SU662935A1 - Конвейерное устройство дл одновременного выполнени арифметических операций над множеством п-разр дных чисел - Google Patents

Description

;дом шифратора, выходы (п+5) старших разр дов 1-го блока формировани  частичного результата подключены ко входам регистра частичного результата {i+i)-ro блока и ко входам шифратора 1-го блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вХодаМй установки в единичное и нулевое состо ние первого триггера (1+1)-го блока и третьего триггера 1-го блока, а третий и четвертый выходы шифратора 1-го блока соединены со входами установки в единичное и нулевое состо ние второго триггера (1+1)-го блока и четвертого триггера 1-го блока, соответственно, единичный выход второго управл ющего триггера соединен с (п+5)-м входом блока формировани  частичного результата, а. единичный выход первого управл ющего.. триггёра. соединенс первым входом .. -. второго элемента И, второй и третий BJtosa kOToporo срединенй .соответст.вен с единичным выходом четвёртого триггера (1+1У-го ШйёЙйм .выхоДом чётвертого. триггера 1-г6 блока, -единичныйвыход, первого управЛ ющетСО. -трЙггёрабоедИнен со входом третьего элемента .И, второй .и третий йхОды котброгбсоединены соответйтвенно .с : едй Ийчным. выводом третьего триггера .(1+1) -гр -блока и нулевым выхддом т ретьего триггера i-rO блока, выход второго элемента И соединен со вхрДйми установкивединичное и нулевое сос .то ние, .сро вётсттвенно, тре.т ьегр ... триггера (i+l)-го блокаи ч еТвер ого . трЙггера {1+1)-го блока, и с первым. . .входом первого Элемента И, к другому входу кОттЗрОг.о подключен единичный вЫХОД третьеготрнгггера, а .также с пёрвьпу вхЪдой че.тйё15т6г6 элементаИ, второй вход которого подключен к ну ёв6му;выходу трётьёгр триггера/ а ..вйходтретьего элейента И йОёдинен установки в е 1Иййчн-оё;;11 нулевое состо ние сббтвётствёНйо чётвертрго тр1иггера (1+1)-го блока и Трётьёготриггера (1+1)-го .блОка и С :первь5м:входом п тогс) элемента И, второй вход которого подключен к единичному вахОду четвертого триггера, а также с: первым Входом шестого элемента И , второй вход которого подключен к нулевому ВьИсодучетвертогр триггера вйходЫ; двухвходовых схем 1Гёрво1 о; Четвертого, п трго и шестоrjo ..элементов И сОеДиаены соответствен ИОЬо входом установки в нулевое соетО ние первого триггера (1+1)-го блока и третьего триггера 1-го блока с6 входом установкив единичное соетб ние второго триггера (1+1)-го блока и четвертого триггера 1-го блока, сойхрдрм установки в нулевое состоЯННе второго триггера (1+1)-го блока и четвертого триггера 1-го блока и со йХОдом устайовки в единичное состо  нйё первого триггера (1+1)-го блока И третьего триггера i-ro блока, выходы второго управл ющего триггера 1-го блока соединены со входами второго управл ющего триггера (14-1)-го блока . На чертеже изображена функциональна  схема i-ro и (i-fl)-ro блоков предлагаемого устройства. Каждый 1-й блок устройства состоит из первого управл ющего триггера li, первого триггера 21, второ .го триггера 31, третьего триггера 41, четвертого триггера 51, регистра частичного результата 61, регистра сомножител  71, второго управл ющего триггера 81, блока формировани  частичного результата 91, элементов И 101,111,121, шифратора 131, элементов И 141,151, 161. .... :... Устройство работает следующим . . -. ; . . . . Первый операнд последовательности , представленный дополнительным модифиЦиррванным двоичным кодом, имеющим три знаковые разр да, принимаетс  на регистр. 6 i, нарегистр 71 и триггер .1. с помощью устройст ва управлени  О V , а на триггер записываетс  ; код 8, .также с помощью устройства управ ,, лени , записываетс  код . Во втором такте содержимое регистра 6 передаетс  через блок 91 в регистр б. со .с.двигой на Один разр д влево регистра 7| --в регистр 1, сЬдёржиМое триггеров 11 и 8| соотвётственно - в триггеры 1 и Si + j.Ha регистры и 7,, а также на триггеры 1 и 8{. с помощью устройства управлени .  записываетс  код О результат.е-;передачи информации с первого блока на второй произойдут следующие преобразований: к содержимому регистра 6J прибавитс , или вычтетс  . из него при помощи блока ( содержийое регистра 7, причем выполненна  операци  междусодержимым регистров 64 и 7| будет зависеть от управл ющих входов блока 9i, св занных с триггерами 4 i и 5; , кроме того, содержимое .триггеров 4J и 5) может быть таким , что содержимое регистра 7 вообще не передастс  на схему 9|. Одновременно с ЭТИМ в зависимости от управл ющих входов схемы 91, св занных с триггерами 2{ и 2, произойдет аналогична  операци  между с одержимым триггера 8,причем код ,записанный в триггере 8;, может вычесть;с  или сложитьс  с содержимым (п+4)го разр да регистра 6i;схемой 13, в соответствии с табл.1, вьвделитс  старша  цифра -очередного частичного результата, предст авл юща  собой цифру избйТочногОквазиканонического кода с цифрагли {Т,0,1, и запишетс , в соответствии с табл.1, в 2 и 3,

