Число-импульсное множительное устройство Советский патент 1988 года по МПК G06F7/52 

РФ

If7 г./

Tt

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в составе вычислительных, контрольно-измерительных и управляю- up-ix систем.

Цель изобретения - расширение области применения путем снятия ограничений с взаимного расположения во времени начальных моментов формирования сомножителей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 функциональная схема блока привязки начала формирования сомножителей.

Устройство содержит полусумматор 1, счетчик 2, первую 3 и вторую 4 группы элементов И, группу элементов ИЛИ 5, элемент 6 задержки, накапливающий сумматор 7, блок 8 привязки начала формирования сомножителей, элемент И 9, первый 10 и второй 11 элементы ИЛИ.

Блок 8 привязки начала формирования сомно;к11телей содержит первый 12 и второй 13 логические узлы, первый 14, второй 15 и третий 16 триггеры, реверсиЕИьп-t счетчик 17, причем первый и второй входы первого логического узла 12 являются первым и вторым гшформагиюнпыми входами блока 8 привязки начала формирования сомножителей, первый и второй выходы первого логического узла 12 соединены соответственно с входами установки в 1 триггеров 14, 15, инверсные выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами узла 12, прямые выходы триггеров 14 ,15 соединены соответственно с первым И вторым входами второго логического узла 13, первый и второй выходы II третий вход которого являются соответственно вторым и третьим выходами и синхровходом блока 8 привязки начала формирования сомножителей, первый выход которого соединен с четвертым входом второго логического узла 13 и с прямым выходом триггера 16, инверсный выход которого соединен с пятыми входами первого 12 и второго 13 логических узлов, вход установки в 1 триггера 16 является управляюи;им входом блока 8 привязки начала формирования сомножителей, третий и четвертый выходы пер- вого логического узла 12 соединены соответственно с шестым и седьмым входами второго логического узла 13

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

третий выход и восьмой вход которого соединены соответственно с вычитающим входом и информационным выходом реверсив1Лэго счетчика 17, вход сложения которого соединен с пятым выходом первого логического узла 12.Принцип действия устройства заключается в следующем.

Если формирование обоих сомножителей (импульсы С , Cij) начинается одновременно, работа предлагаемого устройства по сути ничем не отличается от работы известного устройства.

Если же один из сомножителей начинает формироваться раньше, то блок 8 обеспечивает запоминание числа п импульсов этого сомножителя, поступивших до начала формирования другого сомноямтеля, а также номера N этого сомножителя.

На выход суммы полусумматора 1 эти импульсы не пропускает закрытый при этом элемент И 9. Затем блок 8 через соответствующий элемент ИЛИ (10 или 11) добавляет п импульсов (синхронно с тактовыми импульсами Cj) на N-й вход полусумматора 1 - сразу после окончания формирования N-ro сомножителя (когда сомножители перекрываются во времени) или с момента начала формирования другого сомножителя (когда отсутствует совпадение импульсов на входах сомножителей устройства).

Первый логический узел 12 реали- зует следующие логические функции.

Если Т , Tj, Tj, - состояния триггеров 14, 15, 16 соответственно, а Л| - сигнал на i-м выходе узла 12 (i 1 2...5),то Л1 C CeTjf, Л,Т,, Л, C,C,J,T, ,Тз ;

Cj , + с.

л,

с, с,,

Jlf

., с, т, л, + л

i

Узел 13 реализует следующие логические функции М{ (, 2, 3, Mj- - сигнал на i-м выходе , узла) : М, , ,, , , Сг ; Мг

PTjT2C,,Cj + TjTjC, С,; м, Mj + Ме

РТ, Сз (т., С + TJ С) + TJ (Т с, q + + TjC Cj) при Р о, если содержимое К реверсивного счетчика 17 равно нулю, и Р 1, если К 0.

Единичные состояния на выходах логических узлов 12, 13 индицируют следующие значения функций:

Л - первым начал формироваться первый сомножитель (поступающий на

зывает прибавление к капливающего сумматор счетчика 2 (через эле А и элементы ИЛИ груп тате к моменту оконча вания большего сомнож

ливающем сумматоре 7 ровано число т +

аналогично получаем

,

т,

, (т - т)

15

Случай б (формир сомножителя начинаетс заканчивается во врем второго сомножителя).

