Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат /его варианты/ Советский патент 1986 года по МПК G06F7/552 

112806152

элемент И 11 прибавляет единицу к содержимому сумматора 2,

Если после первого такта в счетчике 1 находится не нулевое число, то на выходе второго элемента ИЛИ 6 остается единичный, а на выходе элемента НЕ 9 - нулевой сигналы. При этом импульс с выхода первого элемента И 4 проходит через первый элеНа фиг.1 представ,ена функциональ- 0 мент 7 задержки и во втором такте ная схема устройства по первому ва- через второй элемент И 10 открывает рианту; на фиг.2 - функциональная группу элементов И 3, через которую

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислителей и функциональных преобразователей.

Целью изобретения является повышение быстродействия путем сокращения числа итерации формирования приближенного значения результата.

содержимое счетчика 1 передается на вход второго слагаемого сумматора 2 со сдвигом на два разряда влево, т.е учетверенное значение. Кроме того, импульс с выхода элемента И 10 проходит через второй элемент 8 задержки и в третьем такте через первьш элемент ШШ 5 вычитается еще одна единица из содержимого счетчика 1.

схема устройства по второму варианту. Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат по первому варианту (фиг.1) содержит счетчик 1, сумматор 2, группу элементов И 3, первый элемент И 4, первый элемент ИЛИ 5, рой элемент ИЛИ 6, первый элемент 7 задержки, второй элемент задержки 8, элемент НЕ 9, второй элемент И 10, третий элемент И 11, тактовый вход 12.

Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат по второму варианту (фиГо2) содержит счетчик 1, сумматор 2, группу элементов И 3, первый элемент И 4, первый элемент ИЛИ 5, второй элемент ИЛИ 6, первый элемент 7 задержки, тактовый вход 12, второй элемент И 13, третий элемент И 14, четвертый элемент И 15, пятый элемент И 16, первый триггер 17, второй триггер 18, третий элемент ИЛИ 19, четвертый элемент ИЛИ 20 и элемент НЕ 21.

Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат по первому варианту функционирует следующим образом.

В исходном состоянии сумматор 2 обнулен, а в счетчике 1 записано двоичное число X, вследствие чего на выходе второго элемента ИЛИ 6 единичный сигнал. При этом на вход 12 устройства поступает импульсная последовательность.

С приходом первого импульса на вход 12 устройства в первом такте через первые элементы И 4 и ИЛИ 5 вычитается единица из содержимого счетчика 1,

Если,после первого такта в счетчике 1 находится нулевое число, то на выходе второго элемента ИЛИ 6 будет нулевой, а на выходе элемента НЕ 9 - единичный сигналы. При этом импульс с выхода первого элемента И 4 проходит через первый элемент 7 за держки и во втором такте через третий

мент 7 задержки и во втором такте через второй элемент И 10 открывает группу элементов И 3, через которую

содержимое счетчика 1 передается на вход второго слагаемого сумматора 2 со сдвигом на два разряда влево, т.е. учетверенное значение. Кроме того, импульс с выхода элемента И 10 проходит через второй элемент 8 задержки и в третьем такте через первьш элемент ШШ 5 вычитается еще одна единица из содержимого счетчика 1.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса, поступающего на вход 12 устройства. В момент, когда в счетчике 1 будет нулевое число, на выходе первого элемента ЮТИ 6 будет нулевой сигнал, вследствие чего поступление импульсов через первый элемент И 4, а следовательно, и процесс вычисления прекратятся.

В результате в счетчике 1 будет нулевое число, а в сумматоре 2 - значение X .

Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат по второму варианту функционирует следующим образом.

В исходном состоянии сумматор 2 обнулен, а в первом триггере 17 и в счетчике 1 записано двоичное число Х, из которого самый младший разряд записан в первом триггере 17, а остальные старшие разряды двоичного числа X записаны в счетчике 1. При этом если число , то на выходе четертого элемента ИЛИ 20 единичный сигнал. Второй триггер 18 находится в нулевом состоянии, вследствие чего на его инверсном выходе единичный сигнал.

С приходом первого импульса на вход 12 устройства в первом такте через второй элемент И 13 вычитается единица из числа X, записанного в первом триггере 17 и счетчике 1.

Если для первого импульса после первого такта в счетчике 1 и первом триггере находится нулевое число, то на выходе четвертого элемента ИЛИ 20 будет нулевой, а на выходе эле

3

мента HE 21 - единичный сигналы. Пр этом импульс с выхода второго элемента И 13 проходит через третий элмент ИЛИ Т9, эле -1ент 7 задержки и в втором такте через пятый элемент И 16 прибавляет единицу к содержимому сумматора 2.

После второго такта процесс вычисления прекращается.

Если для первого импульса после первого такта в счетчике 1 и первом триггере 17 находится ненулевое число, то на выходе четвертого элемент ИЛИ 20 остается единичный, а на выходе элемента НЕ 21 - нулевой сигналы. При этом импульс с выхода второго элемента И 13 проходит через третий элемент ИЛИ 19, элемент 7 задержки и во втором такте через четвертый элемент И 15 открывает групп элементов И 3, через которую содержимое счетчика 1 и триггера 17 передается на группу входов сумматора 2 со сдвигом на два разряда влево, т. учетверенное значение. Кроме того, импульс с выхода четвертого элемент И 15 устанавливает второй триггер 1 в единичное состояние, вследствие чего на его прямом выходе возникнет

единичный, а на инверсном выходе - нулевой сигналы. Если после второго такта в счетчике 1 находится нулевое число, то на выходе второго элемента ИЛИ 6 нулевой сигнал и процесс вычисления прекращается.

