PDF

Info

Publication number
RU2439661C2
RU2439661C2 RU2010103085/08A RU2010103085A RU2439661C2 RU 2439661 C2 RU2439661 C2 RU 2439661C2 RU 2010103085/08 A RU2010103085/08 A RU 2010103085/08A RU 2010103085 A RU2010103085 A RU 2010103085A RU 2439661 C2 RU2439661 C2 RU 2439661C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
transfer
adder
bit parallel
Prior art date
Application number
RU2010103085/08A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010103085A (ru
Inventor
Владимир Вячеславович Копытов (RU)
Владимир Вячеславович Копытов
Вячеслав Иванович Петренко (RU)
Вячеслав Иванович Петренко
Алеся Вячеславна Сидорчук (RU)
Алеся Вячеславна Сидорчук
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный университет"
Priority to RU2010103085/08A priority Critical patent/RU2439661C2/ru
Publication of RU2010103085A publication Critical patent/RU2010103085A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2439661C2 publication Critical patent/RU2439661C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в устройствах цифровой обработки сигналов и в криптографических приложениях. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет введения операции суммирования по модулю. Устройство содержит n+1 одноразрядных параллельных сумматоров по модулю, где n - количество разрядов чисел суммирования, при этом каждый одноразрядный сумматор по модулю состоит из двух одноразрядных сумматоров, двух логических элементов И, логического элемента ИЛИ, двух логических элементов НЕ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в устройствах цифровой обработки сигналов и в криптографических приложениях.
Известен последовательный многоразрядный сумматор, который содержит n-разрядные сдвиговые регистры операндов X и Y, регистр результата S, одноразрядный сумматор SM и двухступенчатый D-триггер для запоминания переноса. (Бабич Н.П., Жуков И.А. Основы цифровой схемотехники: Учебное пособие. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», Киев.: «МК-Пресс», 2007. - рисунок 4,45 с.176).
Недостатком данного сумматора являются ограниченные функциональные возможности, а именно невозможность суммирования по модулю.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является многоразрядный параллельный сумматор с последовательным переносом, содержащий n одноразрядных параллельных сумматоров с соответствующими связями (см. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. Рисунок 3.45, с.133).
Недостатком данного сумматора являются ограниченные- функциональные возможности, а именно невозможность суммирования по модулю.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет введения операции суммирования по модулю.
Для достижения поставленной цели в многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом, состоящий из n одноразрядных параллельных сумматоров, где n - максимальный разряд чисел суммирования, причем на первые входы сумматоров подается двоичный код первого числа суммирования, на вторые входы сумматоров подается двоичный код второго числа суммирования, на вход переноса числа первого сумматора подается логический ноль, выход переноса числа i-го сумматора подключен ко входу переноса числа (i+1)-го сумматора, где i=1, … n-1 - номер сумматора, информационные выходы n сумматоров являются информационными выходами устройства, введен (n+1)-й одноразрядный параллельный сумматор по модулю, а первые n одноразрядных параллельных сумматоров выполнены в виде одноразрядных параллельных сумматоров по модулю, входы модуля всех одноразрядных параллельных сумматоров по модулю являются входами модуля устройства, управляющие входы которых подключены к выходу переноса модуля n+1-го одноразрядного параллельного сумматора, на вход первого и второго чисел суммирования (n+1)-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю подаются логические нули, выход переноса числа n-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю подключен ко входу переноса числа (n+1)-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю, на вход переноса модуля первого одноразрядного параллельного сумматора по модулю подается логическая единица, выход переноса модуля i-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю подключен ко входу переноса модуля (i+1)-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю, где i=1, … n, информационный выход n+1 сумматора является информационным выходом устройства. При этом одноразрядный параллельный сумматор по модулю состоит из двух одноразрядных параллельных сумматоров, двух логических элементов НЕ, двух логических элементов И и одного логического элемента ИЛИ, причем