SU1272329A1 - Вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и функциональных преобразовател х. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства путем обеспечени  двухканальной обработки информации. С этой целью устройство содержит дополнительные сумматоры и умножители, образующие совместно с четвертой и п той группами элементов И и вторым мультиплексором второй канал обработки . Вычисление значени  результирующего полинома выполн етс  по двум каналам обработки со сдвигом на такт, в совмещенном режиме,2 ил.

Description

1чЭ

ю

оо ю

со Изобретение относитс  к вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в системах цифровой обработки информации. Цель изобретени  - повышение быстродействи  за счет обеспечени  возможности двухканальной обработки данных, На фиг. 1 представлена структур на  схема вычислительного устройства; на фиГ. 2 - таблица содержани  сумматоров. Устройство содержит первый 1 три гер, второй 2 триггер,, дервый элемент ИЛИ 3, второй элемент ШШ 4, группу элементов ИЛИ 5, первую груп пу элементов И 6, вторую группу эле ментов И 7, третью группу элементов И 8, элемент НЕ 9, первый, второй трет№1-и четвертый элементы И 10 13 , первый, второй и третий счетчики 14 - 16, элемент 17 задержки, схему 18 сравнени , регистр 19 числа коэффициентов, первый и второй дешифраторы 20 и 21, первый и второ регистры коэффициента 22 и 23, л/ умножителей 24, л/ сумматоров 25, регистров 26 результата, мультиплек рор 27, V дополнительных умножителей 28, У дополнительных сумматоро 29, элементы 30 запрета, четвертую и п тую группы 31 и 32 элементов И и второй мультиплексор 33. Устройство имеет вход 34 сопрово дени  данных, вход 35 сброса, вход 36 признака конца массива,вход 37 пуска, информационные входы 38 первой группы, выход 39 сбо , выход 40 сопровождени  данных, информационные выходы 41 первой группы, информационные входы 42 второй группы, информационные вьпсоды 43 второй группы. Устройство работает следующим образом . Перед началом работы подачей сигналов на вход сброса 35 устройства производитс  установка устройства в исходное состо ние. При этом с входа 35 устройства устанавливает в нулевое состо ние регистры 19, 22, 23, счетчики 14, 16, а пройд  через элемент ИЛИ 3 установит в нулевое состо ние триггеры 1 и 2 и i -ые регистры 26 результата (т 1, 3, 5,...). Кроме того, пройд  через 55

элементы ИЛИ 5 группы, сигнал сброса установит в нулевое состо ние ые регистры 26 результатов ( г 2, 4, 50

Claims (2)

