УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭВМ Российский патент 2012 года по МПК G06F11/00 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в вычислительных структурах, функционирующих в модулярной системе счисления.

Известно устройство (аналог) (авт. св. СССР №1642469, МКИ G06F 11/00, Б.И. №14, 1991 г.), содержащее группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, сумматор, два регистра, сумматор по модулю К, формирователь дополнения вылетов, формирователь вылетов, блок сравнения. Недостаток устройства - низкая глубина контроля.

Известно также устройство (аналог) (авт. св. СССР №1642470, МКИ GOGF 11/00, Б.И. №14, 1991 г.), содержащее блок сумматоров по модулю два, два регистра, формирователь контрольного бита, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ и триггер. Недостаток устройства - низкая глубина контроля.

Наиболее близким по технологической сущности (прототипом к предполагаемому изобретению) является устройство (авт.св. СССР №1608666, МКИ G06F 11/00, Б.И. №43, 1990 г.), содержащее блок свертки по модулю, первый второй и третий блоки буферной памяти, блок контроля по модулю, блок сравнения, блок выдачи признака результата, блок постоянной памяти, блок оперативной памяти, первый и второй триггеры, абонент, первый и второй элементы ИЛИ, процессор, сумматор и блок задания смещения. Недостаток прототипа - низкая глубина контроля ввиду того, что производится контроль по модулю операндов и результата операции в целом с последующим сравнением.

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, состоит в повышении надежности вычислений перспективных образцов вычислительной техники.

Технический результат выражается в увеличении глубины контроля.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первый блок сравнения, отличающееся тем, что в него введены (n-2) блока сравнения, где n - число вычислительных трактов ЭВМ, две группы блоков сложения чисел по модулю, три группы блоков свертки по модулю, группа регистров, блок элементов И, три группы блоков элементов И, группа элементов НЕ, группа блоков элементов ИЛИ и группа блоков сложения с константой по модулю, причем входы первого операнда соединены с первыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю первой группы (операнды и результат операции представлены в модулярной системе счисления), а входы второго операнда соединены со вторыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю первой группы, выходы которых соединены с входами соответствующих регистров группы, а их выходы соединены с первыми входами соответствующих блоков элементов И третьей группы, выходы которых являются выходами устройства или результата операции, первые входы i-х блоков сложения чисел по модулю первой группы, где соединены с входами j-х, где блоков свертки по модулю первой группы, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю второй группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сравнения, выходы которых соединены с входами блока элементов И, а его выход - со вторыми входами блоков элементов И третьей группы, вторые входы i-х блоков сложения чисел по модулю первой группы соединены с входами j-х блоков свертки по модулю второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю второй группы, выходы переполнения блоков сложения чисел по модулю первой группы соединены с первыми входами соответствующих блоков элементов И первой группы, а через соответствующие элементы НЕ группы - с первыми входами соответствующих блоков элементов И второй группы, выходы i-x блоков сложения чисел по модулю первой группы через j-e блоки свертки по модулю третьей группы соединены со вторыми входами блоков элементов И первой группы и со входами блоков сложения с константой по модулю группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков элементов И второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков сравнения, а первые входы которых - с выходами соответствующих блоков элементов И первой группы.

Сущность изобретения состоит в представлении операндов остатками от деления на заданные основания модулярной системы счисления (МСС) с последующим проведением операции и контролем ее по каждому остатку отдельно. Рассмотрим МСС, состоящую из трех оснований m₁=3, m₂=5, m₃=7. В этом случае диапазон представления чисел равен m₁×m₂×m₃=105. Для реализации операции модулярного сложения табличным методом требуется три таблицы по соответствующим модулям (табл.1-табл.3).

Следовательно, схемотехнически таблицы выполняются на двух входовых элементах И, а клетки таблиц, отмеченные знаком «+», объединяются в выходы переполнения. Сама идея заключается в контроле проводимой операции сложения по младшему модулю. В данном случае операция выполняется в вычислительном тракте (ВТ) по модулю m₂=5 охвачена модульным контролем с m₁=3, а ВТ с m₃=7 проверяется по модулю m₂=5. Таким образом, все вычислительные тракты, кроме первого, контролируются. Следовательно, глубина контроля существенно увеличивается и равна (n-1), где n - число оснований модулярной системы счисления.