Таблица

Сложение содержимого регистра 6 с содержимым регистра 7i произойдет, если в триггерах 4j и Sj записан кой I; вычитание - если в триггерах 4; и 5; записан код , содержимое регистра 7; не будет передано на сх-ему , если в триггерах 4, к 5j записан код О. Сложение содержимого триггера 8i с содержикым (п+4)-го разр да регистра 6 произойдет в том случае, если в триггерах 2| и 3| записан ко  -Г; вычитание - если в триггерах 2j и 3f зарые возможные комбинации п ти старших разр дов схемы 9/, которые будут свидетельствовать о переполнении разр дной сетки; с целью упрс дени  описани  за вл емого устройства, эти ситуаций не раЬсматрйваютс .

содержимое триггеписан код

ра 8j не будет передано на схему 9f,

55 если в триггерах 2, и 3 записан

О

Таким образом, после оконкод

Claims (2)

1. чани  второго такта в третьем и четвертом триггерах первого блока, а также в первом и втором триггерах второго блока окажетс  код старшей цифры первого частичного результата (код знака первого частичного результата), представленный в избыточном квазиканоническом коде. (Поскольку мы прин ли еще только один операнд после .довательности, то код, записанный в ; вышеупом нутые триггеры, будет предствал ть собой значение старшего разр да первого операнда, представленног избыточным квазиканоническим кодом, т.е.в результате прохода первого опе ранда через блоки устройства происходит перевод его в избыточный квазикавонический код, причем значение l-ro старшего разр дапервого операнда -. получаетс  в 1-м блоке и остаетс  в третьем и четвертом триггерах 1-го блока, а, также в первом и втором триг герах (i+l)-ro блока; В третьем такте содержимое регистров и триггеров второго блока передаетс  аналоги.чйр описанному вьшё на регистры -и триггеры третьего блока, содержимое регистров и триггеров первого блока переписываетс  образом на регистры и триггеры второго блока, а нарегистры 6 ,и 7|, а также на триггер 8 j с помощью устройства управлени  заноситс  код в триггер 1J , при Этом Такжёс помощь устройства управлёни  ЗапйсййаётЬ  крд ,.,, .После окончаний третьего Такта в триггерах 4|,и , а также в триггерах 2(2 код второго старшего разр да первого .;. ОПеранда, представленного избыточным При этом, если в триггерах 4j,. 4J4.i, Sifi находитс така же информации ,-как S j;Byx riepBUk строка: - табл,2/ то блаШаагй ШлЙчШ кЩа Г в триггере ;. , откроетс  схема . 14-J и св занные с ее выходами ск&ш. 15; и 16 j. Это приведет к тог, что I 4, , 5; , 2|,|, 3 состо ние триггеров 4; , 5J , 2, jj4ij 5{4f , 2 i.2 и JH 3iio изменитс  в фрответствии с первьами двумй строKaivM табл.2. Вследствие этого произойдет преобразование коДов двух соседних частичного результата вида и 11 соответственно в коды 11 и -О. Если же в триггерах 4 , 5(, 4,+ и 5i4i находитс  така  же информаци , как в двух нижних строках Габл.е2, то благодар  наличию код а в триггере 1J , откроетс  схема lOj и св занные с ее вьахогГами схемы 11| и 12 . Это приведет к квазиканоническим кодом, а содержимое триггеров 4{. и 5| , а также 2,4i и 3i + j остаетс  прежним, поскольку схема, 13 заперта кодом 0. , записаннь1м в триггере8| , В четвертом такте содержимое узлов третьего блока передаетс  на узлы ч ётвёртого блока,содержимое узлов второго блока - на узлы третьего блока, содержимое узлов первого блока - на узлы третьего блока, а на регистр 7) принимаетс  второй операнд последойательйости, представленный дополнительным модиф цированным кодом , имеющим три.знаковых разр да. При этом на регистр б| и триггер If с помощью устройства управлени  заноситс  код О, а на триггер 8{ также с помощью устройства управленй  записываемс  код , После окончани  четвертого такта в триггерах 4i.v2,,H 5.42f э также триггерах 2j.(.5 и 3(4з / окажетс  :код третьего старшего разр да первого операнда. представленного изб гточным квазиканоническим кодом, а содержимое триггеров . 2i(.j, 3i+L , .. , .J. , .1, , 4 и5 изменитс  в за висимостй от содержимого триггеров 4j, 5J, i-ti .в соответствии с табл.