1. единичньш сигнал, который поступит на вход разрешени  записи регистра 23. В следующем такте на входы 38 6,... Л/ ) . Пройд  через второй элемент ИЛИ 4, сигнал сброса установит в нулевое состо ние второй счетчик 15. Затем производитс  ввОд начальных данных.При этом на вход 34 устройства поступает импульс, который проходит через открытый элемент И 13 (триггер 1 установлен в нулевое состо ние ) на счетный вход счетчика 16 и по -заднему фронту устанавливает этот счетчик в состо ние, равное единице . В результате на первом выходе дешифратора 20 по витс  единичньм сигнал, который поступит на вход разрешени  записи регистра 19. В следующем такте на информационные входы 38 устройства подаетс  параллельным кодом значение половины числа коэффициентов а,- + ц.. , (j i , +1,... 1+К-1), равное К /2, где К/2 наименьшее целое, большее или равное К /2, и одновременно на вход 34 подаетс  импульс, который проходит через открытый элемент И 13 на вход синхронизации регистра 19 и осуществл ет запись в этот регистр значени  числа коэффициентов К/2, поступающего с входов 38 устройства на информационные входы этого регистра , а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 установитс  в состо ние , равное двум. В результате, на втором выходе дешифратора 20 по витс  единичный сигнал, который поступит ;на вход разрешени  записи регистра 22. В следующем такте на входы 38 устройства поступ т положительные значени  коэффициентов di+K-i (коэффициенты а представл ютс  в тернарной,системе кодировани , т.е. принимают значени  +1, Oj -1, поэтому и различают положительные значени  коэффициентов, когда а,-.- +1, и отрицательные значени , когда -1).Сопровождающий эти данные импульс, подающийс  на вход 34 устройства, поступит на вход синхронизации регистра 22 и осуществит запись в этот регистр положительных значений коэффициентов .-, а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 установитс  в состо ние, равное трем. В результате, на третьем выходе дешифратора 20 по витс  устройства поступает отрицательное значение коэффициентов .; , а сопровождающий эти значени  импульс подающийс  на вход 34, поступит на вход синхронизации регистра 23, и осуществит запись в этот регистр отрицательных значений коэффициенто J а по. заднему фронту этого импульса счетчик 16 установитс  в состо ние, равное четырем. Если же на этапе ввода на входы 38 устройст ва поступ т еще какие-либо данные, сопровождаемые импульсом сопровождени , тот этот импульс сопровождени  пройдет с входа 34 на счетный вход счетчика 16 и перебросит его по заднему фронту в следующее состо ние , равное п ти. В результате на четвертом выходе дешифратора 20 по витс  единичньй сигнал, который поступит на выход 39 устройства как сигнал сбо  устройства при вводе и процесс ввода начальных дан ньсх осуществл етс  заново. Если же начальные данные будут введены без сбо , то после их ввода начинаетс  процесс решени , осуществл емьй следующим образом. На вход 37 устройства подаетс  сигнал Пуск,который поступает на пр мой вход триггера 1 и перебрасывает его в единичное состо ние.В результате на инверсном выходе этого триггера по витс  нулевой сигнал который закроет элемент И 13, завер ша  тем самым процесс ввода начальных данных в устройство, а на пр мом выходе триггера 1 по витс  единичный сигнал, который откроет эле1 л-нты И 8 третьей группы, элементы И 31 четвертой группы, элемент И 11 и поступит на входы разрешени  сдви га регистров 22 и 23. Каждый AJ -разр дный регистр, коэф фициента 22 и 23 представл ет собой кольцевой регистр сдвига, причем вы ход К-го разр да каждого регистра 22 и 23 соединен с входом (Р+2)-го разр да соответственно своего регис ра 22 и 23 ( 6 1 , 2,. . . , л1 -2) , выход (-1)-го разр да каждого регист ра 22 и 23 соединен с входом первог разр да соответственно своего регис ра 22 и 23, выход А| -го разр да каждого регистра 22 и 23 значений коэффициентов соединен с входом вто рого разр да соответственно своего регистра 22 и 23.После этого на ин3294 формационные входы 38 и 42 устройства начинают поступать параллельно два массива данных ( l cajNij где J 1,2,...,С7 , сопровождаемых импульсами сопровождени , поступающими на вход 34 устройства. В первом такте на входы 38 поступит параллельным кодом значение первой величины (i, массива (jj-Oiii на входы 42 - значение первой величины v i массива х (2i)A I Значение х, пройдет парраллельным кодом через открытые элементы ,И 8 группы на входы множимого всех блоков 24, на входы множител  которых поступает значение коэффициентов д. 1(, из регистров 22 и 23. Таким образом, в первом такте при поступлении значени  первой вел1гчины х массива Ix gj-nil вход)1 умножителей 24 произойдет умножение этого