На фигуре представлена структурная схема предполагаемого устройства, где: 1₁÷1_n - входы первого операнда, 2 - блоки сложения чисел по модулю первой группы, 3₁÷3_n - входы второго операнда, 4 - группа регистров, 5 - третья группа блоков элементов И, 6₁÷6_n - выходы устройства, 7 - первая группа блоков свертки по модулю, 8 - блоки сложения чисел по модулю второй группы, 9 - блоки сравнения, 10 - блок элементов И, 11 - вторая группа блоков свертки по модулю, 12 - первая группа блоков элементов И, 13 - группа элементов НЕ, 14 - вторая группа блоков элементов И, 15 - третья группа блоков свертки по модулю, 16 - группа блоков сложения с константой по модулю, 17 - группа блоков элементов ИЛИ.

Табл.1 0 1 2 1 0 1 2 1 1 2 0+ 2 2 0+ 1+

Табл.2 0 1 2 3 4 0 0 1 2 3 4 1 1 2 3 4 0+ 2 2 3 4 0+ 1+ 3 3 4 0+ 1+ 2+ 4 4 0+ 1+ 2+ 3+

Табл.3 0 1 2 3 4 5 6 0 0 1 2 3 4 5 6 1 1 2 3 4 5 6 0+ 2 2 3 4 5 6 0+ 1+ 3 3 4 5 6 0+ 1+ 2+ 4 4 5 6 0+ 1+ 2+ 3+ 5 5 6 0+ 1+ 2+ 3+ 4+ 6 6 0+ 1+ 2+ 3+ 4+ 5+

Входы первого операнда 1₁÷1_n соединены с первыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю первой 2 группы, где операнды и результат операции представлены в модулярной системе счисления, а входы второго операнда 3₁÷3_n - соединены со вторыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю первой 2 группы, выходы которых соединены с входами соответствующих регистров 4 группы, а их выходы соединены с первыми входами соответствующих блоков элементов И третьей 5 группы, выходы которых являются выходами устройства 6₁÷6_n (результата операции), первые входы i-х блоков сложения чисел по модулю первой 2 группы, где соединены с входами j-x, где блоков свертки по модулю первой 7 группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю второй 8 группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков 9 сравнения, выходы которых соединены со входами блока 10 элементов И, а его выход - со вторыми входами блоков 5 элементов И третьей группы, вторые входы i-х блоков сложения чисел сложения чисел по модулю первой 2 группы соединены с входами j-x блоков свертки по модулю второй 11 группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю второй 8 группы, инверсные выходы переполнения блоков сложения чисел по модулю первой 2 группы соединены с первыми входами соответствующих блоков 12 элементов И первой группы, а через соответствующие 13 элементов НЕ группы-с первыми входами соответствующих блоков 14 элементов И второй группы, выходы i-х блоков сложения чисел по модулю первой 2 группы через j-e блоки свертки по модулю третьей 15 группы соединены со вторыми входами блоков 12 элементов И первой группы и со входами блоков 16 сложения с константой по модулю группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков 14 элементов И второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков 14 элементов И второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков 17 элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков 9 сравнения, а первые входы которых - с выходами соответствующих блоков 12 элементов И первой группы.

Рассмотрим работу устройства. На входы α₁÷α_n первого операнда поступает число А=(α₁, α₂,…α_n), представленное в МСС по основаниям m₁, m₂,…m_n. На входы 3₁÷3_n второго операнда так же поступает число β=(β₁, β₂,…β_n). В блоках сложения чисел по модулю первой 2 группы производится данная операция, результат которой помещается в группу 4 регистров. Одновременно и поступают на входы соответственно первой 7 и второй 11 группы блоков свертки по модулю, с выходов которых числа и поступают соответственно на первые и вторые входы блоков сложения чисел по модулю второй 8 группы, с выходов которых результаты анализа поступают на первые входы соответствующих схем 9 сравнения. Результаты операции сложения с выходов блоков сложения первой 2 группы также поступают на входы блоков свертки по модулю третьей 15 группы, где производится операция , а . Если при вычислении чисел c_i в блоках сложения чисел по модулю первой 2 группы не происходило превышения соответствующего модуля m_i, то с выходов блоков свертки по модулю третьей 15 группы числа через соответствующие блоки элементов И первой 12 группы поступают на первые входы соответствующих блоков 17 элементов ИЛИ с их выходов на вторые входы блоков 9 сравнения. В противном случае производится сложение с константой в группе блоков 16 сложения с константой по модулю, и полученные числа через соответствующие блоки элементов второй 14 группы поступают на вторые входы соответствующих блоков 17 элементов ИЛИ. Если результаты сравнения по всем блокам 9 сравнения положительны, то с их выходов поступают сигналы на входы блоков 10, с выхода которого поступают сигналы на вторые входы блоков элементов И третьей 5 группы, и результат операции сложения чисел (А+В) поступает на выходы 6₁÷6_n устройства.

