Устройство для умножения Советский патент 1986 года по МПК G06F7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольЗОВЙ.НО нри разработке быстродействую1цих устройств для умножения десятичныхчисел,

Цель изобретения - сокращение количества оборудования устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схемапредлагаемого устройства для умножения; на фиг. 2 - функциональнал схема блока объединения при .

Устройство для умножения содержит (фиг.1) регистры 1-3 соответственно множимого, множителя и произведения, блок 4 формирования кратных множимого, блок 5 формирования частичных произведений, блок 6 объединения, блок 7 двоичного суммирования, блок 8 суммирования тетрадных переносов, блок 9 коррекции и блок 10 десятично го суммирования. Блок 8 содержит узлы П,.-11, суммирования тетрадных переносов, блок 9 содержит узлы , умножения на шесть, узлы 13 13,jf., суммирования и преобразователи l, ,-i двоичного кода в десятичный. Выходы разрядов регистра 2 множителя подключены к входам первой группы блока 5 формирования частичных произведений, выходы разрядов регистра 1 множимого подключены к входам блока 4 формирования кратных множимого, выходы групп с первой по четвертую которого подключены к входам групп со второй по пятую соответственно блока 5 формирования частичных произведений, выходы 16, 16 двух мпада1их подгрупп каждой из m групп выходов 16 -16 которого подключены к входам блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, а выходы 16, 16. двух старших подгрупп каждой из m групп выходов 16 - i 6 подключены к входам блока 6 объединения, выходы 17 -17 которого подключены к входам блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы 18 -ISjj., тетрадных переносов блока 7 двоичного сумьтрования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к входам соответствующих узлов 1 Ij -1 л„( суммирования тетрадных переносов, выходы которых подключены к входам соответствующих узлов 12,-122., умножения на шесть, выходы которых подключены к первым входам соответствующих узлов

13,-13,., 1 суммирования, выходы 19 19,1 тетрад с первой по предпоследнюю блока 7 двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов 13, -13,, суммирования, выходы которых подключены к входам соответствующих преобразователей 14--14,, , двоичного ко / tr - I

да в десятичньш, выходы которыхподключены к входам разрядов блока 10 десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выход 19„ последней тетрады блока 7

/ гп

двоичного су1-1мирования подключен к входу старщего разряда блока 10 десятичного суммирования, выходы которого подключены к входам регистра 3 произведения, выходы десятичных переносов узлов 11 суммирования тетрадных переносов подключены к входам переносов последующих узлов 11 сумми рования тетрадных переносов. Блок 6 содержит группы элементов ИЛИ 20.

Регистры 1 и 2 предназначены для хранения т-разрядных десятичных сомножителей, в регистр 3 произведения записьгоается 2т-разрядное десятичное произведение.

Блок 4 предназначен для формирования двухкратного, четырехкратного и восьмикратного множимых и может быть реализован как и в известном устройстве, на трех последовательно соединенных узлах удвоения. На выходы 15 первой группы блока 4 подается однократное множимое непосредственно с выходов регистра 1 множимого на выходах 15 второй группы блока 4 формируется двухкратное множимое,на выходах 15д третьей группы - четырехкратное множимое и на выходах 15. четвертой группы - восьмикратное множимое.