значени  на коэффициенты п. и произведени  if, а. поступ т на входы Е-ых сумматоров 25, а так как на вторую группу входов этих сумматоров 25 с выходов регистров 26 результатов группы поступают нулевые значени . Так как регистры 26 предварительно были сброшены в нулевое состо ние , то произведени  Х„Од пройдут через сумматоры 25 без изменени  (за исклзочением случа , когда с(р 1 и в сумматоре к обратному коду произведени  ,,0{ добавитс  в младший разр д единица, перевод ща  это произведение в дополнительный код). Одновременно аналогичным образом посредством f -го дополнительного умножител  28 и I -го дополнительного сумматора 29 образуетс  произведение Х Of., (8 2,3.. . , л/ ), причем, если К А/ , то л/-ые разр ды регистров 22 и 23  вл ютс  нулевыми |и на выходе первого дополнительного умножител  28 по витс  нулевой результат . Если К V, то результат на выходе блока 28 в общем случае ненулевой и  вл етс  первым слагаемым очередного значени  функции У . Дл  разделени  слагаемых и относ щихс  к разным значеним функции У,- , служит группа элеентов 30 запрета, представл ющих обой двухвходоБые элементы И, у коорых вторые входы, соединенные с оответствующими выходами второго ешифратора 21,  вл ютс  инверсными на первые входы элементов 30 за05 1 рета поступают соответствующие разр ды слагаемых из сумматора 25-. В первом такте импульс сопровождени  с выхода элемента И 11 поступит на счетньй вход счетчика 14 и по переднему фронту перебросит его в состо ние , равное единице,в результате чего на первом выходе дешифратора 21 по витс  единичньй сигнал, закрывающий инверсные входы первой группы элементов запрета 30, т.е. данные с выхода первого сумматора 25 первой группы не поступ т на вход первого дополнительного сумматора 29 и в первый регистр 26 запишетс  значение 0|с 24 (при К л/) или нуль (приКАл) так как на вход синхронизации регистров 26 через открытый элемент И 11 поступит импульс сопровождени  значе НИИ и Х . Во все остальные I ые регистры 26 (6 2,3,..., л/) посту п т суммы Oj Х, + сформирован ные на -ых дополнительных сумматорах 29. Кроме того, единичный сигнал с первого выхода дешифратора 21 обес печит подключение к выходам первого мультиплексора 27 и второго мультиплексора 33, соответственно, сумм . Одновременно этот единичный сигнал с выхода дешиф ратора 21 поступит на вход первого элемента И 6 первой группы, а по : окончании импульса сопровождени  данных на выходе элемента НЕ 9 по витс  единичный сигнал, который прой дет через открытый первый элемент И 6 группы, через первый элемент ИЛИ 5 группы на вход сброса второго регистра 26 группы и установит его в нулевое состо ние. Кроме того, импульс сопровождени  значени  м V ai пройдет с входа 34 на входы синхронизации регистров 22 и 23 и так как на вход разрешени  сдвига этих регистров поступает разрешающий сигнал с выхода триггера 1, то по заднему фронту импульса сопровождени  в этих регистрах 22 и 23 произойдет сдвиг на два разр да значений коэффициентов, причем значение последнего л/ -го разр да перезаписываетс  во второй разр д своего регистра , а предпоследнего, (V-l)-ro разр да - в первый разр д своего регистра, т.е. если п л/ то во втором разр де каждого регистра 22 и 23 по витс  нуль, если к Л/, то во втором разр де каждого регистра 29б по витс  соответствующее значение К-го коэффициента fl,. Следовательно, в следующем такте на входы множител  первого блока 24 будет поступать значение коэффициента ci на входы второго блока 24 - значение а на входы третьего блока 24 - а и т.д. и поступившее второе значение х массива данных 1. (j.oJ умножитс  на соответствующий коэффициент dp и поступив на входы сумматора 25, новое произведение х,, «(. просуммируетс  с предыдущей суммой V,ag + + поступит на входы Р-ых дополнительных сумматоров 29 непосредственно (дл  S 2, 4, 6,...V) или через элементы 30 запрета (дл  Р 1, 3,5, . . . , А/-1) . Импульс сопровождени  данных, поступив на вход счетчика 14, установит его в состо ние, равное двум, и на втором выходе дешифратора по витс  единичньш сигнал, который закроет элементы 30 запрета второй группы. Следоватедьно , данные с выхода третьего сумматора 25 не пройдут на входы третьего дополнительного сумматора 29. Получившеес  значение + выхода третьего сумматора 25 поступает на вторую группу информационных входов первого мультиплексора 27 и пройдет на выход этого мультиплексора 27, так как на втором управл ющем входе мультиплексора - единичный сигнал. В остальных каскадах суммировани  Р -ые группы элементов запрета ( 1,3, 4, ... л/ /2) будут открыты и сумма „, с + + мОе-г поступив иа входы дополнительного сумматора 29, просуммируетс  со слагаемым запишет в t-ые регистры 26, причем с выхода четвертого дополнительного сумматора 29 сумма + + )л°2 . поступит на вторую группу информационных входов второго мультиплексора 33 и далее - на его выход, так как на втором управл ющем входе этого мультиплексора 33 - единичный сигнал.