Обозначим через п

первый вход устройства, т.е. на первый вход первого элемента И 10),

Л - первым начал формироваться второй сомножитель ,

Л., - импульс поступил только на первый вход устройства;

Лц - импульс поступил только на второй вход устройства;

Лу - поступил входной импульс од- 10 ). Если т т, ного из сомножителей, а первый импульс второго сомножителя еще не поступалJ

М - очередной тактовый импульс подается на второй вход элемента ИЛИ 1П;

М2 - очередной тактовый импульс подается на второй вход элемента

ИЛИ и;

Мз - очередной тактовый импульс вычитается из содержимого реверсивного счетчика 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии установлены в О счетчик 2, накапливающий сумматор 7 и блок 8 (в О установлены его триггеры 1А - 16 и реверсивный счетчик 17), при этом импульсы на втором и третьем выходах блока 8 отсутствуют, на его первом выходе поддерживается нулевой сигнал, т.е. элемент И 9 закрыт по первому входу.

Случай а (формирование сомножителей начинается одновременно).

Первый же импульс с выхода переноса полусумматора 1, поступая на управляющий вход блока 8, устанавли20

сов первого сомножит вующих первому импуль множителя. Первый же импульсов вызовет фор нала Л 1 на первом 25 ческого узла 12, т.е. блока 8 будет установ самым запоминается но множителя, который на

ваться первым). Кажды

30

пульсов вызывает такж импульса (сигнала Л) ходе первого логическ т.е. на суммирующем в ного счетчика 17, в к

35 РУется число п . Импу руемые при зтом на в полусумматора 1, не п ды элементов И группы элемент И 9 закрыт по

вает в 1 его триггер 16, благодаря чему элемент И 9 открывается по первому входу. Других действий блок 8 в рассматриваемом случае не выполняет, устройство работает при этом точно так же, как устройство-прототип: i-й импульс с выхода переноса полусумматора 1 (i 1, 2..., m) вызывает увеличение содержимого накапливающего сумматора на число 2 (i - 1) + 1, так что к моменту окончания формирования меньшего из сомножителей в счетчике 2 будет сформирован меньший сомножитель, а в накапливающем сумматоре 7 - его квадрат. Если т т, то результат умножения уже получен. Если т т, то импульсы на выходе переноса полусумматора 1 прекращаются, но начинают формироваться импульсы на его выходе суммы, каждый из которых вы1А2 01

зывает прибавление к содержимому накапливающего сумматора 7 содержимого счетчика 2 (через элементы И группы А и элементы ИЛИ группы 5). В результате к моменту окончания формиро- вания большего сомножителя в накапливающем сумматоре 7 будет сформировано число т + - т)

то совершенно аналогично получаем

). Если т т,

,

т,

, (т - т)

mg). Если т т,

Случай б (формирование первого сомножителя начинается раньше, а заканчивается во время формирования второго сомножителя).

Обозначим через п . число импуль

сов первого сомножителя, предшествующих первому импульсу второго сомножителя. Первый же из этих п„ импульсов вызовет формирование сигнала Л 1 на первом выходе логи- ческого узла 12, т.е. триггер 1А блока 8 будет установлен в 1 (тем самым запоминается номер N 1 сомножителя, который начал формироваться первым). Каждый из п им

пульсов вызывает также формирование импульса (сигнала Л) на пятом выходе первого логического узла 12, т.е. на суммирующем входе реверсивного счетчика 17, в котором и фиксиРУется число п . Импульсы, формируемые при зтом на выходе суммы полусумматора 1, не проходят на входы элементов И группы 4, поскольку элемент И 9 закрыт по первому входу

нулевым сигналом с первого выхода блока 8. При появлении импульсов одновременно на обоих информационных входах устройства импульс с выхода переноса полусумматора 1 устанавливает Tj 1, в результате импульсы перестают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 17, но появляются на выходе переноса полусумматора 1, при зтом блоки 2-7

работают аналогично описанному выше, обрабатывая все п импульсов, поступающих одновременно на оба входа устройства, т.е. формируя число о в счетчике 2 и число п в накапивающем сумматоре 7. Когда формирование первого сомножителя заканчивается (т п + п«), импульсы проолжают поступать только на второй нформационный вход устройства, од51