2. 2.. Т а б л , что.состо ние триггеров 4;, 5j, 2, 3;-4 , ., Sjti , 2 f2 и зменитс  в соответствии с двум  вышеупом нутыми нижними строками табл.2 Вследствие этого произойдет преобразованне кодов двух соседних цифр, .- астйчиого рёзуль. и 11 соответственно в коды 11 и 01. Описанные преобразовани  двух сЪседних цифр Чйстичного результата приведут к в виду избыточности квазиканонического кода частичный результат будет преобразован в вид, допус- каюЩий умножение его на очередной . операнд последовательности . Дл  того, чтобы возможно было выполн ть- операции умножени  над множеством чисел со старших разр дов, необходимо , чтобы частичный результат, Прздставлёиный в избыточном квазиканоничеаком коде, имел вид записи, - 9 при которой как можно ближе влево расположены , если поло жительно, или , если число оТ рицательно, Описанна  последовательность и2 трех тактов повторитс  дл  каждого m блоков дл  t операндов. После под чи i-ro операнда (.1+1)-ый операнд п следовательности можно принимать на вход устройства через два такта, пр чем последовательность из трех такт дн  i-ro операнда, где i {2,3,4,, ,.,-1,-, будет отличатьс  от пос ледовательности из трех тактов дл  первого операнда тем, что этот операнд будет приниматьс  регистром 7, а в регистр б с помощью устройства управлени  будет заноситьс  код О в отличие от парного операнда послед вательности, который принимаетс  на регистр 6J, а в регистр 7j заноситс код О. . Дл  формировани  результата необходимо в регистр б| и в триггеры 8{ с помсадью устройства управлени  записать код О, а в регистр 1 подать код 000,0000., ,001, В каж дом следующемтакте содержимое регис ра 7д будет передаватьс  в регистр 7(4 и, в зависимости от содержимого триггеров 4J и 5J ,складыва сь или вычита сь с содержимьдм регистра б/, через (п+5) тактов достигнет выходов регистра сомножител  из конвейерного устройства. При этом на выходах из конвейерного устройства, св занных со схемйй формировани  частичного результата, окажутс  знаковый и (п+4) старших разр да кода результата , переведенного в результате описанной операций из квазиканоническо избыточного кода в дополнитёльньзй; двоичный код, -. Старшие (п+4) разр да произведени 2 чисел могут.быть получены при rtoMo щи за вл емого устройства через (ЗЕл-п+б) тактов, при этом в ()-м такте можно принимать новую последбвательнрсть; чисел, С помощью предложенного устройства возможно выполнение умножени  и суммировани  последовательности.чи сел, а также вычислени  полинома .. Р (х) а.,/+: +,, . а,х-5- аа и некоторых других операций, причем выполнение операции суммировани  чисел будет отличатьс  от операции умножени  чисел тем, что кйждый i-й операнд, где i € 2,3,4,.-, .t-l, необходимо принимать на регистр б, а в регистр 7 с помощью устройства управлени  записываетс  код 001.000 ,. ,00 , При этом частичный результат при выполнении операции сложени  можно не преобразовывать, а это значит, что после подачи 1-го операйда в следующем такте можно принимать дл  суммировани  (1+1)-й операнд последовательности и, сле510 довательно, (п+4) старшие разр да суммы 1 п-разр дных чисел могут бъпь получены за (Е+п+б) тактов,,Вычисление указанного полинома отличаетс  от операции умножени  t чисел, при . условии,что тем, что, начи-™ на  со второй последовательнсюти из трех тактов, на регистр бц будет заноситьс  не код О, а код а/, при этом на регистр 7j будет заноситьс  код , В следующем такте, псх;ле подачи такта формировани  результата, можно принимать новую последовательность чисел. Следовательно., основное преимущество конвейерного Метода обработки информации, заключающеес  в эффективном исдользовани.и аппаратуры многорегистровых устройств, в данном .случае сохран етс . Таким образом, предлагаемое устройство , вычисл   одно и то же арифметическое выражение за гораздо меньшее количество тактов, чем устройство , выбранное в качестве прототипа , обладает значительно большей по сравнению с ним производительностью . При этом оно может состо ть из гораздо меньшего количества однотипных блоков. Кроме того, вследствие применени  в за вл емом уст- ройстве схемы перемножени  чисел в дополнительйых кодах отпадает необходимость В том, чтобы все операнды выражени , подлежащего вычислению, были об зательно п оложительными. дроб ми , что имеет место при вычислении этого выражени  при помощи известного устройства. Формула изобретени  КонМейёрнбе устройство дл  одновременного выполнени  арифметических операций над множеством п-разр дных чисел, выполненное из однотипных блоKOB J каждый i-й () блок содержит регистр частичного результата, регистр сомножител ,(п+б) входовой блок фор 4ирОвани  частичного-результата, первый управл ющий триггер, первый элемент И, первый триггер, шину тактовьсс импу тьсов, причем выходы регистра Частичного результата и регистра сомножител  соединены со входами блока формировани  частичного результата , входы регистра сомножител  1-го блока соединены с выходами регистра сомножител  (i-l)-ro блока, а выходы первого управлшощего триггера i-ro блока подключены к соответствующим ходам первого управл ющего триггера (i-H)-ro бпока единичный выход перого триггера подключен к управл ющеу входу блока формировани  частичноо результата, шина тактовых импульов соединена со входами регистра

