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

Изобретение относится к вычислительной технике может быть использовано- при раз15аботке быстродействующих устройств для умножения десятичных чисел и также применено в качест ве основы при разработке универсальных быстродействующих устройств умно жения двоичных и десятичных чисел. Целью изобретения является повьппе ние быстродействия устройства. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства для умножения в предположении, что количество тетрад разрядов как у множителя, так и у множимого равно т. Устройство содержит регистры 1-3 соответственно множимого, множителя и произведения, матрицу блоков 4 десятичного умножения, блок 5 двоичного суммирования, блок 6 тетрадного суммирования, блок 7 суммирования тетрадных переносов, блок 8 коррекции и блок 9 десятичного суммирования. Блок 6 тетрадного суммирования содержит узлы 10 -flO , суммирования тетрад, блок 7 суммирования тетрадных переносов содержит узлы 1 1 + + 11 суммирования тетрадных переносов , блок 8 коррекции содержит узлы 2,, J умножения на шесть, узлы 13 +13- ,-. суммирования и преобразо1 / ТТП ь ватели 14,+ 14л ,здвоичного кода в де сятичный, выходы ., тетрадных переносов блока 5 двоичного суммирования. Регистры 1 и 2 соответственно мно жимого и множителя предназначены .для хранения га-разрядных десятичных сомножителей, в регистр 3 произведения записывается 2т-разрядное десятично произведение. Каждый блок 4 десятичного умножения матрицы предназначен для десятич ного перемножения двух десятичных цифр (цифры множимого и цифры множипредставленных, например, в коде 8-4-2-1. Пусть, например, цифра множимого равна 9, а цифра множителя равна 7, тогда на выходах старшей и младшей тетрад блока 4 будет сформи рован результат lOObOl11 0110.0011. На выходах младших и старших тетрад блоков 4 десятичного умножения одной строки матрицы формируются два т-раз рядных десятичных слагаемых, смещенных одно относительно другого на оди десятичный разряд: первое слагаемое образовано значениями младших тетрад блоков 4, а второе - значениями стар 1 42 ших тетрад блоков 4 десятичного умножения. Всего же на выходах матрицы блоков 4 десятичного умножения образуется 2т т-разрядных десятичных слагаемых, которые далее notTynaraT на входы блока 5 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов их разрядов. Блок 5 двоичного суммирования предназначен для параллельного, по возможности, суммирования по правилам двоичной арифметики 2т т-разрядных десятичных слагаемых, сформированных на выходах матрицы блоков 4 десятичного умножения и поступающих на входы блока 5 в соответствии со значениями весов их разрядов. На выходах тетрад блока 5 образуется результат в k-рядном двоичном коде (.,3. . . ,1; 1 - число рядов кода на данном выходе тетрад блока 5 двоичного суммирования), а на выходе 15 + 15. 2 из блока 5 поступают тетрадные переносы. Например, на выход 15, подаются тЬлько те переносы,которые, образуются в первой наименее значимой тетраде блока 5 при двоичном суммировании в нем десятичных слагаемых и которые должны поступить и поступают в его соседнюю более старшую тетраду для правильного формирования результата на его выходах тетрад. Переносы, которые возникают в первой тетраде блока 5 и в ней же используются, на его выход 15 не должны подаваться. Тетрадные переносы, значения KOTOpbtX поступают на выхода 15,-IS,,.- блока 5, могут быть как одноразрядными двоичными числами. так и многоразрядными (двухразряднымй, трёхразрядньми или четырехразрядными).Последнее имеет место, например, при использовании в блоке 5,двоичного суммирования многовходовых параллельных комбинационных счетчиков с целью увеличения его быстродействия. Блок 6 тетрадного суммирования содержит узлы , суммирования тетрад. В них осуществляется двоичное суммирование значений тетрад, образовавшихся на соответствующих выходах тетрад блока 5. На выходах узлов 10,..) результат суммирования формируется в однорядном двоичном коде. Узлы ., суммирования тетрад фактически являются преобразователями k-рядных двоичных кодов в однорядные и могут быть разработаны известными методами и средствами . Блок 7 суммирования тетрадных переносов содержит узлы ( каждый из которых выполняет двоичное суммирование тетрадных переносов, формируемых только в одной тетраде блока 5. Например, узел 1 1; производят суммирование только тех переносов, которые образуются в т-й тетраде блока 5 двоичного суммирования и обязательно передаются в его (т+1)-ю тетраду. С целью уменьшения значений двои ных сумм, фоомируемых на выходах уз лов 11.