RU2708501C1 - Parallel-series adder-subtractor by higher positions forward on neurons - Google Patents
Parallel-series adder-subtractor by higher positions forward on neurons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708501C1 RU2708501C1 RU2019115593A RU2019115593A RU2708501C1 RU 2708501 C1 RU2708501 C1 RU 2708501C1 RU 2019115593 A RU2019115593 A RU 2019115593A RU 2019115593 A RU2019115593 A RU 2019115593A RU 2708501 C1 RU2708501 C1 RU 2708501C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- input
- information
- output
- control
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
- G06F7/50—Adding; Subtracting
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Neurology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам информатики и вычислительной техники и может быть использовано для создания арифметико-логических устройств, для создания быстродействующих и экономичных цифровых устройств суммирования и вычитания чисел в прямых кодах.The invention relates to technical means of computer science and computer technology and can be used to create arithmetic-logic devices, to create high-speed and economical digital devices for adding and subtracting numbers in direct codes.
Известна "Схема цифрового сумматора" (№ 99109089/09, от 04.07.1997 г.), позволяющая выполнять операцию сложения чесел в двоичной системе счисления.The well-known "Digital Adder Circuit" (No. 99109089/09, dated 04/07/1997), which allows performing the operation of combining cheshel in a binary number system.
Известно "Устройство для сложения" (№ 4892584/24, от 19.12.1990 г.), которое вычисляет сумму двоичных чисел.It is known "Device for addition" (No. 4892584/24, dated 12/19/1990), which calculates the sum of binary numbers.
В качестве прототипа выбран“Сумматор-вычитатель старшими разрядами вперед на нейронах” (№ 2205444 от 27.05.2003 г.), который вычисляет сумму и разность двоичных чисел в прямых кодах.As a prototype, “Adder-Subtractor with Higher Digits Ahead on Neurons” (No. 2205444 of 05.27.2003) was selected, which calculates the sum and difference of binary numbers in direct codes.
Недостатком предложенных технических решений является низкая скорость выполнения операций сложения и вычитания, сложный алгоритм работы.The disadvantage of the proposed technical solutions is the low speed of the operations of addition and subtraction, a complex algorithm of work.
В представленном параллельно-последовательном сумматоре-вычитателеIn the presented parallel-serial adder-subtractor
старшими разрядами вперед на нейронахвыполняются арифметические операции: суммирование и вычитание двоичных чисел.arithmetic operations are performed by senior bits ahead on neurons: summation and subtraction of binary numbers.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение скорости выполнения арифметических операций, повышение надежности работы сумматора-вычитателя, упрощение алгоритма работы устройства.The technical task of the proposed solution is to increase the speed of arithmetic operations, increase the reliability of the adder-subtractor, simplify the algorithm of the device.
Решение задачи осуществляется тем, что параллельно-последовательный сумматор-вычитатель старшими разрядами вперед на нейронах содержащий, блок ввода чисел, блок компарации, блок регистров большего числа, блок определения переноса и заёма, блок регистров меньшего числа, блок регистров результата, блок управления, дополнительно введен блок параллельно-последовательный сумматор-вычитатель, причем первый и второй информационные выходы блока ввода чисел соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока компарации, четвертый управляющий выход которого соединен с третьим управляющим входом блока управления, первый информационный выход которого соединен со вторым информационным входом блока регистров результата,управляющий вход которого соединен с третьим управляющим выходом блока компарации,второй информационный выход которого соединен с первым информационным входом блока регистров меньшего числа,первый управляющий вход которого соединен со вторым управляющим выходом блока компарации, первый информационный выход которого соединен с первым информационным входом блока регистров большего числа, первый управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом блока компарации, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом блока ввода чисел и с управляющим входом блока определения переноса и заёма, первый информационный вход которого соединен со вторым информационным выходом блока регистров большего числа, второй информационный вход которого соединен с третьим информационным выходом блока управления, второй управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом блока регистров большего числа, первый информационный выход которого соединен с первым информационным входом блока параллельно-последовательного сумматора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом блока определения переноса и заёма, второй информационный вход которого соединен со вторым информационным выходом блока регистров меньшего числа, второй информационный вход которого соединен со вторым информационным выходом блока управления,первый управляющий выход которого соединен со вторым управляющим входом блока регистров меньшего числа, первый информационный выход которого соединен с третьим информационным входом блока параллельно-последовательного сумматора-вычитателя, информационный выход которого соединен с первым информационным входом блока регистров результата,первый и второй управляющие входы "СБРОС" и "ПУСК" блока управления являются внешними входами параллельно-последовательного сумматора-вычитателя старшими разрядами вперед на нейронах.The solution to the problem is that a parallel-serial adder-subtracter with higher digits forward on the neurons contains, a number input unit, a comparation unit, a larger number register block, a transfer and loan determination block, a lower number register block, a result register block, a control unit, additionally a parallel-serial adder-subtracter unit is introduced, the first and second information outputs of the number input unit being connected respectively to the first and second information inputs of the comparation unit, the fourth control output of which is connected to the third control input of the control unit, the first information output of which is connected to the second information input of the result register block, the control input of which is connected to the third control output of the comparator block, the second information output of which is connected to the first information input of the lower number register, the first control input of which is connected to the second control output of the comparation unit, the first information output of which is connected to the first m information input of the register block of a larger number, the first control input of which is connected to the first control output of the comparation unit, the control input of which is connected to the control output of the number input unit and with the control input of the transfer and loan determination unit, the first information input of which is connected to the second information output of the block more registers, the second information input of which is connected to the third information output of the control unit, the second control output of which is connected to the second m control input of the register block of a larger number, the first information output of which is connected to the first information input of the parallel-sequential adder-subtracter block, the second information input of which is connected to the information output of the transfer and borrow determination unit, the second information input of which is connected to the second information output of the register block a smaller number, the second information input of which is connected to the second information output of the control unit, the first control output of which connected to the second control input of the lower number register block, the first information output of which is connected to the third information input of the parallel-serial adder-subtracter block, the information output of which is connected to the first information input of the result register block, the first and second control inputs "RESET" and "START "the control unit are the external inputs of the parallel-serial adder-subtracter higher bits forward on the neurons.