   11 частичного результата, регистра сомножител , первого триггера управлени  и первого триггера, отличающ е е с   тем, что, с целью повьшени  быстродействи , в каждый i-й блок введены дополнительно второй, третий и четвертый триггеры, шифратор, второй , третий, четвертый, п тый и шестой элементы И, второй управл ющий триггер, причем единичные выходы второго , третьего и четвертого триггеров соединены с управл ющими вxoдa вl блока формировани  частичного результата нулевой выход второго управл ющего триггера соединен с управл ющим входом шифратсч а, выходы (п+5) старших разр дов i-ro блока формировани  частичного результата подключейы ко входам регистра частичного результата . (i-(-l),-ro блока и ко входам шифратора i-ro блока/первый и второй выхода которого соединены соответствуете со входами установки в единичное и нулевой состо ние первого триггера (i-fl)-ro блокаг и третьего триггера i-ro блока, а третий и четвертый выходы шифратора i-ro блока соединены со входами установки в единичное и нулевое состо ние второго триггера (i+1)-го блока и четвертого триггера i-ro соответственно, единичный )ыход второго управл ющего триггера соединен с (п+5)-м входом блока формировани  частичного результата, а единичный выход перв1огь управл ющего триггера соединен с первьач входом второго элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с единичным ввскодом четве|р ого триггера (-i+D-rb блЬка.и нёлувым выходом четвертого триггера i-ro бло ка, единичный выход первого управл ющего триггера соединен со входом третЬ1ВГд элемента И, второй и третий входы которого соединены соответстве но (J, единичным, выходом третьего триг гера (i+1)-го блока и нулевым выходо третьего триггера i-ro блока, выход

   662935

   12 второго элемента И соединен со входами установки в единичное и нулевое состо ние, соответственно, третьего триггера (i-H}-ro блока и четвертого , триггера (i-H)-ro блока и с первым входом первого элемента И, к другому входу которого подключен единичный выход третьего триггера, а также с первьиу входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу третьего триггера, а выход третьего элемента И соединен со входами установки в единичное и нулевое состо ние, соответственно четвертого триггера (i+1)-го блока и третьего триггера ti+D-ro блока и с первым входом п того элемента И, второй вход которого подключен к единичнсм-iy выходу четвертого триггера, а также с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу четвертоготриггера; выходы двухвходовых схем первого, четвертого, п того и шестого элементов И соединены соответственно со входом установки в нулевое состо ние первого триггера (i+1)-го блока и третьего триггера i-ro блока, со вхОдЬм установки в единичное состо ние второго триггера (i+1)-го блока и четвертого триггера i-ro блока, со входом установки в нулевое состо ние второго .триггера (i+1)-го блока и четвертого триггера i-ro блока и Со входом установки в единичное состо ние первого триггера (i+l)-ro блока и третьего Г1Жггера i-ro блока, выходы второго управл ющего триггера i-ro блока соединены со входами второго упра вл ющего триггера (i+1)-го блока. , Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Самофалов К.Г. и др. Структуры ЭЦВМ четвертого поколени , М., Техника , с.89.248. 2.йвторское свидетельство СССР 479111, кл G 06 F 7/52, 1974. ,