ИЗ последовательно соединенных элементов задержки с первой по (N-1 ую соответственно, вторые выходы суммирующих чеек с первой по N-yro соединены с информационными входами триггеров с CN+I У-ГО по (2N-1 )-й соответственно, тактовые входы которых подключены к первым выходам суммирующих чеек с первой по N-ую соответственно , входы 1эазр дов регистра сдвига соединены с входными шинами параллельного сумматора, выходные шины которого подключены к выходам триггеров.
Изобретение относитс к вычислиФель ой технике и может быть исполь3OBUHO в арифметических устройствах ЭВМ и специализированных вычислительных устройствах, вычисл ющих сум M|d парных произведений. Известно устройство дл вычнслени сумм парных произведений, содержащее матрицу модулей сложени C1J° Недостатком такого устройства вл ютс значительные аппаратурные затраты. Известен также параллельный сумма тор (Накапливающего типа, cкyJepжalций входные и выходные шины, N однор зр дных сумматоров, N элементов И, элементы задержки. Дл удобства описани в дальнейшем часть параллельного сумматора, состо щую из элемент И, трех элементов задержки и одного одноразр дного сумматора, будем назы вать суммирующей чейкой, в которой первый вход одноразр дного сумматора подключен к выходу элемента И, первы вход ifOToporo подключен к выходу первого элемента задержки, вход кото рого подключен к третьему входу суммирукйцей чейки, а второй вход элемента И через второй элемент задержки подключен к первому выходу одноразр дного сумматора/ второй выход которого подключен ко входу третьего элемента задержки, выход которого подключен ко второму выходу суммирую щей чейки, второй вход одноразр дного сумматора подключен к первому входу суммирующей чейки, третий вхо одноразр дного сумматора подключен ко второму входу суммирующей чейки, .первый выход суммирующей чейки под-г ключён к первому выходу одноразр дного сумматора, а третий выход суммирующей чейки подключен к первому входу элемента И, причем суммирующа чейка i-rp разр да (i « 1,2,... N ) первым входом подключена к соответствующей входной шине через (i-1 ) элементов задержки, вторым и третьим входами подключена соответственно ко второму и третьему выходам суммирующей чейки (i-1 у-го разр да, первым выходом соединена с соответствующей выходной ишной, а вторым и третьим выходами соединена соответственно со вторым и третьим входами суммирующей чейки (i+1 го разр да C2j. Данное устройство не позвол ет выполн ть ни операцию умножени , ни получение парных произведений . вида А В +... +А| В. дл вычислени которой требуетс такой же такт работы сумматора как и при умножении. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет выполнени операций суммировани парных произведений и умножени . Поставленна цель достигаетс тем, что параллельный сумматор, содержащий элементы задержки и N суммирующих чеек, кажда из которых содержит одноразр дный сумматор, элемент И и три элемента задержки, выход элемента И соединен с первым входом одноразр дного сумматора, вход первого элемента задержки соединен с первым входом суммирующей чейки, а выход с первым входом элемента И и первым выходом суммирующей чейки, второй и третий выходы которой подключены к соответствующим входам одноразр дного сумматора, выход суммы которого соединен с входом второго элемента задержки .и вторым выходом суммирующей чейки, выход переноса одноразр дного сумматора подключен к входу третьего, элемента задержки, выход которого соединен с третьим выходом суммирующей чейки, выход второго элемента задержки подключен к второму входу элемента И, первый вход первой суммирующей чейки подключен к шине запрета формировани суммл параллельного сумматора , первый вход каждой последующей суммирующей чейки соединен с первым выходом предыдущей суммирующей чейки , второй вход каждой суммирую14ей чейки, начина со второй, подключен к третьему выходу предыдущей суммирующей чейки, третий вход кгикдой j-ой суммирующей чейки (j 2,3,..., N) соединен с выходом цепочки из соединенных .