Блок 5 предназначен для формирования частичных произведений и содержит 4т групп двухвходовых элементов И. На выходах элементов И одной группы образуется одно частичное произведение, а всего в блоке 5 образуется 4in частичных произведений. Это связано с тем, что в устройстве формируются четыре частичных произведения множимого на каждую десятичную цифру га-разрядного множителя. Эти чётьфе частичных произведения.образуют одну группу выходов 16, 165, 16 и 16g блока- 5 (Hi$m), причем на выходы 16 первой подгруппы i-й группы подается частичное произведение множимого па зпачепие двоичного разряда с весом 2 1 i-й тетрады множителя. 16 второй подгруппы i-й на выходы группы поступает частичное произведе ние множимого на значение двоичного разряда с весом 2 2Д-й тетрады мно жителя, на выходы 16 и 16 третьей и четвертой подгруппы i-группы подаются частичные произведения множимого на значения двоичных разрядов с 2 Ч весами соответственно 2 4 и 2 8 iтетрады множителя. Блок 6 предназначен для объединения частичных произведений, которые подаются на выходы 16, 16g третьей и четвертой подгрупп i-й группы выхо дов 16 блока 5, в одно частичное произведение, поступающее на выход 17 блока 6. Такое объединение возмо ления при использовании кода 8421 на выходах 16 и 16 блока 5 не могу одновременно образоваться два знача щих частичных произведения (одно из этих частичных произведений обязател но будет нулевым, когда другое прини мает некоторое значение, отличное от нуля). На фиг. 2 изображена функциональная схема блока 6 объединения для случая, когда количество тетрад разрядов множимого и множителя равно двум (т 2). Блок 6 содержит две группы элементов ЖМ 20. Блок 7 двоичного суммирования предназначен для параллельного суммирования 3т десятичных частичных произведений, сформированных с помощью блоков 5, . . и 6 и поступающих на входы блока 7 в соответствии со значениями весов их разрядов. На выходах блока 7 формируется 2т тетрад двоичной суммы в однорядном коде, а на выхо-. ды 18 -18, из блока 7 поступают 5 inn-1 тетрадные переносы. Например, на выход 18 подаются только все те переносы, которые образуются в первой наименее значимой тетраде блока 7 при двоичном суммировании в нем дес тичных частичных произведений и кот рые должны поступить и поступают в его соседнюю более старшую тетраду для правильного формирования двоичной суммы на его вьгходах 19,-19,. Переносы, которые возникают в перво тетраде блока 7 и в ней же использу ются, на его выход 18, не должны подаваться. Тетрадные переносы, значения которых поступают на выходы 18 185 блока 7, могут быть как однораз ряднь ш двоичными числами, так и шoгopaзpядными (двухразрядными,трехразрядными или четырехразрядными двоичными числами). Последнее имеет место, например, при использовании в блоке 7 двоичного суммирования многовходовых параллельных счетчиков с целью увеличения его быстродействия. Блок 8 сум1-1ироБания тетрадных переносов содержит узлы 11,-11,., суммирования, кажд1)Гй из которых осуществляет двоичное суммирование тетрадных переносов, формируемых только в одной тетраде блока 7.Например,узел 11т производит суммирование только тех тетрадных переносов, которые образзтотся в т-й тетраде блока 7 двоичного суммирования и обязательно передаются в его (т+1)-ю тетраду. С целью уменьшения значений двоичных сумм, формируемых на выходах узлов 1 1 ,-11. блока 8 суммирования тетрадных переносов при умножении в устройстве чисел большой разрядности, узлы 11 -11 суммирования тетрадных переносов соединены цепью десятичного переноса. Это позволяет существенно упростить блок 9 коррекции и блок 10 десятичного суммирования. Для обеспечения при этом высокой скорости работы блока 8 значения десятичных переносов узлов 1, 1,„-2 должны зависеть только от значений суммы поступивших на их входы тетрадных переносов с равновесовых выходов 18, блока 7 и не зависеть от значений их входилх переносов. А это означает, что десятичный перенос, сформированный на выходе переноса j-ro узла 11 (1 j S 2т - 2) поступает на вход переноса (j+I)-ro узла П и в нем обязательно локализуетс я, т.е. этот перенос не может вызвать сигнал десятичного переноса из (j+l)-ro узла 11, который в свою очередь мог бы вызвать сигнал переноса из (j+2)-ro узла 11 и т.