Пример. Пусть А=12, В=19. При выборе оснований МСС m₁=3, m₂=5, m₃=7.

Диапазон МСС равен m₁·m₂·m₃=105. Операнды А и В при этом равны А=(α₁, α₂, α₃)=(0, 2, 5); B=19=(1, 4, 5), а результат операции A+B=С=(c₁, с₂, c₃)=31=(1, 1, 3).

В этом случае блоки сложения чисел по модулю первой 2 группы реализуют таблицы 1÷3. Остаток чисел по модулю 3, равный α₁=0, поступает на первый вход первого блока сложения чисел по модулю первой 2 группы, на второй вход которого поступает число β=1. Результат операции поступает в первый регистр 4 группы. Числа α₂=2 и β₂=4 поступают на соответствующие входы второго блока сложения чисел по модулю первой 2 группы, и результат модульного сложения будет помещен во второй регистр 4 группы. Отметим, что при этом произошло переполнение (превышение модуля m₂=5), и, следовательно, на инверсном выходе переполнения второго блока сложения чисел по модулю первой 2 группы сигнала не будет. Результат операции поступает на вход первого блока сложения 16 с константой по модулю, с выхода которого число поступает через открытый первый блок элементов И второй 14 группы. Далее число 0 поступает через первый блок 17 элементов ИЛИ группы на первый вход первого блока 9 сравнения. Числа α₂ и β₂ так же поступают на входы первых блоков первой 7 и второй 11 групп блоков свертки по модулю соответственно, с выходов которых числа и поступают на входы первого блока сложения чисел по модулю второй 8 группы. Он реализует таблицу 1, и, следовательно, результат сложения по модулю 3, равный поступает на второй вход первого блока m_i 9 сравнения. Ввиду того что 0=0, т.е. результат сравнения положительный, на вход блока 10 элементов И будет выдан сигнал с выхода блока 9 сравнения. Аналогичным образом проходит контроль по модулю m₂=5 работы вычислительного тракта по модулю m₃=7. Формально можно записать: , . При сложении чисел произошло превышение модуля (10>7), поэтому проводим коррекцию результата . Тогда имеем 0+0=0, следовательно, контроль по модулю m₂=5 третьего вычислительного тракта прошел удачно. На второй вход блока 10 поступает сигнал. С выхода блока 10 сигнал открывает все три блока третьей 5 группы элементов И, и результат операции сложения поступает на выходы 6₁÷6₃ устройства.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в вычислительных структурах, функционирующих в модулярной системе счисления. Техническим результатом является увеличение глубины контроля за счет возможности контроля проводимой операции сложения по младшему модулю. Устройство содержит: две группы блоков сложения чисел по модулю; группы регистров; три группы блоков элементов И; блоки сравнения; группы элементов НЕ; блок элементов И; три группы блоков свертки по модулю; группы блоков сложения с константой по модулю; и связи между ними. 1 ил., 3 табл.

Устройство для контроля ЭВМ, содержащее первый блок сравнения, отличающееся тем, что в него введены n-2 блока сравнения, где n - число вычислительных трактов ЭВМ, две группы блоков сложения чисел по модулю, три группы блоков свертки по модулю, группу регистров, блок элементов И, три группы блоков элементов И, группу элементов НЕ, группу блоков элементов ИЛИ и группу блоков сложения с константой по модулю, причем входы первого операнда соединены с первыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю первой группы, операнды и результат операции представлены в модулярной системе счисления, а входы второго операнда соединены со вторыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю первой группы, выходы которых соединены с входами соответствующих регистров группы, а их выходы соединены с первыми входами соответствующих блоков элементов И третьей группы, выходы которых являются выходами устройства или результата операции, первые входы i-x блоков сложения чисел по модулю первой группы, где соединены с входами j-x, где
блоков свертки по модулю первой группы, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю второй группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сравнения, выходы которых соединены с входами блока элементов И, а его выход - со вторыми входами блоков элементов И третьей группы, вторые входы i-x блоков сложения чисел по модулю первой группы соединены с входами j-x блоков свертки по модулю второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков сложения чисел по модулю второй группы, инверсные выходы переполнения блоков сложения чисел по модулю первой группы соединены с первыми входами соответствующих блоков элементов И первой группы, а через соответствующие элементы НЕ группы - с первыми входами соответствующих блоков элементов И второй группы, выходы i-x блоков сложения чисел по модулю первой группы через j-e блоки свертки по модулю третьей группы соединены со вторыми входами блоков элементов И первой группы и со входами блоков сложения с константой по модулю группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков элементов И второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих блоков сравнения, а первые входы которых - с выходами соответствующих блоков элементов И первой группы.