последовательно элементов задержки, дополнительно содержит (2N-1 ) триггеров, (2N-1 ) элементов И, элемент ИЛИ, регистр сдвига и (N-1 ) дополнительных суммируквдих чеек. причем выходы разр дов регистра сдви га соединены с первыми входами соот ветствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с шинрй множител параллель ного сумматора, а второй вход - с шиной режима рйботы параллельного су матора, первый вход первой дополнительной суммирующей чейки соединен дополнительной шиной запрета формиро вани суммы параллельнохх сумматора первый вход каждой последующей допол нительной суммирующей чейки соединен с первым выходом предыдущей дополнительной суммирующей чейки, второй вход каждой дополнительной суммирующейч чейки соединен с третьи выходом предьвдущей дополнительной , суммирующей чейки, выходы элементов И с первого по (N-1 й соединены с третьими входами соответствующих дополнительных суммирующих чеек, вторые выходы которых подключены к информационным входам соответствующих -триггеров, тактовые входфл которых подключены к первым выходам соответствующих дополнительных суммирующих чеек, первый и третий выходы (N-1 ) дополнительной суммирукхцей чейки ° ° и вторым входами срответственно первой суммирующей чейки, третий вход КОТОРОЙ подключе к выходу N-ro элемента И, выходы &лейентов ис (N+1 -го по (2N-1 )-й соединены с входами цепочек из последовательно соединенных элементов задержки с первой по (N-1 ю соотв1вт ственно, вторые выходы суммирующих чеек с первой по N-ю соединены с информационными входами триггеров с ( -го по (2N-1 й соответственно, тактовые входы которых подключены к первым выходам суммирующих чеек с первой по N-ю соответственно, входы разр дов регистра сдвига соединены с входными шинами параллельного сумматора , выходные шины которого подключены к выхвдам триггеров. На чертеже дана функциональна схема параллельного сумматора. Сумматор содержит входную шину 1 подключенную к соЬтвётствующйм входам (2N-1 )-разр дного регистра 2 сдвига, выходы которого соединены с первыми входами (2N-1 )-го элемента И 3. Вторые входы всех (2N-1 )-го элементов И соеди нены с выходом элемента ИЛИ 4, первый вход которого соединен с шиной 5 множител , а второй вход соединен с шиной 6 режима работы. Выход i-ro элемента ИЗ (if N, ,..., 2N-1 ) подключен через ( i-N) элементов 7 задержки к первому входу 8 i-ой суммирующей чейки 9, а выход j-oro элемента 3 (j 1,2, ...,N-1 ) подключен k.первому входу 8 j-ой суммирующей чейки 9. Третий вход 10 каждой k-той (k 1,2,..., 2N-1 ) суммирующей чейки 9 соединен с третьим выходом 11 ( суммирующей чейки 9, причем третий вход 10 первой суммирующей чейки 9 соединен с дополнительной ишной 12 запрета формировани сумкы, а третий вход 10 k-ой суммирующей чейки 9 соединен с шиной 13 запрета формировани суммы. Второй вход 14 каждой k-той хг jсуммирующей че1(ки 9 соединен со вторым выходом 15 (к -1 -ой суммирующей чейки 9. Первый выход 16 казкдо k-тоП суммирующей чейки 9 соединен с первым входом 17 k-ro тактирующего триггера 18, а второй вход 19 k-ro трактируемого триггера соединен с третьим выходом 11 k-той суммирую1цей чейки 9 того же разр да, Выходами cy в aтopa 20 вл ютс выхоДЫ тактируемых триггеров 18. В кажд д -ой суммирующей чейке 9 первый вход 8 соединен со вторым входом одноразр дного сумматора 21,первый вход которого подключен к выходу элемента И 22, первь1й вхдд„.которого подключен к вызсрду-TiepBoro элемента 23 .задержки,--вход которого подключен к третьему входу 10 чейки. .