Кроме того, единичный сигнал со второго выхода деши.фратора 21 откроет второй элемент И 6 первой группы и по окончании импульса сопровождени  обеспечит установку в нулевое состо ние четвертого регистра 26 результата (фиг. 2), а в регистрах 22 и 23 произойдет сдвиг значений коэффициентов еще на два разр да. Дальнейше функционирование устройства происходит аналогично описанному. Дл  большей.нагл дности последовательность потактного вычислени  значений выходных массивов lyLji-fli 1(27)1 представлена на фиг.
2. 2.При чем в течение первых тактов никаких значений на выходы устройст ва выдаватьс  не будет, так как-эле менты И 7 группы, элементы И 32 группы и элемент И 12 закрыты.И лиш в К/2-ом такте значение счетчика 15, подсчитывающего количество импульсов сопровождени , поступающих с выхода эле 1ента И 11 через открытьм элемент И 10, совпадает со значением числа коэффициентов К/2, записанным в регистр 19, в результа те на вькоде схемы 18 сравнени  по витс  единичный сигнал, которьй установит триггер 2 в единичное сос то ние, а задержавшись на такт на элементе задержки 17, пройдет через элемент ИЛИ 4 и сбросит счетчик 15 в нулевое состо ние. Триггер 2 закроет элемент И 10 и откроет элементы И 7 группы, элементы 32 группы и элемент И 12 и значение к -го сумматора 25 + ,.,Х2 +...+ . tf, поступающее через мультиплексор 27, пройдет через открытые элементы И 7 группы на выходы 41 устройства, значение (Й+1)-го дополнительного сумматора 29 , + );., +...+ + )i УЙЧ поступающее через мультиплексор 33 пройдет через откры тые элементы И 32 группы на выходе i-.j устройства, а через открытый элемент И 12 - на выход 40 устройства поступит импульс сопровождени  вычис ленных значений У и у ji В следующем такте на выход 41 устройства поступит значение j,, а на выходы 43 устройства одновременно поступит значение у,, (фиг. 2) и т.д. После того, как на входы 38 и 42 устройства поступ т последние значени  массивов переменных .,;, и x(2j)i, на вход 36 устройства поступит сигнал признака конца массива, который пройдет через элемент ИЛИ 3 и сброси в нулевое состо ние триггеры 1 и 2 регистры 26, заканчива  тем самым процесс вычислений в устройстве. Таким образом, введение новых оло ков и св зей позвол ет увеличить быстродействие устройства примерно в 2 раза, за счет обеспечени  возможности двухканальной обработки информации . Формула изобретени  Вычислительное устройство, содержащее два триггера, два элемента ИЛИ, группу элементов ИЛИ, три группы элементов И, элемент НЕ, четыре элемента И, три счетчика, элемент задержки , схему сравнени ; регистр числа коэффициентов, два дешифратора, два регистра коэффициента, л/ умножителей (где л/ -разр дность значений коэффициентов), // сумматоров, л/ регистров результата и мультиплексор причем входы установки в О триггеров подключены к выходу первого элемента ИЛИ, к входам установки в О 1 -X регистров результата группы ( 1 1,3 ,5, . . . л/ -1) и к первым входам элементов ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые вкоды которых соединены с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с первым входом первого элемента И, с входами синхронизации регистров результата группы , с выходом второго элемента И, со счетным входом первого счетчика и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и пр мым выходом второго триггера , инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика,вход сброса которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к вьгходу элемента задержки, вход которого соединен с входом установки в 1 второго триггера и выходом равенства схемы сравнени , перва  группа информационных входов которой соединена с группой выходов второго счетчика, втора  группа информационных входов схемы сравнени  соединена с группой выхоов регистра числа коэффициентов, ход синхронизации которого соединен с выходом четвертого элемента И и со счетным входом третьего счетчика, ыходы которого соединены с соответтвующими входами первого дешифратоа , первьШ выход которого соединен с входом разрешени  записи регистра числа коэффициентов, второй выход первого дешифратора подключен к входу разрешени  записи первого регистра коэффициента, третий выход первого дешифратора соединен с входом разрешени  записи второго регистра коэффициента, вход разрешени  сдвига которого соединен с пр мым выходом первого триггера, с первыми входамиэлементов И третьей группы, с первым входом второго элемента Икс входом |разрешени  сдвига первого регистра коэффициента, выход К-го разр да которого (К 1, 2,...N/ ) соединен с входом положительного значени  разр да множител  К -го умножител  вход отрицательного значени  разр да множител  которого подключен к выходу- к -го разр да второго регист ра коэффициента и к входу переноса в младрзий разр д К -го сумматора, входы первого слага.