Устройство для определения ранга числа Советский патент 1984 года по МПК G06F5/02 

1 Изобретение OTfiocHTCH к области вычислительной техники и может быть использ(5лано п вычислительных маишках, работающих с системой счислегш в остаточиьк классах. Известно устройство вычисления ранга 41Гсла системы оста очньк классов, содерл.ащее модульнь. сумматор, блок сравнения, три блока умножения на константу и счетчик С1Д. Недостатком данного устройства является невысокое быстродействие, что связано с выбросом последователь ного алгоритма вычисления ранга. Наиболее близким по технической сущности к зoбpeтeнию является устройство для определении ранга числа содержащее входной регистр, выходы которого соединены с входами блока хранения констант, выходной сумматор выход которого соединен с входами вы ходного pej-истра и узлом анализа содерж1 мого старших разрядов результата, сумматор ранга числа, блок лвоич и.ых сумматоров, входы которого соеди нены с первой группой выходов блока хранения констант, и дополнительный двоичньй сумматор, входы которого соелинены с второй группой вьгходов блока хранения констант, до полиителт,ного двоичногО сумматора соединены с входами блока сумматоров выходы переносов сумматоров блока и дополнительного двоичного сумматора соедине -) с входами сумматора ранга числа, другие выходы блока иоследова тельно соединенных двоичных сумматоров соединены с входами выходного сумматора и через узедт переноса - с входами сумматора paisra числа 2. Педостатком данного устройства являются значительные аппаратурные затраты lia реализацию блока храЕ1ения констант и организацио (вяния в разрядности диапазона. Цель изобретения - снижение аппаратур)ных затрат. Для достижения поставлсмпюй гле.чи устройство для О тределеь:ия ранга чис ла, содержание два сумматора, узел аналпза. узел формирования переноса сумматор ранга, причем выходы суммы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первым п вторы входами y-ifia формирования 1тереноса, вьгход п.реноса первого сумматора сое динен с nejiBbiM входом сумматора ранг выходь (Лмьы и переноса яв35ляются в,1ходами ранга устройства, содержит четыре шифратора, элемент И, причем входы устройства соединены с входами шифраторов, выходы первого и второго шифраторов соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход переноса которого соединен с его входом переноса, выходы третьего и четвертого шифраторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора первым и вторым входами узла анализа, третий вход которого соединен с выходом переноса второго сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса сумматора ранга и первым выходом узла анализа, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом узла формирования nepetioca, выход элемента И соединен с BTopfiiM входом сумматора ранга. Узел анализа содержит три элемента И и элемент ИЛ1, причем первый и второй входы узла анализа соединены с инверсными входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами элемента ИЛИ и третьего элемента И, инверсные выходы которых являются соответствен го первь м и вторым выходами узла анализа, третий вход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ. На чертеже приведена схема устpoficTBa для О11ределения ранга числа. Усгройство для определения ранга числ; содержит ши(1)ратор1 1 4, сумматоры 5, 6, узел анализа 7, узел формирова.чия nepoioca 8, элемент И 9, сумматор 10 ранга. Узел анализа содерЖ1ГГ эзгементы И 11-13, элемент ИЛИ 14. Устройство для определения ранга оперирует с остатками о.- по осHOBaiUiio Р, имеющему разрядность т, кодированными грлмпой из m последовательных разрядов элемеЕ та двоичното базиса, имею 1его вид -.-MiGNР« где(1) (P)k - фуькпии Эйлера для основания Р. Kcjut остатки нормированы умножением па весовую функпию , ,Ъ . . .bfi то в результате д.всч-гчного суммирования КОДО13 Рх( в разрядносли (P)k за ггределами разрядности образуется код ранга числа.

Коды R(ui.) цикличны в разрядности f(P), Для совокупности оснований

5-7 9-13 коды R(ci) представлены в таблице.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАНГА ЧИСЛА, содержащее два сумматора, узел анализа, узел формирования переноса, сумматор ранга, причем выходы суммы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами узла формирования переноса, выход переноса первого сумматора соединен с первым входом сумматора ранга, выходы суммы и переноса которого являются выходами ранга устройсттш, отличающееся тем, что, с целью снижения аппаратурных затрат, оно содержит четыре шифратора, элемент И, при чем входы устройства соединены с входами шифраторов, выходы первого и второго шифраторов соединены с соответствуюиими входами первого сумматора, выход переноса которого соединен с его входом переноса, выходы третьего и четвертого шифраторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, первым и вторым входами узла анализа, третий вход которого соединен с выходом переноса второго сумматора, вход переноса которого соединен с входом переноса сумматора ранга и первым выходом узла анализа, второй выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом узла формирования переноса, выход элемента И соединен с вторым входом сумматора ранга. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что узел анализа содержит три элемента И и элемент ИЛИ, причем первый и второй входы узла анализа соединены с инверсными входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми О 00 4 00. входами элемента ИЛИ и третьего элемента И, инверсные выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами узла анализа, третий вход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ.