д. Формирование десятичных переносов в блоке 8 может быть организовано по-разному, в частности оно может быть следуюпщм: если на вход j-ro узла II поступает с выхода I8J блока 7 число одноразрядных тетрадных переносов 10#N520, то на его выходе переноса образуется перенос, равиьв единиг е; ecjiH 20 5N J 30, то формируется liepeHoCj, ратпп.й двойке и т.д. Разумеется,, что при этом должны корректироваться определенным образом выходнь е двоичные суммы узлов П ,11,„,., блока 8, При такой организации десятичных переносов в блоке 8 суммирования тетрадных переносов для значений m 16 на выходах узлов 11 -ll,j, , не могут сформироваться двоич 11 1е сумм1,1, Значения которых превышают одиннадцать (1011), Блок 9 коррекции содержит узлы , , двоичного умножения на шесть, узлы 13,-13,, двоичного суммнрования и преобразователи 1,lA,,,, двоичного кода в десятичный. По значениям сумм тетрадных переносов, полученных на выходах узлов 11 -11„ 1 блока 8, в блоке 9 с поJ / гр| мошью узлов 12,-12 I уг-шожения на шесть формируются коррекции для результата, образовавшегося на выходах 19,-19, тетрад блока 7 двоичного ,суммирования. Такой принцип формирования коррекции объясняется тем5что при ДВ01ГЧНОМ суммировании в блоке 7 десятичных частичных произведений для получения праввдтьного конечного результата необходимо всякий раз,ког да возникает одноразрядный перенос из тирады, корректировать эту тетра ду путем добавления к ней числа 6. С целью увеличения быстродействия и сокращения количества оборудования это добавление числа 6 в блоке 7 двоичного суммирования не производит ся. Вместо этого в блоке 8 суммирова НИН тетрадных переносов для каясдой весовой позиции блока 7 подсчитывает ся число тетрадных переносов, по зна чению которого в соответствующем узле 12 умножения на шесть блока 9 фор мируется правильная коррекция. В блоке 9 с помощью узлов 13 13, , осуществляется равновесовое двоичное подсуммирование значений коррекций, образованных на выходах узлов . y шoжeния на шесть к значениям соответствующих тетрад блока 7 5 сформированных на его выходах 19,-19,,. Образовавшиеся при этом на выходах узлов 13, М. двоичные суммы преобразуются на соответ ствующих узлах в десятич ные. Предполагается, что на выходах узлов 11 -П,,1 блока 8 не может 816 быть сформирована двоичная сумма тетрадных переносов., большая чем 1110 (это может быть обеспечено практически во всех cjty4,-iHx путем соответствутацего построения цепи -десятичного переноса блока 8), тогда на выходах узлов ., не может быть сформировано двоичное произведение,большее чем 1110x110 1010100, следопательно, на выходах узлов ,, не может образоваться двоичная сумма, превышающая значение 1010100 + + 1111 1100011, а поэтому на выходах узлов 14 .-i преобразования двоичного кода в десятичный не может быть сформирован десятичный результат, максимальное значение которого превышает значение 99. Таким образом, на выходах блока 9 коррекции формируется правильное десятичное произведение исходных сомножителей, но только в двухрядном коде (в виде двух чисел). Совокупность узлов 12-14 одного разряда блока 9 коррекции может быть реализована по соответств тощей таблице истинности в виде малоразрядного быстродействующего ПЗУ небольшой емкости, например, на серийно вьшускаемых ПЗУ емкостью 256 х 8 бит. В качестве блока 10 десятичного суммирования, как и в известном уст-ройстве, может быть использован быстpoдeйcтвyюш й двухвходовой десятичный сумматор, преобразующий двухрядный код десятичного произведения в однорядный. Устройство работает следующим образом. Одновременно либо последовательно во времени в регистры 1 и 2 соответственно множимого и множителя загружаются т-разрядные десятичные сомножители. После загрузки множимого в регистр 1 в блоке 4 формируются кратные множимого, которые с его выходов поступают на соответствующие группы входов блока 5, в котором образуется 4т частичньк произведений в десятичном коде, из 2т частичных произведений непосредственно поступают на входы блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов с выходов 16 , le блока 5.