емого которого подключены к соответствующим вьсюдам К-го умножител , входы множимого которого соединены с выходами соответствующих элементов И третьей группы, входы второго слагаемого К -го сумматора соединены с соответствующими выходами разр дов К -го регистра результата группы выходы сугты К -го и ( 1,3, 5, , . . ,/V -1) соесумматора динены с соответствующими информаIS+1 „ ционными входами --г- -и группы мультиплексора, выходы которого подключены к вторым входам соответствующих элементов И второй группы, выходы первого счетчика подключены к соответствующим входам второго дешифратора , -и вьгход которого (, 2,... А//2) подключен к -му адресному входу мультиплексора и к второму входу J-го элемента И первой группы, первьй вход четвертого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, вход уста новки в О г -го ре.гистра результата группы (г 2, 4, 6,...) соединен с выходом г /2-го элемента ШШ группы,вход сопровождени  данных устройства подклзочен к второму входу четвертого элемента И, к входам синхронизации первого и второго регистров коэффициента и к второму входу второго элемента И, вход сброса устройства подключен к входам сброса первого и третьего счетчиков, к вхо1 29 дам установки в О, регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров коэффициента, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента 1ШИ,вход признака конца массива устройства соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, вход пуска, устройства соединен с входом установки в 1 первого триггера, информационные входы- первой группы устройства подключены к входам соответствующих разр дов регистра числа коэффициентов, регистров коэффициента, к вторым входам соответствующих элементов И третьей грулпы, четвертьш выход первого дешифратора подключен к вЬкоду |сбо  устройства, выход третьего элемента И соединен с выходом сопровожг д.,„„,, устройства,выходы р,  вл ютс  соответствующими информационными выходами первой группы устройства, отличающее с  тем, что, с целью повышени  быстродействи  устройства за счет обеспечени  двухканальной обработки информации оно содержит Л дополнительных умножителей , л/ дополнительных сумматоров 1/2 групп элементов запрета, четвер , элементов И и второй мультиплексор, причем выходы В -го разр да (, 2,...,А/-1) первого и второго регистров коэффициента подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значений разр да множител  (Е+1)-го дополнительного умножител , выходы А -го разр да первого и второго регистров коэффициента соединены соответственно с входами положительного и отрицательного значений множител  первого дополнительного умножител , выходы Р-го дополнительного умножител  (, 2,...) подключены к соответствующим входам первого слагаемого -го дополнительного сумматора, вход переноса в младший разр д которого соединен с входом отрицательного значени  разр да множител  t-ro дополнительного умножител , выходы В-го дополнительного сумматора пoдKJшчeны к соответствующим информационным входам 1-го регистра результата группы, входы второго слагаемого г-го дополнительного сумматора (г 2, 4, 6,... А/) соединены с соответствую1цими выхо1 1

   дами суммы г -го сумматора, входы второго слагаемого -го дополнительного сумматора 0 1, 3, 5,.. . А/-1) соединены с выходами соответствующих

   + 1

   и .группы

   элементов запрета

   первые входы которых соединены с соответствующими выходами суммы 1 -го сумматора, вторые входы элементов запрета i -и группы соединены с j -м выходом второго дешифратора (j 1,

   2,...,М /2), входы множимого 5 -го дополнительного умножител  (Е 1, 2,.., N ) соединены с выходами соответствующих элементов И четвертой группь, первые входы которых подключены к пр мому выходу первого триг3

   7232912

   гера, выходы суммы г-го дополнительного сумматора подключены к соответствующим информационным входам f/2-й группы второго мультиплексора,

   -5 адресный вход которого подключен к J -му выходу второго дешифратора выходы второго мультиплексора подключены к первым входам соответствующих элементов И п той группы, вторые

   10 входы которых сое; инены с пр мым выходом второго триггера, вторые входы элементов И четвертой группы  вл ютс  соответствующими информационными входами второй группы устt5 ройства выходы элементов И п той группы  вл ютс  соответствующими информационными выходами второй группы устройства.

   ev)