БВЧ - блок ввода чисел служит для ввода операндов и знака операции.BVCh - the block of input of numbers serves for input of operands and an operation sign.
БКО - блок компарации служит для сравнения двоичных чисел, если необходимо выполнить операцию вычитания.BKO - the comparation unit is used to compare binary numbers, if it is necessary to perform the subtraction operation.
БППСВ –блок параллельно-последовательный сумматор-вычитательслужит для выполнения операций сложения и вычитания.BPSSV - block parallel-serial adder-subtractor serves to perform addition and subtraction operations.
БРгБЧ - блок регистров большего числа служит для хранения первого числа в случае выполнения операции сложения или для хранения большего по модулю числа в случае выполнения операции вычитания.BRgBCH - a block of registers of a larger number is used to store the first number in the case of the addition operation or to store a larger modulo number in the case of the subtraction operation.
БОПЗ - блок определения переноса изаёма - служит для обнаружения переноса из младших разрядов в старшие при суммировании или для формирования заёма из старших разрядов в младшие в случае вычитания чисел.BOPZ - unit for determining the transfer of seizure - is used to detect the transfer from the lower digits to the higher digits during the summation or to form a loan from the higher digits to the lower digits in the case of subtraction of numbers.
БРгМЧ - блок регистров меньшего числа служит для хранения второго числа в случае выполнения операции сложения или для хранения меньшего по модулю числа в случае выполнения операции вычитания.BRGMCH - a block of registers of a smaller number serves to store the second number in the case of the addition operation or to store a smaller module in the case of the operation of subtraction.
БРгР - блок регистров результата служит для хранения суммы при сложении или разности при вычитании чисел, а также знака результата.BRGR - a block of result registers is used to store the amount when adding or difference when subtracting numbers, as well as the sign of the result.
БУ - блок служит для управления устройством.BU - the unit is used to control the device.
Алгоритм сложения чисел в прямых кодах позволяет получить результат в прямом коде. Сумма и разность двоичных чисел вычисляется в прямых кодах старшими разрядами вперед. Знаковые разряды чисел определяют, какую операцию необходимо выполнить над числами с помощью операции суммы по модулю два. Если знаки одинаковые, то результат будет нуль. В противном случае результат будет единица. После этого выбирается операция сложения или вычитания. Суммирование выполняется, если числа имеют одинаковые знаки,результату присваивается знак первого числа. Вычитание выполняется, если числа имеют разные знаки, результату присваивается знак большего по модулю числа.The algorithm for adding numbers in direct codes allows you to get the result in direct code. The sum and difference of binary numbers is calculated in direct codes by the higher order digits. Sign digits of numbers determine which operation must be performed on numbers using the sum operation modulo two. If the signs are the same, then the result will be zero. Otherwise, the result will be one. After that, the addition or subtraction operation is selected. Summation is performed if the numbers have the same signs, the sign of the first number is assigned to the result. Subtraction is performed if the numbers have different signs, the sign is assigned the sign of a larger modulo number.
На фиг. 1 изображена структурная схема сумматора-вычитателя.In FIG. 1 shows a block diagram of an adder-subtractor.
На фиг. 2 представлен вариант технической реализации блока ввода чисел.In FIG. 2 shows a variant of the technical implementation of the number input unit.
На фиг. 3 представлен вариант технической реализации блока компарации.In FIG. 3 presents a variant of the technical implementation of the comparation unit.
На фиг. 4 показана функциональна схемапараллельно-последовательного сум-In FIG. 4 shows a functional diagram of a parallel-serial sum
матора-вычитателя на нейронах.math-subtractor on neurons.
На фиг. 5 изображена функциональная схема блока регистров большего числа.In FIG. 5 shows a functional diagram of a block of registers of a larger number.
На фиг. 6 представлен вариант технической реализации блока определения переноса, заёма.In FIG. 6 presents a variant of the technical implementation of the unit for determining the transfer, loan.
На фиг. 7 изображена функциональная схема блока регистров меньшего числа.In FIG. 7 shows a functional diagram of a block of registers of a smaller number.
На фиг. 8 представлен вариант технической реализации блока регистров результата.In FIG. Figure 8 shows an embodiment of the technical implementation of the result register block.
На фиг. 9 - содержательная ГСА работы устройства.In FIG. 9 - informative GAW device operation.
На фиг. 10 - размеченная ГСА работы устройства.In FIG. 10 - labeled GAW device operation.
Параллельно-последовательныйсумматор-вычитатель старшими разрядами вперед на нейронах содержит: блок ввода чисел, блок компарации, блокпараллельно-последовательный сумматор-вычитатель, блок регистров большего числа, блок определения переноса и заема, блок регистров меньшего числа, блок регистров результата, блок управления, мажоритарные, пороговые и нейроподобные элементы(фиг. 1).A parallel-serial adder-subtractor with higher digits forward on neurons contains: a number input block, a comparator block, a parallel-serial adder-subtracter, a block of higher number registers, a transfer and loan determination block, a lower number register block, a result register block, a control block, majority , threshold and neural-like elements (Fig. 1).