первый вход первого одноразрядного параллельного сумматора является входом первого числа суммирования устройства, второй вход является входом второго числа суммирования устройства, третий вход является входом переноса числа устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго одноразрядного параллельного сумматора и ко второму входу первого логического элемента И, а выход переноса является выходом переноса числа устройства, код модуля подается на вход первого логического элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу второго одноразрядного параллельного сумматора, третий вход которого соединен со входом переноса модуля устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго логического элемента И, а выход переноса является выходом переноса модуля устройства, управляющий вход устройства подключен к первому входу второго логического элемента И и ко входу второго логического элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И, выходы первого и второго логических элементов И подключены ко входам логического элемента ИЛИ, выход которого является информационным выходом устройства. Одноразрядный параллельный сумматор по модулю состоит из двух одноразрядных параллельных сумматоров, двух логических элементов НЕ, двух логических элементов И и одного логического элемента ИЛИ, причем первый вход первого одноразрядного параллельного сумматора является входом первого числа суммирования устройства, второй вход является входом второго числа суммирования устройства, третий вход является входом переноса числа устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго одноразрядного параллельного сумматора и ко второму входу первого логического элемента И, а выход переноса является выходом переноса числа устройства, код модуля подается на вход первого логического элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу второго одноразрядного параллельного сумматора, третий вход которого соединен со входом переноса модуля устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго логического элемента И, а выход переноса является выходом переноса модуля устройства, управляющий вход устройства подключен к первому входу второго логического элемента И и ко входу второго логического элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И, выходы первого и второго логических элементов И подключены ко входам логического элемента ИЛИ, выход которого является информационным выходом устройства.
Сущность изобретения заключается в реализации следующего способа суммирования по модулю.
При сложении двух чисел, представленных в виде двоичных кодов А (а 1, …, a n) и В (b1, …, bn) образуется сумма С (с1, …, cn+1). Чтобы найти результат суммирования чисел А и В по модулю М (m1, … mn+1), необходимо найти решение разности С (с1, …, cn+1) - М(m1, …, mn+1). Если полученное значение отрицательно, то S(s1, …, sn+1)=С(с1, …, cn+1), если положительное, то S(s1, …, sn+l)=С(с1, …, cn+1) - М(m1, …, mn+l).
На фиг.1 представлена схема многоразрядного параллельного сумматора по модулю с последовательным переносом.
Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом содержит n+1 одноразрядных параллельных сумматоров 1 по модулю, где n количество разрядов чисел суммирования. На вход А n сумматоров 1 подается код числа А, на вход В n сумматоров 1 подается код числа В. На входы А и В n+1-ого сумматора 1 подаются логические нули. На вход М всех сумматоров 1 подается код числа М. На вход Рi первого сумматора 1 подается логический ноль, на вход РМi первого сумматора 1 - логическая единица. Выход Р0 j-го сумматора 1 соединен со входом Pi (j+1)-го сумматора 1, выход РМ0 j-го сумматора 1 соединен со входом PMi (j+1)-го сумматора 1, где j=1, …, n. Выход РМ0 (n+1)-го сумматора 1 является выходом переноса pmOut устройства, который соединен с управляющим входом W всех n+1 сумматоров 1. Выходы S всех сумматоров 1 являются информационными выходами устройства.
На фиг.2. представлена схема одноразрядного параллельного сумматора 1 по модулю.
