SU824200A1 - Суммирующее устройство - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых- устройств помехоустойчивой обработки информации.

Известны двоичные сумматоры многоразр дных двоичных чисел, содержащие , регистры, блок параллельного суммировани  и блок определени  окончани  суммировани  l и 2.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  суммирующее устройство, содержащее первый и второй регистры, блок параллельного суммировани , блоки определени  окончаний суммировани , нормализации, контрол  и коммутации, причем выход суммы блока параллельного суммировани  подключен к первому входу блока контрол  и входу первого регистра, а к его второму входу подключен выход переноса блока параллельного суммировани , который подключен также ко входу блока коммутации и входу блока определени  окончани  суммировани . Выходы первого и второго регистров соединены со входами блока параллельно суммировани .

Первый и второй управл квдие входы блока коммутации подключены к управЛЯЮ1ЦИМ шинам устройства, а выходы его соединены со входами первого и второго регистров, выход первого регистра подключен ко входу блока нормализации , управл ющий вход которого подключен к первой управл ющей шине устройства, а выход соединен со входом первого регистра 3j.Недостаток приведенного двоичного

0 сумматора заключаетс  в том, что он не позвол ет суммировать числа представленные в избыточных (г , р) системах счислени , предназначенных дл  сквозного контрол  информационно-вы5 числительных систем (ИВС).

Цель изобретени  - расширение , функциональных возможностей устройства .

Поставленна  цель достигаетс  тем,

0 что устройство, содержащее первый и второй регистры, блок параллельного суммировани , блок определени  окониани  су« мровани , блок контрол , блок нормализации и блок коммутации,

5 причём выходы первого и второго регистров соединены с соо ветствукицими входами блока параллельного суммировани , выход суммы которого соединен со входом первого регистра и