Для описания алгоритма работы блока 8 управления используются следующие идентификаторы.To describe the operation algorithm of
1. ПЧ - первое число.1. IF is the first number.
2. ВЧ - второе число.2. HF - the second number.
3. ДБЧ - данные большего числа.3. DBCh - data of a larger number.
4. ДМЧ - данные меньшего числа.4. DMCH - data of a smaller number.
5. РВ - сигнал равенства чисел, поступивший с выхода компаратора.5. RV - signal of equality of numbers received from the output of the comparator.
6. БЛ - сигнал больше, поступивший с выхода блока компаратора.6. BL - the signal is greater, received from the output of the comparator unit.
7. МН - сигнал меньше, поступивший с выхода блока компаратора.7. MN - the signal is less received from the output of the comparator unit.
8. ЗнР - знаковый разряд результата.8. ZnR - a significant discharge of the result.
9. СВ - сигнал суммы-вычитания.9. CB - the signal of the sum-subtraction.
10. РЕЗ - двоичные разряды результата.10. RES - binary bits of the result.
11. УП - информационный сигнал управления блока регистров результата, включающий в себя сигналы: обнуления, синхронизации, разрешения записи, хранения, выдачи.11. UP - information signal control unit registers of the result, which includes signals: zeroing, synchronization, recording permission, storage, issuance.
12. Bn - двоичные разряды меньшего числа, поступающие из блока регистров меньшего числа.12. Bn - binary digits of a smaller number coming from a block of registers of a smaller number.
13. An - двоичные разряды большего числа, поступающие из блока регистров большего числа.13. An - binary digits of a larger number coming from a block of registers of a larger number.
14. ПЗm–информационный сигнал переноса в старшие разряды или заёма из старших разрядов двоичных чисел.14. ПЗm – information signal of transfer to high bits or loan from high bits of binary numbers.
15. ВБЧ - выходная двоичная информация большего числа.15. VBCH - output binary information of a larger number.
16. ВМЧ - выходная двоичная информация меньшего числа.16. VMCH - binary output information of a smaller number.
17. СУП - информационный сигнал управления работой блока регистров меньшего числа.17. SOUP - information signal control the operation of the block of registers of a smaller number.
18. СУ - информационный сигнал управления работой блока регистров большего числа.18. SU - information signal control the operation of the block of registers of a larger number.
19. СДВ - сигнал сдвига влево двоичной информации блока регистров меньшего числа.19. SDV - a left shift signal of binary information of a register block of a smaller number.
20. ССД - сигнал сдвига влево двоичной информации блока регистров большего числа.20. SSD - a signal to shift to the left the binary information of the register block of a larger number.
21. ЗнРА - знаковый разряд первого числа.21. ZnRA - a sign discharge of the first number.
22. ЗнРВ - знаковый разряд второго числа.22. ZnRV - a significant discharge of the second number.
23. СРС – старший разряд суммы.23. СРС - senior level of the amount.
24. СР – разряд суммы или разности.24. SR - the discharge of the sum or difference.
25. ССБ – сигнал сброса триггеров блока регистров результата.25. SSB - reset signal triggers block registers of the result.
26. СРЗП - сигнал разрешения записи информации в триггерыблока регистров результата.26. SRZP - a signal to enable the recording of information in the triggers of the result registers.
27. СЗПРЗ –сигнал запрещения записи информации в первых девяти триггеров блока регистров результата.27. SZPRZ - signal prohibiting the recording of information in the first nine triggers of the block of result registers.
28. СРЗ - сигнала разрешения записи знака результата в триггер блока регистров результата. 28. SRZ - permission signal recording the sign of the result in the trigger block of the result registers.
29. ППР – признак результата.29. PPR - a sign of the result.
30. СБРОС - сигнал сброса (обнуления) всех комбинационных блоков сумматора-вычитателя.30. RESET - a reset signal (reset) of all combinational blocks of the adder-subtracter.
31. ПУСК - сигнал начало работы сумматора-вычитателя.31. START - signal the start of the adder-subtractor.
Работа алгоpитмаупpавления устpойства.The operation of the device control algorithm.
Содеpжательная ГСА упpавления пpиведена на фиг.9 и отpажает pаботу блока упpавления (фиг.1).The contents of the GAW control is shown in Fig.9 and reflects the operation of the control unit (Fig.1).
В блоках 2 и 3 алгоритма по сигналам "У00" и "СБРОС:=1" выполняется установка в нулевое состояние всех элементов памяти устройства. In blocks 2 and 3 of the algorithm, according to the signals "U00" and "RESET: = 1", all elements of the device memory are set to zero.