Одноразрядный параллельный сумматор 1 по модулю состоит из двух одноразрядных параллельных сумматоров 2, двух логических элементов НЕ 5, двух логических элементов И 3 и одного логического элемента ИЛИ 4, причем первый вход первого одноразрядного параллельного сумматора 2 является входом первого числа суммирования устройства, второй вход является входом второго числа суммирования устройства, третий вход является входом переноса числа устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго одноразрядного параллельного сумматора 2 и ко второму входу первого логического элемента И 3, а выход переноса является выходом переноса числа устройства, код модуля подается на вход первого логического элемента НЕ 5, выход которого подключен к первому входу второго одноразрядного параллельного сумматора 2, третий вход которого соединен со входом переноса модуля устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго логического элемента И 3, а выход переноса является выходом переноса модуля устройства, управляющий вход устройства подключен к первому входу второго логического элемента И 3 и ко входу второго логического элемента НЕ 5, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И 3, выходы первого и второго логических элементов И 3 подключены ко входам логического элемента ИЛИ 4, выход которого является информационным выходом устройства.
Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом работает следующим образом. На информационные входы сумматоров 1 подаются в двоичном виде коды чисел суммирования А(а1, …, an) и В(b1, …, bn) и код модуля М(m1, …, mn+1). Последовательно для каждого разряда каждым одноразрядным параллельным сумматором по модулю 1 формируется перенос числа и перенос модуля. Если сигнал на выходе переноса модуля (n+1)-го одноразрядного параллельного сумматора 1 по модулю равен единице, то из суммы (А+В) вычитается значение модуля, в противном случае два числа А(а1, …, an) и В(b1, …, bn) суммируются обычным способом. При этом последовательно поразрядно формируется результат суммирования двух чисел А(а1, …, an) и В(b1, …, bn) по модулю М(m1, …, mn+1).
Рассмотрим работу сумматора на примере.
Пусть А=610=1102, В=410=1102, M=910=10012. Воспользовавшись таблицей истинности полного одноразрядного сумматора 1 по модулю (табл.1), найдем промежуточные и конечный результаты суммирования по модулю. Устройство для данного примера будет содержать четыре одноразрядных параллельных сумматора по модулю.
На входы четырех сумматоров подаются коды чисел А=1102, В=1102, М=10012. На выходе первого сумматора Р0=0, РМ0=0. На выходе второго сумматора Р0=0, РМ0=1. На выходе третьего сумматора Р0=1, РМ0=1. На выходе четвертого сумматора РМ0=1 эта единица поступает на все входы W всех четырех сумматоров. В результате на выходе первого сумматора S=1, на выходе второго сумматора S=0, на выходе третьего сумматора S=0, на выходе четвертого сумматора S=0, на выходе устройства появляется число 00012=110.
Проверим: 6+4=10, 10≡1 mod 9.
Одноразрядный параллельный сумматор 1 по модулю работает следующим образом. На вход А подается разряд первого числа суммирования А, на вход В - второго числа суммирования В. Вход Pi служит входом переноса числа Pi, вход PMi - входом переноса модуля PMi. На вход М подается разряд модуля М. Вход W является управляющим входом W. Выход P0 является выходом переноса P0, выход PM0 - выходом переноса модуля PM0. Выход S является информационным выходом. Устройство работает в соответствии с таблицей истинности (Табл.1). Если на вход W поступает логический ноль, то в результате S=A+B, если логическая единица, то S=(A+B)-M.
Таблица 1.
Таблица истинности полного одноразрядного сумматора по модулю.
А B Pi PO M PMi W PM0 S
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 1 1
1 0 0 0 0 0 0 1 1
1 1 0 1 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 1 1
0 1 1 1 0 0 0 0 0
1 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 0 1 1
0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 0 0 1 0 0 0 1
1 0 0 0 1 0 0 0 1
1 1 0 1 1 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 1
0 1 1 1 1 0 0 0 0
1 0 1 1 1 0 0 0 0
1 1 1 1 1 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0
0 1 0 0 0 1 0 1 1
1 0 0 0 0 1 0 1 1
1 1 0 1 0 1 0 1 0
0 0 1 0 0 1 0 1 1
0 1 1 1 0 1 0 1 0
1 0 1 1 0 1 0 1 0
1 1 1 1 0 1 0 1 1
0 0 0 0 1 1 0 0 0
0 1 0 0 1 1 0 1 1
1 0 0 0 1 1 0 1 1
1 1 0 1 1 1 0 0 0
0 0 1 0 1 1 0 1 1
0 1 1 1 1 1 0 0 0
1 0 1 1 1 1 0 0 0
1 1 1 1 1 1 0 1 1
0 0 0 0 0 0 1 0 1
0 1 0 0 0 0 1 " Г 0
1 0 0 0 0 0 1 1 0
1 1 0 1 0 0 1 0 1
0 0 1 0 0 0 1 1 0
0 1 1 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 1 0 1
А B Pi PO M PMi W PMO S
1 1 1 1 0 0 1 1 0
0 0 0 0 1 0 1 0 0
0 1 0 0 1 0 1 0 1
1 0 0 0 1 0 1 0 1
1 1 0 1 1 0 1 0 0
0 0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 1 1 0 1 0 0
1 0 1 1 1 0 1 0 0
1 1 1 1 1 0 1 0 1
0 0 0 0 0 1 1 1 0
0 1 0 0 0 1 1 1 1
1 0 0 0 0 1 1 1 1
1 1 0 1 0 1 1 1 0
0 0 1 0 0 1 1 1 1
0 1 1 1 0 1 1 1 0
1 0 1 1 0 1 1 1 0
1 1 1 1 0 1 1 1 1
0 0 0 0 1 1 1 0 1
0 1 0 0 1 1 1 1 0
1 0 0 0 1 1 1 1 0
1 1 0 1 1 1 1 0 1
0 0 1 0 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0 1
1 0 1 1 1 1 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 0