Если для первого импульса после второго такта в счетчике 1 находится ненулевое число, то с приходом второго импульса на вход 12 устройства в первом такте через первые элементы И 4 и ИЛИ 5 вычитается единица из содержимого счетчика 1.

В случае, если для второго импульса после первого такта в счетчике 1 и первом триггере 17 находится нулевое число, то на выходе четвертого элемента ИЛИ 20 будет нулевой, а на выходе элемента НЕ 21 - единичный сигналы. При этом импульс с выхода первого элемента И 4 проходит через третий элемент ИЛИ 19, элемент 7 задержки и во втором такте через пятый элемент И 16 прибавляет единицу к содержимому сумматора 2.

Если для второго импульса после первого такта в счетчике 1 и в .первом триггере 17 находится ненулевое число, ТО на выходе четвертого эле5

O

5

0

5

мента ИЛИ 20 остается единичный, а на выходе элемента НЕ 21 - нулевой сигналы. При этом импульс с выхода первого элемента И 4 проходит через третий элемент ИЛИ 19, элемент 7 задержки и во втором такте через четвертый элемент И 15 открывает группу элементов И 3, через которую содержимое счетчика 1 и первого триггера 17 передается на группу входов сумматора 2 со сдвигом на два разряда влево, т.е. учетверенное значение.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого следующего импульса, поступающего на вход 12 устройства. В момент, когда в счетчике 1 будет нулевое число, на выходе второго элемента ИЛИ 6 возникнет нулевой сигнал, вследствие чего поступление импульсов через первый элемент И 4, а следовательно, и процесс вычисления прекратится. В результате в сумматоре 2 будет значение х .

Формула изобретения

0

5

0

0

5

1. Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат, содержащее сумматор, счетчик, группу элементов И, первый элемент И, первый элемент задержки и два элемента ИЛИ, причем тактовый вход устройства соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом первого элемента задержки и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания счетчика, выходы разрядов счетчика соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом церврго элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем сокращения числа итерации формирования приближенного значения результата,

в него дополнительно введены два элемента И, второй элемент задержки и элемент НЕ, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом младшего разряда первого слагаемого сумматора, входы второго слагаемого которого соединены с выходами элементов И группы, первые входы которых объединены и соединены с выходом второго элемента И и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с

51

вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом рервого элемента задержки и с вторым входом третьего элемента И, выходы разрядов счетчика соединены со сдвигом на два разряда в сторону старших разрядов с вторыми входами элементов И группы.

2. Устройство для возведения двоичных чисел в квадрат, содержащее сумматор, счетчик, группу элементов И, первый элемент И, первый элемент задержки и два элемента ИЛИ, причем тактовый вход устройства соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента РШИ, выход которого соединен с входом вычитания счетчика, выходы разрядов счетчика соединены с входами второго элемент ИПИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, о т личающееся тем, что, с дель повьшения быстродействия путем сокращения числа итерации формировани приближенного значения результата, в него дополнительно введены два тригера, два элемента ИЛИ, четыре элемента И и элемент НЕ, причем такто- вьш вход устройства соединен с первым входом второго элемента И, выхо которого соединен со счетным входом первого триггера, прямой выход кото рого соединен с первьм входом третьего элемента И, выход которого сое

динен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента И и с инверсным выходом второго триггера, вход установки которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого через элемент НЕ соединен с вторым входом четвертого элемента И и третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, выход третьего эле- (Мента ИЛИ через элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И группы, выходы разрядов счетчика и прямой выход первого триггера соединены с соответствующими вторыми входами элементов И группы, выходы элементов И группы соединены со сдвигом на два разряда в сторону старших разрядов с входами первого слагаемого сумматора, вход второго слагаемого которого соединен с выходом пятого элемента И, вход элемента НЕ соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с прямым выходом первого триггера и выходом второго элемента ИЛИ соответственно, прямой выход второго триггера соединен с третьим входом первого элемента И.

л

Изобретение относится к области вычислительной техники и позволяет сократить время выполнения операции возведения в квадрат двоичных чисел в параллельном коде. Устройство по первому варианту содержит счетчик, сумматор, группу элементов И, два элемента ИЛИ, два элемента задержки и элемент НЕ. Устройство по второму варианту содержит счетчик, сумматор, группу элементов И, пять элементов И, четыре элемента ИЛИ, элемент задержки и два триггера. Число, которое необходимо возвести в квадрат, записывается в счетчике. Затем на тактирующий вход устройства начинает поступать последовательность импульсов. Когда в счетчике будет нулевое число , в сумматоре сформирует значение квадрата числа. 2п.ф., 2 ил. с & kEffiafc

Д.

Фие.

Фиг. 2