В блоке 4 алгоритмапо команде "ПУСК"пpоисходит установка в рабочее состояние всех блоков устpойства (фиг.1).In
В блоке 5 алгоритма с помощью шифратора ШР осуществляется ввод в сумматор-вычитатель десятичных чисел А10, В10 со своими знаками ЗнА, ЗнВ (фиг.2).In
В блоке 6 алгоритма по операции суммы по модулю два определяется признак операции суммирование или вычитание сигнал СВ. Если сигнал СВ=0, то вычисляется сумма чисел чисел, если СВ=1, то это выполняется операция вычитания чисел (фиг.2).In
В блоке 7 алгоритма по командам: БКО:=ПЧ, БКО:=ВЧ происходит подача на вход блока компарации первого и второго двоичного числа, по командам: БКО:=СВ, БОПЗ:=СВ на вход блоков компарации и определения переноса и заёма подаётся признак операции сигнал СВ (фиг. 3, 6). In
В блоке 8 алгоритма по командам: БРгБЧ:=ДБЧ, БРгМЧ:=ДМЧ осуществляется загрузка в регистры блоков большего числа БРгБЧ и меньшего числа БРгМЧ данных большего ДБЧ и меньшего ДМЧ двоичных чисел (фиг. 1, 5, 7). In
В блоке 9 алгоритма по командам: БОПЗ:=ВБЧ, БОЗ:=ВМЧ осуществляется подача в блок определения переноса и заёма двоичной информации большего ВБЧ и меньшего ВМЧ чисел (фиг. 6).In
В блоке 10 алгоритма по командам: БППСВ:=An, БППСВ:=Bn, БППСВ:=ПЗm на вход блока параллельно-последовательного сумматора-вычитателя БППСВ осуществляется подача очередных восьми разрядов большего An и меньшего Bn чисел, а также переносаи заёма ПЗm для сложения операндов (фиг.4). In
В блоке 11 алгоритма анализируется признак операции сигнал СВ - суммирование или вычитание (фиг.2). Если признак СВ равен нулю, то это означает, что входные числа имеют одинаковые знаки. В этом случае будет выполнена операция сложения между числами. При этом осуществляется переход на блок 16 алгоритма. Если признак СВ равен единице, то знаки чисел разные, в этом случае будет выполнена операция вычитания из большего по модулю числа меньшего. При этом осуществляется переход на блок 12 алгоритма.In
В блоке 12 алгоритма анализируется выход из компаратора на равенство входных чисел сигнал РВ. Если числа не равны, то признак равенство РВ принимает значение единице, в этом случае происходит переход на блок 18 алгоритма. Если числа равны, то признак равенство РВ принимает значение нуля, в этом случае происходит переход на блок 13 алгоритма. In
В блоке 13 алгоритма происходит анализ выходного сигнала компаратора КОМ на отношение больше или меньше, числа в этом случае не равны. Если первое число ПЧ больше второго числа ВЧ, то сигнал больше БЛ равен единице - выход ДА. В этом случае осуществляется переход на блок 14 алгоритма. Если первое число ПЧ меньше второго числа ВЧ, то сигнал больше БЛ равен нулю, в этом случае сигнал меньше МН равен единице - выход НЕТ. В этом случае осуществляется переход на блок 15 алгоритма (фиг.3).In
В блоке 14 алгоритма по команде БРгБЧ:=ПЧ осуществляется загрузка большего числа в блок регистров большего числа (фиг.5). По команде БРгМЧ:=ВЧ число меньшее по модулю загружается в блок регистров меньшего числа (фиг.7). In
В блоке 15 алгоритма по команде БРгБЧ:=ВЧ осуществляется загрузка большего по модулю числа в блок регистров большего числа (фиг.5). По команде БРгМЧ:=ПЧ число меньшее по модулю загружается в блок регистров меньшего числа (фиг.7). In
В блоке 16 алгоритма по команде РЕЗ 8р:=A 8р + B 8р + ПЗ 7р происходит суммирование очередных восьми разрядов входных чисел и семи разрядов переноса и заёма в блоке параллельно-последовательного сумматора-вычитателя (фиг.4).In
В блоке 17 алгоритма по команде БРгР:=РЕЗ 8р происходит запись очередных восьми разрядов результата в блок регистров результата (фиг.8).In
В блоке 18 алгоритма по команде БРгР:=0 в блок регистров результата записывается нулевое значение (фиг. 8).In
В блоке 19 алгоритма анализируется признак получения разрядов результата ППР. Если все разряды суммы или разности получены - выход ДА, то осуществляется переход на 21 блок алгоритма. Если не все разряды получены выход - НЕТ, то осуществляется переход на 20 блок алгоритма, в этом случае формируется цикл для получения очередных разрядов результата.In
Блоки 16, 17, 19, 20 алгоритма формируют цикл для получения всех разрядов результата.
В блоке 20 алгоритма по командам: БРгБЧ:=ССД, БРгМЧ:=СДВ из блока управления подаются сигналы сдвига влево ССД и СДВ на входы регистров блоков большего и меньшего чисел. Подача осуществляется для сдвига двоичной информации в регистрах на восемь разрядов влево для получения очередных восьми разрядов результата (фиг 1, 5, 7).In
В блоке 21 алгоритма по команде БРгР:=РЕЗ происходит запись окончательного результата РЕЗ в блок регистров результата. По команде ТрЗн:=ЗнР осуществляется запись знакового разряда результата ЗнРв двоичный триггер ТрЗн блока регистров результата (фиг.8).In
Блок 22 алгоритма является конечным блоком алгоритма.
Работа параллельно-последовательного сумматора-вычитателя старшими разрядами вперед на нейронах заключается в следующем.The operation of a parallel-sequential adder-subtractor with the highest discharges forward on neurons is as follows.