0 первым входом блока контрол , второй вход которого соединен с выходом переноса блока параллельного суммирова ни , входом блока определени  оконча ни  суммировани  и входом блока коммутации , первый и второй выходы кото рого подключены ко входам первого и второго регистров, выход первого регистра подключен ко входу блока нормализации , выход которого соединен со входом первого регистра, первый и второй управл ющие входы блока ком мутации соединены с первой и второй управл ющими шинами устройства, пер1ва  управл юща  шина устройства подключена к управл ющему входу блока ,нормализации, содержит третий регист вход которого подключен к третьему выходу блока коммутации, а выход к третьему входу блока параллельного суммировани , третий управл ющий вход блока коммутации соединен с третьей, управл ющей шиной устройства На фиг. 1 представлена структурна схема суммирующего устройства, на фиг. 2 - графики, иллюстрирующие эффективность использовани  предлагаемого устройства. Суммирующее устройство содержит блок 1 коммутации, регистр 2, блок 3 нормализации, регистр 4, регистр 5 дл  запоминани  обратных переносов, блок б параллельного суммировани , блок 7 определени  окончани  суммировани , блок 8 контрол , управл ющую шину 9, управл ющий сигнал на которую подаетс  при работе с числами , представленными в фибоначиевой системе счислени , управл ющую шину 10, -управл кнций сигнал на которую подаетс  при работе с числами, представленными в классической двоичной системе счислени , управл ющую шину 11, сигнал на которую подаетс  при работе с числами, представленными в (г,р) системе счислени . Устройство работает в избыточной системе счислени , весовые коэффициенты которой св заны между собой следующим рёкурентным соотношением Ь.-П. +Г)- -«-...-tft. +{ъ. . 1., I I -2 Ц.2. 1 1-.р ; + rt, p+c-vi .... ; гм,2,,----, р-о,(,2,. N.-,;Pp.i-2-, , , p + 4;...; p+r; , (.j.) где r - максимальное количество единиц , наход щихс  в соседних двоичных разр дах числа и образующих разрешенную группу единиц, а параметр р указывает на минимальное количество нулей между разрешенными группами единиц. Обозначим системы счислени , заданные формулами (1) как СС(г,р). При и любом р СС(г,р)  вл етс  классической двоичной, так как при общем числе двоичных разр дов систе ма, содержит только одну группу разрешенных единиц, весовые коэффициенты которых равны степени двойки. При и р-0,1,2... получаем известные фибоначиевые системы счислени . Случай и ,,,.. соответствует системам счислени  ранее неизвестным и занимающим промежуточное положение между классической и фибонач евыми системами счислени . Рассматриваемые СС(г,р) заполн ют существующий пробел по помехоустойчивости , быстродействию выполнени  арифметических операций и диапазону представлени  чисел между классической и известными фибоначиевыми СС, предназначенными дл  сквозного контрол  иве. Выбор конкретного параметра г и р позвол ет в широких пределах измен ть возможности проэктируемой иве как по помехоустойчивости и диапазону представлени  чисел, так и по быстродействию. j Рассмотрим выполнение операции помехоустойчивого суммировани  в СС (г,р). Предположим дл  определенности , . Тогда из соотношени  (1) составим табл. 1 сложени  дл  дл  трех а, с, d одноименных (i-x) разр дов чисел. Из табл. 1 видно, что при сложении помимо S и пр мого переноса которые формируютс  при суммироваНИИ в общеприн той двоичной системе счислени , дополнительно требуетс  учитывать н один обратный перенос пОБр (при - группу из р обратных переносов), отсто щий от i-и позиции вправо на 2 разр да (в- общем случае на г-(-р-1 разр дов) . . Поскольку система счислени  СС (г,р)  вл етс  избыточной, то одному и тому же члену в СС (г,р) соответствуют несколько форм его записи. Например, весовые коэффициенты в СС (2,1), определ емые по формулам (1), равны ... 81,44,24,13,1,4,2,1t 1 и, следовательно, число 13 в СС (2,1) может быть представлено в виде 000100000 - нормальна  форма или 000011100 - ненормальна  форма. Двоичную комбинацию в СС (г,р),называют нормальной, если в ней отсутствуют запрещенные группы единиц и ну- лей, а процесс приведени  двоичной комбинации к нормальной форме - нормализацией . Таким образом, при .нормализации, начина  с р-И разр л;а, все двоичные комбинации вида 01...1 должны быть в случае заменены (свернуты) J2Jtl-, .в эквивалентные им комбинации lo7V73, Эта операци  осуществл етс  блоком 3 приведени  чисел к нормальной форме . Алгоритм сложени  чисел в СС (г,р осуществл ют следующим образом, 1.Нормализуют исходные операнды Лив. 2.Формируют первую частичную сум му .2 и переносы , П. 3.Привод т к нормальной форме пе вую частичную сумму, т.в , получают .Выполн ют сложение чисел согласно табл. 1 , , П и формируют вторую частичную сумму и переносы. 5.Привод т к нормальной форме . 6.