(lsiiLm), а другие 2т частичных произведений с выходов 16, 16 блока 5 предварительно подаются в блок 6, в котором они объединяются в m частичньтх произведений и которые с его выходов также поступают на входы блока 7 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, В блоке 7 осуществляется быстрое суммирование 3т десятичных частичных произведений как двоичных чисел и, по возможности, параллельно в блоке 8 формируются суммы тетрадных переносов, образованных на выходах 18,-18, блока 17 двоичного суммирования, по которым в дальнейшем в блоке 9 корректируется результат, сформированный на выходах тетрад блока 7. Образованное в двухрядном коде на выходах блока 9 десятичное про изведение сомножителей преобразуется в блоке 10 десятичного суммирования к однорядному коду, который и 3аписы вается в регистр 3 произведения. Формула изобретения Устройство дня умножения, содержа щее регистры множимого, множителя и произведения, блок формирования крат ных множимого, блок формирования час тичных произведений, блок двоичного суммирования, блок суммирования тетрадных переносов, блок коррекции и блок десятичного суммирования, приче блок суммирования тетрадных переносов содержит узлы суммирования тетра ных переносов, блок коррекции содержит узлы умножения на шесть, узлы суммирования и преобразователи двоич ного кода в десятичный, при этом выходы разрядов регистра множителя под ключены к входам первой группы блока формирования частичных произведений, выходы разрядов регистра множимого подключены к входам блока формирования кратных множимого, выходы групп с первой по четвертую которого под- ключены к входам групп с второй по пятую соответственно блока формирова ния частичных произведений, выходы двух младших подгрупп каждой из m групп выходов которого (га - количество тетрад разрядов множимого и множителя) подключены к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы тетрадных переносов блока двоичного Суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к входам соответствующих узлов суммирования тетрадных переносов,выходы которых подключены к входам соответствующих узлов умножения на шесть, выходы которых подключены к первым входам соответствуюпщх узлов суммирования, выход последней тетрады блока двоичного суммирования подключен к входу старшего разряда блока десятичного суммирования,, выходы которого подключены к входам регистра произведения, выходы десятичных переносов узлов суммирования тетрадных переносов подключены к входам переносов последующих узлов суммирования тетрадных переносов, отличающееся тем, что, с целью сокращения количества оборудования, оно содержит блок объединения, состоящий из m групп элементов ИЛИ, узлы умножения на шесть и узлы суммирования выполнены двоичными, причем выходы двух старших подгрупп каждой из m групп выходов блока формирования частичных пронзведений подключены к входам соответствующей группы элементов ИЛИ, выходы которой подключены к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, выходы тетрад с первой по предаю еледнюю блока двоичного сз мирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов суммирования, выходы которых подключены к входам соответствующих преобразователей двоичного кода в десятичный, выходы которых подключены к входам разрядов блока десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при разработке-быстродействующих устройств для умножения десятичных чисел. Целью изобретения является сокращение количества обо- , рудования устройства. Цель достигнута за счет введения в устройство блока объединения, состоящего из m групп элементов ИЛИ, причем уз.лы умножения на шесть и узлы суммирования вьшолнены двоичными. При этом выходы двух старших подгрупп каждой из m групп вьгходов блока формирования частичных произведений подключены к входам соответствующей группы элементов ИЛИ, выходы которой подключеге 1 к входам блока двоичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов . Выходы тетрад с первой по предпоследнкяо блока двоичного суммирования подключены в соответствии со значениями весов разрядов к вторым входам соответствующих узлов суммирования, выходы которых подключены к SS входам соответствующих преобразовате(Л лей ДВО1ГЧНОГО кода в десятичный, выходы которых подключены к входам разрядов блока десятичного суммирования в соответствии со значениями весов разрядов, 2 ил. N9 О5 to 4i 00