-1 К „ блока 7 суммирования 1 т- 2 тетрадных переносов при умножении в устройстве чисел большой разрядно ти, узлы 1 Ц.2 суммирования те радных переносов соединены цепью десятичного переноса. Это позволяет существенно упростить блок 8 коррек ции и блок 9 десятичного суммирования. Для обеспечения при этом высокой скорости работы блока 7 значени десятичных переносов узлов II -11 должны зависеть только от значений сумм, поступивших на их входы тетрадных переносов с разновесовых выходов ISj-lS, блока 5, и не зависеть от значений их входных переносов. А это означает, что десятичный перенос, сформироваиньш на выходе переноса j-ro узла (), пос тупает на вход переноса (j+1)-го уз ла 11 ив нем-обязательно локализуется, т.е. этот перенос не может вызвать сигнал десятичного переноса i из (j+l)-ro узла 11, который в свою очередь мог Оы вызвать сигнал переноса из (j+2)-ro узла 11 и т.д. Формирование десятичных переносов в бло ке 7 может быть организовано по разному, в частности оно может быть следующим: если на вход j-ro узла 11 блока 7 поступает с выхода 15 j блока 5 число тетрадных переносов I0s-N 20, то на его выходе переноса образуется значение переноса, равное единице; если , то формируется значение переноса, равное двум и т.д. При этом должны корректироваться определенным образом выходные двоичные суммы узлов II.-II блока 7. Блок 8 коррекции содержит узлы 2|-l2,j.2 умножения на шесть, узлы 3,-13,.2 сумммирования и преобраJ 2т зователи двоичного кода в десятичный. По значениям сумм тетрадных переносов, полученным на выходах узлов блока 7, в блоке 8 с помощью узлов 12-12 „ умно1 л.гт - жения на шесть формируется коррекция для результата, образовавшегося на выходах узлов 10 суммирования тетрад блока 6 тетрадного суммирования. Такой принцип формирования коррекции объясняется тем что при двоичном суммировании в блоке 5 десятичных слагаемых для получения правильного конечного результата необходимо всякий раз, когда возникает одноразрядный перенос из тетрады, ко1 ректировать эту тетраду путем добавления к ней числа,6. С целью увеличения быстродействия блока 5 и сокращения количества его оборудования это добавление числа 6 в нем не производится. Вместо этого в блоке 7 суммирования тетрадных переносов для каждой весовой позиции блока 5 подсчитывается число тетрадных переносов, по значению которого в соответствующем узле 1,2 умножения на шесть блока 8 формируется правильная. коррекция. В узлах 12.-12. . осуще1 / m i ствляется двоичное умножеиие на шесть, и они фактически являются двухвходовыми двоичными сумматорами со сквозным, либо ускоренным распространением переноса. В блоке 8 с помощью узлов производится рявновесовов двоичное подсуммирование значений коррекций, образованных на выходах узлов ,.2 умножения на шесть, к значениям результатов, сформированных Навыходах соответствующих узлов 10,10., суммирования тетрад блока 6. Образовавшиеся при этом на выходах узлов ., двоичные суммы преобразуются на соответствующих преобразователях l, десятичные. Узлы 13,-13 являются быстродействующими двоичными сумматорами для сложения двух чисел Следует отметить, что совокупность узлов 12-14 одного разряда блока 8 коррекции может быть реализована по соответствующей таблице истинности в виде малоразрядного быстродействующего ПЗУ небольшой емкости. Блок 9 десятичного суммирования предназначен для быстрого суммирования десятичных результатов, сформиротайных на- выходах преобразователей 14 -14, лвоичного кода в десятичный с учетом весов их разрядов (кроме этого, на вход старшего разряда блока 9 поступает значение результата, образованного на выходе послед него узла Ю.,.. 1 блока 6 тетрадного суммирова.