000000

000000 001100 110110 011001 101101 100110 100100 110011 011011 010010 001001

За счет определенной группировки оснований сложение базисов для определения переноса в разряд f (P)k можно вести в разрядности Ц(Р)К/2. Если произведение оснований, по которым ведется суммирование, не имеет числа два среди своих первообразных корней, то наличие переноса в разряд i(P)k/2 означает и наличие переноса в разряд 4(P)k, Если произведение оснований имеет число два среди своих первообразных корней, то отсутствие

ВО В1 В2 ВЗ В4 В5

Первый шифратор 1 аО a1 а2 аЗ a1 а2

ВО В1 В2 ВЗ Второй шифратор 2 аО a1 а2 аЗ

000000000000 111011000100 110110001001 110001001110 101100010011 100111011000 100010011101 011101100010 011000100111 010011101100 001110110001 001001110110 000100111011

переноса в разряд (P)k/2 при нуле40 вых остатках означает наличие переноса в разряд p(P)k. Код базиса по произведению оснований равен коду суммы базисов при отсутствии переноса в разряд (P)k и на единицу больший 45 при наличии переноса в разряд p(P)k.

Шифраторы, используемые в устройстве для определения ранга числа, комбинационные и выполнены в соответствии со следующими таблицами для осно50 ваний 7,9,5,13

ВЗ

В4 а1(аО+а2+аЗ) а2(аО+а1+аЗ)

ВО В1 В2 ВЗ В4 В5

Третий шифратор 3 аО a1 а2 аЗ аО a1

Четвертый шифратор 4 В4

ВО В1 В2 БЗ аО a1 а2 аЗ

+-аЗа1аО + аЗГТаО + аЗа2аО + аЗа2а1аО где аО - аЗ - входы; ВО - В5 - выход шифраторов. Узел переноса реализует распространение переноса при сложении двух чисел, является стандартным. Устройство для определения ранга числа работает следующим образом. Нормированные коды остатков посту пают на соответствующие шифраторы 1-4, где производится их доопределение до разрядности 4(P)k/2. С выхода шифраторов коды поступают на сумматоры 5 и 6 и узел 7 анализа. Слагаемые сумматоров подобраны так, что произведение оснований, которым принадлежат коды слагаемых, бьшо равно 2 (Р1К/2 -1 для первого сумматора и 2 f (р) ii/2. +1 для второго сумматора. При таком подборе оснований коррекция суммы первого сумматора осуществляется непосредственной связью между выходом переноса разряда (P)k/2-1 и входом переноса в нулевой разряд, для коррекции второго сумматора необходим анализ сладаемых на нулевое значение кода. Указанный анализ осуществляется узлом 7 анализа, если ни один из кодов слагаемых не является нулевым, то отсутствие переноса в разряд V(P)k/2 вызывает коррекцию суммы за счет вьздачи сигна ла переноса в нулевой разряд второго сумматора. аЗа2аО+аЗа2аО+аЗа2аО+а2а1аО+аЗа2а1аО аЗа1аО+ Результаты суммирования двоичных базисов, нуждающиеся в коррекции, не могут быть равны двоичному числу, содержащему только единичные значения разрядов, поэтому наличие обратной связи за счет цепи коррекции не приводит к нарушению устойчивой работы двоичных сумматоров. С выходом двоичных сумматоров результаты суммирования поступают на узел 8, вырабатывающий сигнал в том случае, если сумма кодов на его входах больше или равна -1, на входы сумматора 10 ранга поступают значения с выхода переноса первого 5 сумматора, узла 7 анализа и узла 8, при наличии сигнала на втором выходе узла 7 анализа через элемент 9 И. Результат суммирования представляет собой pajir числа. Ранг числа для рассматриваемого случая остатков кодируемыхг-четырьмя разрядами аЗ, а2, a1, аО нормированных базисов по основаниям 5,7,9,13 не может превышать трех. По сравнению с прототипом, в данном устройстве отсутствуют блоки хранения констант, последовательно соединенных сумматоров, выходной сумматор, суммарное количество оборудова ния которых заведомо больше, чем ввеиенных четырех шифраторов.

К