Внешние упpавляющие сигналы "Пуск" и "Сбpос" поступают в блок 8 упpавления. С выхода шифратора поступают в регистры большего числа и меньшего числа двоичные числа ПЧ и ВЧ. На сумматоре по модулю два определяется признак выполнения опрации суммирования или вычитания сигнал СВ. Если числа имеют одинаковые знаки, то вычисляется сумма чисел, результату присваивается знак любого из слагаемых. Если знаки чисел разные, то проводится операция вычитания. Из большего по модулю числа вычитается меньшее. Знак результату в этом случае присваивается знак большего по модулю числа. Предлагаемое арифметическое устройство выполняет операции суммирования и вычитания старшими разрядами вперед параллельно по восемь разрядов двоичных чисел. Определяется перенос в старшие разряды при суммировании. Вычисляется заём из старших разрядов в младшие при вычитании.The external control signals "Start" and "Reset" are sent to the
Блок 1 ввода чисел содержит шифратор ШФ DD9, сумматор по модулю два DD10 (фиг.2). Этот блок позволяет вводить двоичные числа. С выхода шифратора формируются двоичные коды чисел со своими знаками: ПЧ, ВЧ, ЗнРА, ЗнРВ. Знаковые разряды чисел с выхода шифратора поступают на вход сумматора по модулю два. Сигнал суммирования-вычитания СВ формируется на выходе элемента DD10. Сумматор по модулю два реализуется на нейропободном элементе. Выходной сигнал вычисляется по формуле:
(1) (one)
Если сигнал СВ равен единице, то выполняется операция вычитания. Если сигнал СВ равен нулю, то выполняется операция сложения. Выходными сигналами блока 1 ввода чисел являются двоичные коды операндов, представленные в прямых кодах и признак операции СВ(фиг.2).If the signal CB is equal to one, then the subtraction operation is performed. If the signal CB is equal to zero, then the addition operation is performed. The output signals of the
Блок 2 компарации содержит компаратор КОМ DD11, схему электронных ключей DD12, схему электронных ключейс инверсным входом DD13, схему электронных ключей с инверсным входом DD14, схему электронных ключей DD15, логические элементы ИЛИ DD16 и DD17 (фиг.3). Этот блок предназначен для определения большего числа по модулю, если числа имеют разные знаки. На вход компаратора КОМ поступают модули n-разрядныхдвоичных чисели признак операции суммироваия-вычитания сигнал СВ. Если на вход сумматора-вычитателя поступают числа с одинаковыми знаками, то сравнение чисел по модулю не происходит, работа компаратора блокируется сигналом СВ. В этом случае выполняется сложение по модулю чисел. Если на вход сумматора-вычитателя поступают числа с разными знаками, то в блок регистров большего числа записывается больший по модулю операнд.Признак операции суммироваия-вычитания сигнал СВв этом случае равен единице, компаратор выполняет сравнение чисел. В блок регистров меньшего числа загружается число меньшее по модулю. Выполняется операция вычитание из большего по модулю числа меньшего. Компаратор КОМ DD11 представляет собой схему сравнения чисел на нейропободных элементах. На выходе компаратора имеется три выхода: БЛ –первое числоПЧ большевторого ВЧ, РВ - числа ПЧ и ВЧ равны по модулю, МН - первое число ПЧ меньше второго ВЧ. Логические схемы И DD12, DD13, DD14, DD15 выполнены на нейропободных элементах. Схема конъюнкция описывается с помощью формулы [w1=1, w2=1,..,wn=1;T=n-1], где w1, w2,..,wn - коэффициенты усиления, а T - пороговое напряжение, n - количество входов. Схема дизъюнкция описывается с помощью формулы [w1=1, w2=1,..,wn=1;T=0], где w1, w2,..,wn - коэффициенты усиления, а T - пороговое напряжениеравное нулю, n - количество входов. Инвертор описывается формулой [w=-1;T=-1]. На входы логических схем И DD12 и DD15 поступает первое двоичное число ПЧ со своим знаком. На входы логических схем И DD13 и DD14 поступает второе двоичное число ВЧ со своим знаком. Выходы логических схем И DD12 и DD13 поступают на вход логической схемы ИЛИ DD16. Выходы логических схем И DD14 и DD15 поступают на вход логической схемы ИЛИ DD17. Выходная информация логической схемы ИЛИ DD16 двоичного большего числа ДБЧ поступает на вход блока регистров большего числа (фиг.1).Выходная информация логической схемы ИЛИ DD17 двоичного меньшего числа ДМЧ поступает на вход блока регистров меньшего числа (фиг.1). Двоичные числапоступают на вход компаратора, на выходе схемы формируется отношение операндов. Если на выходе большее число БЛ будет единица, то это означает, что первое число ПЧ больше второго числа ВЧ по модулю. Остальные выходы компаратора будут равны нулевому значению. Единичный выход БЛ откроет схему И DD12 через которую первое число ПЧ поступит вход схемы ИЛИ DD16. Логическая схема И DD13 будет заперта т.к. управляется инверсным сигналом. С выхода схемы ИЛИ DD16 информационный сигнал поступит в блок регистров большего числа. Логическая схема И DD14 будет открыта, через нее меньшее по модулю второе число ВЧ поступит на вход схемы ИЛИ DD17,с выхода этой схемы информационный сигнал поступит на вход блока регистров меньшего числа. Если выходной сигнал меньшее МН будет равен единичному значению, что означает второе число ВЧ больше по модулю, чем первое число ПЧ. В этом случае логические схемы DD13 и DD15 будут открыты и через их информационные сигналы поступят на входы схем ИЛИ DD16 и DD17 соответственно. Через схему DD13 второе число ВЧ большее по модулю поступит на вход схемы ИЛИ DD16, затем запишется в блок регистров большего числа. Через схему DD15 первое число ПЧ меньшее по модулю поступит на вход схемы ИЛИ DD17, затем запишется в блок регистров меньшего числа. Если входные числа равны по модулю и имеют равные знаки, то сигнал равенство РВ будет равен единице, а сигналы большее БЛ и меньшее МН будут равны нулю. Логические схемы И DD12 и DD15 будут заперты, а схемы DD13 и DD14 будут открыты. На логические схемы ИЛИ DD16 и DD17 поступит второе число ВЧ. В этом случае произойдет сложение двух вторых чисел ВЧ. Знак результата ЗнР всегда будет формироваться с выхода логической схемы ИЛИ DD16, т.к. на выходе будет большее по модулю число (фиг.3).