ния). Организуя определенным образом вычисление десятичных переносов в узлах , блока 7 и регулируя рядность двоичного кода на выходах тетрад блока 5, в большинстве практических случаев можно обеспечить формирование на вьЕходах преобразователей l, 1 frr коррекции двухразрядных десятичных результатов, а следовательно, в качестве блока 9 десятичного суммирова ния в устройстве может быть применен быстродействующий десятичный суммато для сложения двух десятичных чисел. Устройство работает следующим образом. Одновременно либо последовательно во времени в регистры 1 и 2 соответственно множимого и множителя загружаются га-разрядные десятичные мно жители. После загрузки операндов во входные регистры 1 и 2 устройства на чинают работать блоки 4 десятичного умножения матрицы, с помощью которых формируются в двоично-десятичном коде (например, в коде 8-4-2-1) тетрадные произведения соответствующих десятичных цифр множимого и множителя. Образованные на выходах блоков 4 десятичного умножения матрицы значения младших и старших тетрад этих произведений поступают далее на вхо ды блока 5 двоичного суммирования в соответствии со значениями весов их разрядов в виде 2т т-разрядных десятичных слагаемых. В блоке 5 осуществ ляется быстрое суммирование этих 2т десятичных слагаемых,представленных в двоично-десятичном коде, как двоич ных чисел, в результате чего на выходах тетрад блока 5 образуется k-рядный двоичный код (,3,... ...I; 1 - число рядов двоичного кода на данном выходе тетрад блока 5 двоичного суммирования), который в даль нейшем для каждого выхода тетрад блока 5 преобразуется к однорядному двоичному коду На соответствующем узле 10 блока 6 тетрадного суммирования. Параллельно с работой блока 6 и частично параллельно с работой 846 блока 5 в блоке 7 формируются суммы тетрадных переносов, образовавшихся на выходах 1 5 -1 5„. „ блока 5 двоичнов узлах го суммирования. НО которым „умножения на шесть блока I / rn Z 8 формируется коррекция для результата, получившегося на выходах блока 6 тетрадного суммирования. С помоблока 8 произщью узлов водится равиовесовое двоичное пОд- . суммирование значений коррекций, образованных на выходах узлоч 1Z 12 умнож ния на шесть, к значениям результатов, сформированных на выходах соответствующих узлов 10 10 . суммирования тетрад блока 6. Образовавшиеся при этом на выходах узлов 1 3 -1 З,.,. двоичные суммы преобразуются на соответствующих преобразователях 14 десятичные, которые далее суммируются в блоке 9 десятичного суммирования в соответствии со значениями весов их разрядов. На выходе блока 9 десятичного суммирования получается окончательный результат умножения в устройстве двух т-разрядных чисел, который и записывается в соответствующие разряды регистра 3 произведения (в младший разряд регистра 3 записывается значение младшей тетрады произведения первого блока 4 десятичного умножения первой строки матрицы). Формула изобретения Устройство для умножения, содержащее регистры множимого, множителя, произведения, блок двоичного суммирования, блок суммирования тетрадных переносов, блок коррекции и блок десятичного суг-гмирования, причем блок суммирования тетрадных переносов содержит узлы суммирования тетраднь;х переносов, блок коррекции содержит узлы умножения на шесть,узлы суммирования и преобразователи двоичного кода в десятичный, при этом выход i-ro тетрадного переноса, где ,2, 2т-2 (т-разрядность сомножителей), блока двоичного суммирования соединен с входом i-ro узла суммирования тетрадных переносов соответственно, выход которого соединен с входом i-го узла умножения на шесть, выход которого соединен с первым входом i-ro узла суммирования, j-и выход (,3,...,2т) блока десятичного

Изобретеиие относится к области вычислительной техники и может быть использовано при разработке быстродействующих устройств для умножения десятичных чисел. Оно макет быть также применено в качестве основы при разработке универсальных быстродействукицих устройств умн исения двоичных и десятичных чисел. Ценлью изобретения является повьшение быстродействия устройства. Устройство содержит регистры множимого, множителя и произведения, матрицу блоков десятичного умножения, блок двоичного суммирования, блок тетрадного суммирования, блок суммирования тетрадных переносов, блок коррекции и блок десятичного суммирования. Блок тетрадного суммирования содержит узелы суммирования тетрад, блок суммирования тетрадных переносов содержит узлы суммироваиия тетрадных переносов, блок коррекции содержит узлы умножения на шесть, узлы суммир)ваг ния и преобразователи двоичного кода в десятичный. Цель достигнута за S счет введения в устройство матрицы блоков десятичного умножения и блок-а (Л тетрадного суммирования, содержащего узлы суммирования тетрад, причем в блоке коррекции узлы умножения на шесть и узлы сумм1фования .выполнены двоичными. При этом выход младшей тетрады первого блока десятичного умножения первой строки матрицы подключен к входу младшего разряда регистра произведения. I ил.