Claims (2)

1. Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом, состоящий из n одноразрядных параллельных сумматоров, где n - максимальный разряд чисел суммирования, причем на первые входы сумматоров подается двоичный код первого числа суммирования, на вторые входы сумматоров подается двоичный код второго числа суммирования, на вход переноса числа первого сумматора подается логический ноль, выход переноса числа i-го сумматора подключен ко входу переноса числа (i+1)-го сумматора, где i=1, … n-1 номер сумматора, информационные выходы n сумматоров являются информационными выходами устройства, отличающийся тем, что в него введен (n+1)-ый одноразрядный параллельный сумматор по модулю, а первые n одноразрядных параллельных сумматоров выполнены в виде одноразрядных параллельных сумматоров по модулю, входы модуля всех одноразрядных параллельных сумматоров по модулю являются входами модуля устройства, управляющие входы которых подключены к выходу переноса модуля n+1-го одноразрядного параллельного сумматора, на вход первого и второго чисел суммирования (n+1)-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю подаются логические нули, выход переноса числа n-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю подключен ко входу переноса числа (n+1)-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю, на вход переноса модуля первого одноразрядного параллельного сумматора по модулю подается логическая единица, выход переноса модуля i-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю подключен ко входу переноса модуля (i+1)-го одноразрядного параллельного сумматора по модулю, где i=1, … n, информационный выход n+1 сумматора является информационным выходом устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одноразрядный параллельный сумматор по модулю состоит из двух одноразрядных параллельных сумматоров, двух логических элементов «НЕ», двух логических элементов «И» и одного логического элемента «ИЛИ», причем первый вход первого одноразрядного параллельного сумматора является входом первого числа суммирования устройства, второй вход является входом второго числа суммирования устройства, третий вход является входом переноса числа устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго одноразрядного параллельного сумматора и ко второму входу первого логического элемента «И», а выход переноса является выходом переноса числа устройства, код модуля подается на вход первого логического элемента «НЕ», выход которого подключен к первому входу второго одноразрядного параллельного сумматора, третий вход которого соединен со входом переноса модуля устройства, информационный выход подключен ко второму входу второго логического элемента «И», а выход переноса является выходом переноса модуля устройства, управляющий вход устройства подключен к первому входу второго логического элемента «И» и ко входу второго логического элемента «НЕ», выход которого подключен к первому входу первого логического элемента «И», выходы первого и второго логических элементов «И» подключены ко входам логического элемента «ИЛИ», выход которого является информационным выходом устройства.
RU2010103085/08A 2010-01-29 2010-01-29 Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом RU2439661C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010103085/08A RU2439661C2 (ru) 2010-01-29 2010-01-29 Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010103085/08A RU2439661C2 (ru) 2010-01-29 2010-01-29 Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010103085A RU2010103085A (ru) 2011-08-10
RU2439661C2 true RU2439661C2 (ru) 2012-01-10

Family

ID=44754079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010103085/08A RU2439661C2 (ru) 2010-01-29 2010-01-29 Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2439661C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639645C1 (ru) * 2017-02-21 2017-12-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Арифметико-логическое устройство для сложения и вычитания чисел по модулю
RU2713862C1 (ru) * 2019-03-11 2020-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" УМНОЖИТЕЛЬ ПО МОДУЛЮ q
RU2724597C1 (ru) * 2019-12-27 2020-06-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПУХАЛЬСКИЙ Г.И. и др. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990, с.133, рис.3.45. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639645C1 (ru) * 2017-02-21 2017-12-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Арифметико-логическое устройство для сложения и вычитания чисел по модулю
RU2713862C1 (ru) * 2019-03-11 2020-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" УМНОЖИТЕЛЬ ПО МОДУЛЮ q
RU2724597C1 (ru) * 2019-12-27 2020-06-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010103085A (ru) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. A carry-free 54b/spl times/54b multiplier using equivalent bit conversion algorithm
Kim et al. An energy-efficient random number generator for stochastic circuits
El-Slehdar et al. Memristor based N-bits redundant binary adder
CN103761068A (zh) 优化的蒙哥马利模乘方法、模平方方法和模乘硬件
KR102434401B1 (ko) 뉴럴 네트워크 가속기
RU2439661C2 (ru) Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом
US20240126507A1 (en) Apparatus and method for processing floating-point numbers
US20230221924A1 (en) Apparatus and Method for Processing Floating-Point Numbers
WO2023124371A1 (zh) 数据处理装置、方法、芯片、计算机设备及存储介质
CN110135563B (zh) 一种卷积神经网络二值化方法及运算电路
Roy et al. High-speed architecture for successive cancellation decoder with split-g node block
RU2724597C1 (ru) Многоразрядный параллельный сумматор по модулю с последовательным переносом
RU51428U1 (ru) Отказоустойчивый процессор повышенной достоверности функционирования
RU2804379C1 (ru) Многоразрядный сумматор по модулю
CN114510217A (zh) 处理数据的方法、装置和设备
RU2790638C1 (ru) Многоразрядный сумматор по модулю
Kameyama et al. Modular design of multiple-valued arithmetic VLSI system using signed-digit number system
Prusty et al. A modified redundant binary adder for efficient VLSI architecture
RU2427027C1 (ru) Полный одноразрядный сумматор по модулю
Lesnikov et al. Modification of the architecture of a distributed arithmetic
RU2799035C1 (ru) Конвейерный сумматор по модулю
RU2635247C1 (ru) Параллельный сумматор
US20220222044A1 (en) Multiplication-and-accumulation circuits and processing-in-memory devices having the same
US20220334800A1 (en) Exact stochastic computing multiplication in memory
RU2149442C1 (ru) Устройство для умножения по модулю семь

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150130