Блок 3 параллельно-последовательный сумматор-вычитатель содержит схмысумматоров по модулю два, выполненные на нейроподобных элементах DD18 – DD21, DD23 – DD26, пороговый элемент DD22. На пороговом элементе DD22 формируется перенос при сложении старших разрядов чисел. Сложение и вычитание двоичных чисел выполняется по восемь разрядов. Результат операций девяти разрядная сумма или восьми разрядная разность поступает на вход блока регистров результата для записи и хранения. Полный одноразрядныйсумматор предназначен для сложения трёх одноразрядных двоичных чисел по формуле
(2) (2)
где - сумма чисел, Ai,Bi - двоичные разряды и перенос Pi-1из младшего разряда в старший.Where - the sum of numbers, Ai, Bi - binary digits and transfer of Pi-1 from the least significant to the highest.
Полный одноразрядный вычитатель вычисляет разность по формулеA full one-bit subtractor calculates the difference by the formula
(3) (3)
где Ri -разность,Аi- уменьшаемое, Вi- вычитаемое,Zi+1- заём, поступающий из соседнего более младшего разряда.where R i is the difference, Ai- is reduced, Bi- is deductible, Z i + 1 is the loan coming from the neighboring lower level.
Формулы суммы и разности двоичных чисел одинаковые, вычисляются по формулеAmount Formulas and differences binary numbers are the same, calculated by the formula
(4) (4)
где Ai,Bi - двоичные разряды, ПЗ- перенос/заём.where Ai, Bi - binary digits, PZ - transfer / loan.
Нейроподобные элементы DD18 и DD23 вычисляют сумму и разность старших разрядов двоичных чисел. На вход нейроподобного элемента DD18 поступают старшие разряды двоичных чисел A1 и B1. На вход нейроподобного элемента DD23 поступает сумма этих чисел и перенос/заём ПЗ2 из блока определения переноса, заёма. На выходе нейроподобного элемента DD23 вычисляется сумма и разностьСР1 старших разрядов двоичных чисел. На пороговом элементе DD22 вычисляется перенос СРС из старших разрядов суммы. Нейроподобные элементы DD19 и DD24 вычисляют сумму и разность СР2 более младших разрядов двоичных чисел. На вход нейроподобного элемента DD19 поступают более младшие разряды двоичных чисел A2 и B2. На вход нейроподобного элемента DD24 поступает сумма этих чисел и перенос/заём ПЗ3 из блока определения переноса, заёма. На выходе нейроподобного элемента DD24 вычисляется сумма и разность СР2более младших разрядов двоичных чисел. Нейроподобные элементы DD20 и DD25 вычисляют сумму и разность СР3 очередных более младших разрядов двоичных чисел.На вход нейроподобного элемента DD20 поступают более младшие разряды двоичных чисел A3 и B3. На вход нейроподобного элемента DD25 поступает сумма этих чисел и перенос/заём ПЗ4 из блока определения переноса, заёма. На выходе нейроподобного элемента DD25 вычисляется сумма и разность СР3 более младших разрядов двоичных чисел. Нейроподобные элементы DD21 и DD26 вычисляют сумму и разность СР8 младших разрядов двоичных чисел.На вход нейроподобного элемента DD21 поступают младшие разряды байта двоичных чисел A8 и B8. На вход нейроподобного элемента DD26 поступает сумма этих чисел и перенос/заём ПЗ9 из блока определения переноса, заёма. На выходе нейроподобного элемента DD26 вычисляется сумма и разность СР8 младших разрядов байта двоичных чисел.Блок 3 параллельно-последовательный сумматор-вычитатель вычисляет сумму и разность восьми разрядного двоичного кода (фиг.4).The neural elements DD18 and DD23 calculate the sum and difference of the high order bits of binary numbers. The high-order bits of the binary numbers A1 and B1 are input to the neural-like element DD18. The input of the neural-like element DD23 receives the sum of these numbers and transfer / loan ПЗ2 from the block for determining transfer, loan. At the output of the neural-like element DD23, the sum and difference CP1 of the most significant bits of binary numbers are calculated. On the threshold element DD22, the CPC transfer from the upper bits of the sum is calculated. The neural elements DD19 and DD24 calculate the sum and difference CP2 of the lower-order bits of the binary numbers. At the input of the neural-like element DD19, the lower bits of the binary numbers A2 and B2 are received. The input of the neural-like element DD24 receives the sum of these numbers and transfer / loan ПЗ3 from the block for determining transfer, loan. At the output of the neural-like element DD24, the sum and difference CP2 of the lower-order bits of binary numbers are calculated. The neural-like elements DD20 and DD25 calculate the sum and difference CP3 of the next lower-order bits of binary numbers. The lower-order bits of the binary numbers A3 and B3 enter the input of the neural-like element DD20. The input of the neural-like element DD25 receives the sum of these numbers and transfer / loan ПЗ4 from the block for determining transfer, loan. At the output of the neural-like element DD25, the sum and difference CP3 of the lower-order bits of binary numbers are calculated. The neural-like elements DD21 and DD26 calculate the sum and difference of the CP8 low-order bits of binary numbers. The low-order bits of the byte of binary numbers A8 and B8 are fed to the input of the neural-like element DD21. The input of the neural-like element DD26 receives the sum of these numbers and transfer / loan ПЗ9 from the block for determining transfer, loan. At the output of the neural-like element DD26, the sum and difference CP8 of the least significant bits of the byte of binary numbers are calculated.