Пункты 4 и 5 выполн ют дл  пос ледующих частичных циклов до тех пор пока и не окажутс  равными нулю. Рассмотрим работу устройства на примере сложени  чисел в СС (2,1) при подаче сигнала в блок 1коммутации по управл ющей шине 11, Перед началом суммировани  исходные нормализобанные операнды А 011010110 и В 001011010 помещаютс  соответствен но в регистр 2 и регистр 4, В первом промежуточном цикле суммировани  с выходов 2 и П блока б получают S + и , причем , 2 записывают в регистр 2, а , П записывают в регистр 4. Поскольку (это следует из табл. 1), то одновременно П со сдвигом на четыре разр да вправо записывают в регистр 5. Таким образом, содержимое регистров до и после выполнени  указанных операций определ  етс  следующими действи ми ( Рг.2) - 011010110 ( Рг.4) - В 001011010 ( Рг.2) - 2 010001100 (Рг.4) - nfiP 010100100 ( Рг.5) - 000001010 Каждый промежуточный цикл работы устройства завершаетс  выполнением на всех регистрах операции нормализации в блоке 3. Причем, если на регистре 2эта операци  может.выполн тьс  или не выполн тьс  в зависимости от пред шествующих данному промежуточному циклу исходных операндов, то на рёгистрах 4 и 5 при правильной работе устройства и нормализованных исходны операндах операци  нормализации прин ципиально не может выполн тьс . Это обусловлено тем, что при сложении по рассматриваемому алгоритму в СС (г,р переносы п и всегда будут в нормальной формеч и, следовательно, факт осуществлени  нормализации на регистрах 4 и 5 может служить призна ком обнаружени  ошибки, при этом в блоке 8 вырабатываетс  сигнал обнару жени  ошибки. В табл. 2 показана работа устройства на всех частичных циклах суммировани . Символом «-j обозначено выпр некие операции приведени  числа к нормальной форме. В последнем - 5-м частичном цикле и, следовательно, блок 7 опр делени  окончани  суммировани  формируют сигнал (а - конец сложени . Окончательный результат ГА+вЗ.. 101010100 114, Работа устройства в классической и фибоначиевой двоичных системах счислени  осуществл етс  известным методом, при этом сигналы подаютс  по управл ющим шинам 10 и 9 соответственно . Из свойства приведенного алгоритма и примера сложени  вытекают правила организации контрол  процесса суммировани , Если устройство работает без ошибок , то исходные операнды и переносы и всегда должны быть в нормальной форме. Кроме того, анализ сложени  двух комбинаций типа i+2 i+1 i i-1 i-2 ,,,0 1 1 О О О ,,, показывает, что если в HI или в i-2 разр де числа А (или в) после проведени  текущей нормализации произошел сбой с О на 1, то он приводит к образованию единицы в i+1 или i-2 разр де суммы Наличие одной из единиц в данных разр дах в сочетании с группой из двух единиц (в общем случае из г единиц) пр мых переносов пЦ , П в i и i+1 разр дах может служить признаком обнаружени  ошибок при суммировании. При этом функци  обнаружени  ошибки х определена следующим образом X-пп П- 7 1 X 1Ц.1Ц... n,i,ii.,J, где П.; , - соответственно пр мой перенос и сумма, за . писанные в i-ом разр де числа. Графики на фиг. 2 иллюстрируют использование суммирующего устройства, содержащего двоичных разр дов и работакадего в системе счислени  СС (г,р) при , где Т - максимальное врем  сложени  двух чисел (в относительных единицах), D - диапазон представлени  чисел, S - коэффициент обнаружени  ошибок (в процентах) в кодах, генерируемый конкретной системой счислени , т,е, при фиксированных г и р, Сравнительный анализ О, S и Т показывает , что при суммирующее .устройство по приведенным характеристикам вырождаетс  в известный двокчный сумматор, так как он работает при этом в классической двоичной СС и, следовательно, нет необходимости запоминать П° и использо-

вать узлы нормализации. При устройство оперирует с операндами, представленными в фибоначиевой системе счислени . В этом случае функции регистров 4 и 5, а также управл ющих шин 9 и 11 могут быть соответственно объединены, так как в фибоначиевой системе счислени  и никогда не могут формироватьс  в одни и те же разр ды, и, следовательно, j3jin- хранени  и П° достаточно . Иметьодин регистр. В общем случае прр г%.1 наличие .регистра 5 и управл ющей шины 11  вл етс  об зательным .

.Таким образом, использование нового элемента - регистра дл  запоминани  и третьей управл ющей шины позвол ет расширить функциональные возможности устройства по сравнению с известным.При этом.выбор характеристических параметров СС (г и р) позвол ет разработчику в широких пределах измен ть технические характерис0 5 тики устройства,что  вл етс  качественно новым показателем при разработке ИБС.

Таблица

Claims (3)

1.Соловьев Г.Н. Арифметические устройства ЭВМ. М., Энерги , 1978, с. 102-104.

2.Чу Я. Организаци  ЭВМ и микропрограммирование . М., Мир, 1975, с. 80-82.

3.Авторское свидетельство СССР 559237, кл. G 06 F 7/50, 1976 (прототип)..

-А Л TiOmH.e3

го