Второй вход 1 чейки подключен к третьему входу одноразр дного сумматора. Первый вы« одноразр дного сумматора 21 подJ к первому выходу чейки 16 и ко входу второго элемента 24 задержки , выход которого соединен ко второму входу элемента И 22. Второй выход одноразр дного сумматора 21 под-, ключен через третий элемент 25 заг дёржки ко второму выходу 14 суммирующей чейки 9. Третий выход 11 суммирующей чейки 9 подключен к выходу первого элемента 23 задержки, Параллельный сумматор может рабо двух режимах: в режиме сумма р умножител . Кажда из этих операций может выполн тьс либо с накоплением предыдущих результатов, либо без накоплени . Длительность задержки на элементе 7 задержки такова, что сигнал на ее выходе по вл етс через врем tT , равное интервалу подачи слагаемых на входные шины 1, Элементы 24 и 25 задержки таковы, что на их выходе сигнал по вл етс также через врем Т , Режим сукматора. В исходном состо нии на входную шину 1 подают нулевой код. В процессе суммировани на N старших разр дов входной шины 1 через интервалы времени, равные V , подаютс суммирующие числа, а на (N-1 )-ый «падишй разр д входной шины 1 подаюТ|г с нули. На шину б режима работы поступает сигнал разрешени , открываюш й элементы И 3. Через врем f первый разр д первого слагаемого проходит через сумматор 21 N-ой суммирующей чейки 9, элемент 24 задержки 24 и элемент И 22 этой же суммирующей чейки и попадает на первый вход сумматора 21. В это же самое врем (t) на входную шину 1 подаетс новое слагаемое а на первый вход 8 {N + 1 )-ой суммиру щей чейки 9, пройд элемент 7 задержки ,- попадает второй разр д первого слагаемого. В следующем такте (if}происходит суммирование в сумматоре 21 N-ой суммирующей чейки 9 первых разр до первого и второго слагаемых, и сумм их, через элемент 24 задержки и эле мент И 22 N-ой суммирующей чейки 9 поступает на первый вход сумматора 20 той же суммиругацей чейки 9. В это же врем (2f) второй разр д первого слагаемого просуммируетс в (N + 1 )-ой суммирук цей чейке 9 с нулем . Перенос, сформированный при су мированиии первых раэр дов, через элемент 25 задержки и второй выход 15 N-ой суммирующей чейки 9 поступает на второй вход 14 (N+1 )-ой сум мирующей чейки 9. Второй разр д второго слагаемого, пройд элемент 7задержки., поступает на первый вхо 8той же суммирукицей чейки. Третий разр д первого слагаемого, пройд два элемента i задержки, поступает . на первый вход 8 (N+2 )-ой суммирующей чейки 9.. В каждом последующем такте происходит суммирование,одноименных разр дов результата от сложени (т-р ) слагаемых, где р m,,..., 2,1 и (m-p-f-1 )-го слагаемого. Через врем (т-1 )f в N-ой сумми рующей; чейке 9 просуммируютс перв разр ды (m-l -го слагае1Уых, а на первый вход 8 этой же суммирующей чейки поступает первый разр д т-го слагаемого, в следующем такте (тТ) происходит суммирование первьйс разр дов m слагаекых. Дл очистки суммирующих чеек 9 (перед началом суммировани следующего массива чисел ) на шину 13 запрета формировани суммы подаетс импульс, который, пройд элемент задержки 23 и элемент И 22, разрывает цепь обратной св зи первого выхода сумматора 21 с первым входом этого же сумматора. Этот процесс повтор етс во всех суммирующих че ках 9. Этот же импульс используетс дл занесени результата суммировани в триггеры 18. Таким образом, череэ врем (m+N J результат суммировани N-тых разр дов m слагае « 1х записываетс в (2N-1 )-ый тактируемый триггер 18, а на входных шинг1х 20 по вл етс ре эультат суммировани m N-разр дных слагаемых, В (т+1 ) Т такте на выходную шину 1 подаетс слагаемое из следующего массива и начинаетс накопление следующей cyMivta, т.е. на обработку одного слагаемого необходимо затратить (1+N/m) тактов. Режим умножени . В исходном состо нии на входных шинах 1 присутствуют нули. Множимое подаетс на N младших разр дов входной шины 1 и принимаетс в регистр 2. На шину 5 множител поступает первый (младший ) разр д множител , а на шину б режима работы подаетс нулевой код. На элементах И 3 формируетс частичное произведение множимого на один разр д множител . В первом такте в N младших суммирующих чейкгис 9 происходит сложение частичного произведени множимого на первый разр д множител с нулем. В следующем такте (2Т) . на шину 5 множител поступает второй разр д множител , в сдвиговом регистре 2 производитс сдвиг множимого на один разр да влево. В (N-1 )-ой суммирующих чейках 9 происходит суммирование частичного произведени , сформированного в первом такте, с (N-1 )-ым разр дом частичного произведени , сформированного во втором такте. При этом во второй суммирующей чейке 9 формируетс второй разр д результата умножени двух сомножителей . На первый вход 8 ( )-ой суммирующей чейки 9, пройд элемент 7 задержки, поступает старший разр д сформированного в этом такте частичного произведени . В следук дем тактеОТГ на шину 5 множител поступает третий разр д множител , в сдвиговом регистре 2 производитс сдвиг мнржимого на один разр д влево. В (N-1 ой суммирующих чейках 9 происходит суммирование накопленной в предыдущих тактах сумма частичных произведений с (N-2 -м разр дами частичного произведени , сформированного в этом такте, и старшего разр да частичного произведени , сфоркшрованного в предыдущем такте. При этом в третьей суммирующей чейке 9 формируетс третий разр д результата умножени двух сомножителей с учетом переноса, образовавшегос при формировании второго разр да результата умножени этих же сомножи .телей. В (N+1 )-ой суммирующей чейке 9 производитс сложение старшего разр да частичного произведени , сфор мированного в предыдущем такте, с предварительным переносом, сфррмированным в предыдущем такте в N-ой суммирующей чейке 9. Таким образом, в j-том такте (J 1,2,f,. ,N) на шину 5 множител поступает j-ый разр д множител , в сдвиговом регистре 2 производитс (J-1 у-ыЯ сдвиг множимого. В j-ой суммирующей чейке 9 формируетс j-ый разр д результата умножени двух сомножителей с учетом переноса образовавшегоса при формировании (J -1 УТО разр да результата умноже- ии этих же сомножителей. СтлраиЛ разр д сформированиЪго частичного . произведени поступает иа вход эле ; меитд 7 задержки, выход которохчэ со диней через (j-2) элемента 7,за держки с первым входом 8 (N-j+1 )-ой суммирующей чейки 9 В N-OM формируетс частичное произведение множимого на старший разр д множител . В N-ой суммИ: руккцей чейке 9 формируетс N-ый разр д результата умножени двух сомножителей. Через (N-1 ) такт сфор iмируётс старший (2N-t )-й разр д ре зультата умножени этих же сомножи;гелей . . В (N+1 У-ом такте производитс прием в сдвиговый регистр 2 нового множимого. На шину 5 подаетс первый разр д нового множител , и про ,цесс умножени повтор етс только с той разницей, что в N-разр дноМ параллельном сумматоре хранитс резул . тат предыдущего умножени и одновре менно с вычислением произведени . двух новых сомножителей происходит суммирование результата умножени предыдущих сомножителей и сомножи- телей новых. ; Дл очистки параллельного сумматора после вычислени суммы парных произведений вида .. .А,„Е , 6 момент времени N(m-1 )С(одноа1 еменно с приемом в -оегистр 2 последнего множимого) на шину 12 запрета формировани сумт подаетс импульс, который через врем ..производит разрыв цепи Обратной св зи в первой суммирукадей. чейке 9 и, поступив с тр.етьего всхода 11 этой чеЙЙ на второй 33toa 19 первого тактируемо з триггера 18, заносит первый разр д результата вычислени сум1иы парных произведений в первый триггер 18. Через (2N-1 -ый такт результат вычислени суммы парных произведений ступает на выходные 20, т.е на.вычисление выражени вида j А Bj +,. i+ АтВцгребуетр ; врем равное (Nra- -N-1 ) Г. Следовательно, на выпол- нение ОДНОГО умножени и сложени нфобх (имо затратить N(t+1/m) тактов. Использование новых элементов дополнительных сукмирующих чеек, элементов И, элемента ИЛИ и регистр сдвига дает возможность выполн ть ; не только суммирование и суммиррва-, ние с накоплением, но и опергщии умйо жени и вычислени суммы парных про- изведений вида А В. +... . Это, :во-первых, расшир ет сферу примене- , ни сумматс а, во-вторых, позвол ет исключить простои оборудовани при выполнении операций умножени и коплени сумм парных произведений, и,в-третьих, устран ет необходимост создани в вычислительных устройствах отдельных сумматора и умножител .