Блок 4 регистров большего числа содержит n–двухвходовых логических схем ИЛИ, выполненных на пороговых элементах DD27 - DD29, n–двоичных триггеров Трn, выполненных на элементах DD30 - DD33, где n - количество разрядов входного числа (фиг.5). Блок 4 регистров большего числа предназначен для хранения двоичного кода большего по модулю операнда. Перед началом работы сумматора-вычитателя по приходу из блока 8 информационного сигнала СУ происходит обнуление всех триггеров блока. По приходу из блока 2 компарации информационного сигнала большего числа ДБЧ осуществляется загрузка двоичного кода одного из чисел. На первые входы логических схем ИЛИ DD27 –DD29 поступают двоичные разряды большего числа. На вторые входы логических схем ИЛИ поступает информация с выходов триггеров Тр 9 – Трn второго байта чисел. Выходы логических схем ИЛИ являются входами триггеров Тр1 – Трn(фиг.5). При поступлении управляющего сигнала больше БЛ на входы триггеров Тр1 –Трn осуществляется запись и хранение поступившего двоичного кода в триггеры блока. Сигнал больше БЛ является входным управляющим сигналом для всех элементов памяти блока. По приходу управляющего сигнала сдвига ССД из блока 8 управления, поступающего на входы всех триггеров блока, осуществляется операция сдвига влево информации на восемь разрядов. Двоичный код числа, записанный в триггеры блока, будет сдвинут на восемь разряд влево. На вход первого триггера Тр1 DD30 поступитдвоичный разряд числа с выхода девятого триггера Тр9 блока. Двоичные триггеры этого блока образуют реверсивный регистр со сдвигом информации на восемь разряд влево (фиг.5).
Блок 5 определения переноса изаёма содержит s - сумматоров по модулю два DD34 -DD36, выполненных на нейроподобных элементах, s - мажоритарных элементов DD37–DD39, определяющих перенос в старшие разряды при суммировании и заём из старших разрядов при вычитании (фиг.6). На первые входы сумматоров по модулю два поступают двоичные разряды числа из блока регистров большего числа. На вторые входы всех сумматоров блока поступает признак операции суммирования-вычитания сигнал СВ. Если сигнал СВ равен нулю, то выполняется операциясложения, при этом сумматоры выполняют роль повторителей. Входные двоичные разряды поступают на первые входы соответствующих мажоритарных элементов блока. Если сигнал СВ равен единице, то все входные двоичные коды поступают на входы мажоритарных элементов в обратном коде, выполняется операция вычитания. В этом случае сумматоры по модулю два выполняют функцию инверторов. На вторые входы мажоритарных элементов поступают двоичные разряды с выходов предыдущих мажоритарных элементов. В этом блоке используются трехвходовые мажоритарные элементы. Единица на выходе мажоритарного элемента образуется тогда, когда на входе будетбольшенство единиц, в данном случае две или три. На третьи входы мажоритарных элементов поступают двоичные разряды из блока регистров меньшего числа. Выходной сигнал ПЗ мажоритарного элемента будет равен единице в том случае, когда возникнет перенос из младших разрядов в старшие при сложении чисел и при возникновении заёма в младшие разряды из старших при выполнении операции вычитания от большего по модулю числа меньшего (фиг.6).
Блок 6 регистров меньшего числа содержит n - триггеров Трn, выполненных на элементах DD40 - DD43, где n - количество разрядов числа, n - логических схем ИЛИ, выполненных на пороговых элементах DD44 –DD46 (фиг.7). Этот блок предназначен для хранения двоичного кода меньшего по модулю числа. Перед началом работы сумматора-вычитателя по приходу из блока 8 информационного сигнала СУП происходит обнуление всех триггеров блока. По приходу из блока 2 компарации информационного сигнала данные меньшего числа ДМЧ осуществляется загрузка двоичного кода числа в триггеры блока. На первые входы логических схем ИЛИ DD44 –DD46 поступают двоичные разряды меньшего числа. На вторые входы логических схем поступает информация с выходов триггеров Тр9 – Трn второго байта чисел. Выходная информация с логических схем ИЛИ являются входной для триггеров блока. При поступлении управляющего сигнала меньше МН на входы триггеров Тр1 -Трn происходит загрузка и хранение двоичного кода, поступившего с выходов схем ИЛИ блока. Управляющий сигнал МН является входным управляющим сигналом для всех элементов памяти блока. По приходу управляющего сигнала сдвига СДВ из блока 8 управления осуществляется операция сдвига влево на восемь разрядов. Двоичный код числа, записанный в триггеры, будет сдвинут на восемь разрядов влево. На вход первого триггера Тр1 DD40 поступит двоичный разряд числа с выхода девятого триггера Тр9 блока. Двоичные триггеры этого блока образуют реверсивный регистр со сдвигом информации на восемь разряд влево (фиг.7).
Блок 7 регистров результата содержит m триггеров Тm, выполненных на элементах DD47 – DD49, гдеmэто количество разрядов необходимое для получения результата заданной точности(фиг.8). Триггер ТрЗн блока,выполненный на элементе DD50 предназначен для хранения знакового разряда результата, запись производится по приходу из блока 8 управления управляющего сигнала разрешения записи СРЗ триггера. В блок регистров результата разность чисел записывается по восемь разрядов СР1 – СР8, суммапервые девять СтРзСм, СР1 – СР8, с учетом возможного переноса из старших разрядов чисел, затем по восемь. Входным информационным сигналом блока является сигнал управления УП, поступающий из блока 8 управления.Перед началом работы сумматора-вычитателя по сигналусброса ССБ происходит обнуление всех триггеров блока. По сигналу разрешения записи СРЗП триггеры блока принимают входную информацию для записи и хранения. В первый триггер Т1 запишется перенос из старших разрядов суммы чисел СРС при выполнении операции суммирования. Управляющий сигнал запрещения записи СЗПРЗ блокирует работу первых девяти триггеров Т1 – Т9 после получения первого байта результата. Очередные байты результата записываются параллельно в двоичные триггерыблока (фиг.8).
Размеченная ГСА pаботыустройства пpиведена на фиг.10 где обозначено:Marked GAW operation of the device is shown in figure 10 where is indicated:
Логические условия:Logical conditions:
Х3 : "СВ" Х6 : "ППР"X3: "SV" X6: "PPR"
Опеpатоpы:Operators:
У1 : "СБРОС:=1" У15 : "БППСВ:=Аn"U1: "RESET: = 1" U15: "BPSV: = An"
У13 : "БОПЗ:=ВБЧ" У27 : "БРгР:=РЕЗ" U13: "BOPZ: = VBCh" U27: "BRGR: = REZ"
У14 : "БОПЗ:=ВМЧ" У28 : "ТрЗн:=ЗнР" U14: "BOPZ: = VMCh" U28: "TrZn: = ZnR"
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115593A RU2708501C1 (en) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Parallel-series adder-subtractor by higher positions forward on neurons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115593A RU2708501C1 (en) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Parallel-series adder-subtractor by higher positions forward on neurons |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2708501C1 true RU2708501C1 (en) | 2019-12-09 |
Family
ID=68836749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019115593A RU2708501C1 (en) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Parallel-series adder-subtractor by higher positions forward on neurons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2708501C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2043651C1 (en) * | 1990-12-19 | 1995-09-10 | Щетинин Игорь Юрьевич | Adder |
US5581661A (en) * | 1992-08-31 | 1996-12-03 | Wang; Shay-Ping T. | Artificial neuron using adder circuit and method of using same |
RU2080650C1 (en) * | 1995-03-01 | 1997-05-27 | Евгений Иванович Духнич | Device for calculation of absolute value of m- dimensional vector |
RU2131145C1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-05-27 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" | Neural processor, device for calculation of saturation functions, calculating unit and adder |
RU2205444C1 (en) * | 2002-03-04 | 2003-05-27 | Курский государственный технический университет | Forward high-order-position addersubstractor built around neurons |
-
2019
- 2019-05-21 RU RU2019115593A patent/RU2708501C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2043651C1 (en) * | 1990-12-19 | 1995-09-10 | Щетинин Игорь Юрьевич | Adder |
US5581661A (en) * | 1992-08-31 | 1996-12-03 | Wang; Shay-Ping T. | Artificial neuron using adder circuit and method of using same |
RU2080650C1 (en) * | 1995-03-01 | 1997-05-27 | Евгений Иванович Духнич | Device for calculation of absolute value of m- dimensional vector |
RU2131145C1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-05-27 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" | Neural processor, device for calculation of saturation functions, calculating unit and adder |
RU2205444C1 (en) * | 2002-03-04 | 2003-05-27 | Курский государственный технический университет | Forward high-order-position addersubstractor built around neurons |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5798955A (en) | High-speed division and square root calculation unit | |
JPS61501419A (en) | Floating point arithmetic device and method | |
US3571803A (en) | Arithmetic unit for data processing systems | |
GB1390385A (en) | Variable length arithmetic unit | |
RU2708501C1 (en) | Parallel-series adder-subtractor by higher positions forward on neurons | |
USRE25120E (en) | holmes | |
US3069085A (en) | Binary digital multiplier | |
RU2205444C1 (en) | Forward high-order-position addersubstractor built around neurons | |
JPH0346024A (en) | Floating point computing element | |
US3482085A (en) | Binary full adder-subtractor with bypass control | |
US5724280A (en) | Accelerated booth multiplier using interleaved operand loading | |
US5268858A (en) | Method and apparatus for negating an operand | |
RU2246752C1 (en) | Parallel subtractor-adder on neurons | |
GB991734A (en) | Improvements in digital calculating devices | |
RU2523942C2 (en) | Neuron-based ripple carry parallel adder-subtractor | |
RU2292580C2 (en) | Arithmetic computing device | |
RU2739343C1 (en) | Device for bit-by-bit computing of logic and arithmetic operations | |
US3234368A (en) | Scale factor device for normalizing a binary number | |
RU2805774C1 (en) | Parallel adder-subtractor based on neuron-like elements | |
JPH0374419B2 (en) | ||
Hu et al. | A Data Non-destructive IMPLY-based Memristive Semi-parallel Full-Adder for Computing-in-memory Systems | |
US3462589A (en) | Parallel digital arithmetic unit utilizing a signed-digit format | |
RU2793554C1 (en) | Device for parallel-sequential search and replacement of occurrences in processed words | |
SU1541596A1 (en) | Division device | |
SU1767497A1 (en) | Divider |