нако блок 8 формирует теперь - синхронно с тактовыми импульсами на синхровходе устройства - п импульсов на втором входе первого элемента ИЛИ 10 (импульсы формируются на первом и третьем выходах второго логического узла 13). Действительно, после окончания формирования первого сомножителя имеем: Р 1, Т 1, TI О, Tj 1, так что тактовые импульсы Cj (с учетом того, что С 0, Сг 1) проходят на вычитающий вход реверсивного счетчика 17 до тех пор, пока реверсивный счетчик 17 не будет возвращен в О, т.е. пока не будет достигнуто равенство К О и, следовательно, Р О, Таким образом, хотя формирование первого сомножителя было начато на п тактов раньше, чем второго, на входы полусумматора 1 импульсы поступали одновремено в течение По п тактов, т.е. в счетчике 2 зафиксировано число т, а в накапливающем сум- маторе 7 - число т. В дальнейшем Пц импульсов (т т + nj) поступают только на второй вход полусумматора 1, блок 8 в работе устройства больше не участвует, так что блоки 1-7 заканчивают процедуру умножения совершенно аналогино случаю каждый из п импульсов с выхода суммы полусумматора 1 вызывает прибавление к содержимому накапли- Бающего сумматора 7 содержимого счетчика 2, в итоге получаем

+ .

Случай в (формирование первого сомножителя начинается раньше, а заканчивается позже, чем второго). .

До окончания формирования второго сомножителя устройство работает точ- но так же, как в случае б, в реверсивном счетчике 17 будет зафиксировано число п, в счетчике 2 - число т{, а в накапливающем сумматоре 7 - число т. Каждый из следующих nj импульсов (uj m - п - m), поступающих только на первый вход устройства, будет добавлять число га к содержимому накапливающего сумматора 7, а после прекращения форми- рования первого сомножителя еще п импульсов подаст блок 8 на первый вход полусумматора 1 - совершенно аналогично тому, как это описано вы146

ше для случая б. В итоге накапливающий сумматор 7 будет содержать число

т + mj(nj + п) m,m.

5 0 5 0

0

g Q g

Случай г (формирование первого сомножителя заканчивается до начала формирования второго).

Вначале т импульсов, поступающих только на первый вход устройства, обрабатываются точно так же, как первые , импульсов в случаях б, в. В отличие от рассмотренных, в данном случае вообще отсутствует одновременное поступление импульсов на оба информационных входа устройства, так что к приходу импульса на второй его вход триггер 16 блока 8 остается установленным в О, следовательно, тактовые импульсы Cj не могут пройти на выходы логического узла 13. Но первый же поступающий на второй информационный вход устройства (т.е. на второй информационный вход блока 8) импульс поступит на вычитающий вход реверсивного счетчика 17. Импульс с второго выхода блока 8 поступает через элемент ИЛИ 10 на пер- Bf-ii вход полусумматора 1 одновременно с импульсом на его втором входе, возникающий при этом на выходе полусумматора 1 импульс переноса уста- - навливает триггер 1Ь в состояние 1, после чего импульсы на втором выходе блока 8 будут формироваться точно так же, как в предьщущих случаях, пока не будет достигнуто равенство К О, т.е. Р 0. В результате в счетчике 2 и накапливающем сумматоре 7 после обработки т импульсов, пос- тупающих опповременно на оба входа полусумматора 1, будут- сформированы числа т и т , затем каждый из импульсов, поступающих только на второй информационный вход устройства, добавляет содержимое счетчика 2 к содержимому накапливающего сумматора 7, в итоге получаем

mj + т(т - т) .

При т т эти числа меняются местами: совпадать во времени на входах полусумматора 1 будут т импульсов, после чего еще т - т импульсов поступят только на один (первый) его вход, в итоге в накап71

липаюшем сумматоре 7 совершенно аналогично прельшуи1ему булет сформировано число т - mj (т - mj) , В случаях б - г первым начинает формироваться лервый сомножитель. Если, наоборот, первым начинае формироваться второй сомножитель, устройство работает аналогично, с тем отличием, что в момент начала формирования второго сомножителя в 1 устанавливается второй триггер 15 блока 8, фиксируя тем самым номер N 2 сомножителя, начавшего формироваться первым,в результате дополнительные импульсы полаются синхронизатором не на первый элемент НЛИ 10, а на второй (11).

Таким образом, предлагаемое устройство обесГпечивает правильный результат умножения без каких-либо ограничений на положение во времени моментов начала формирования сомножителей .

Формула изобретения

Число-импульсное множительное устройство, содержащее полусумматор, счетчик, первую и вторую группы элементов И, группу элементов ИЛИ, элемент задержки и накапливающий сумматор, причем выход переноса полусумматора соединен с первым входом первого элемента ИЛИ группы и с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих разрядов счетчика, выходы элементов И первой груп пь1 с первого по (п - 1)-й (п - разрядность счетчика) соединены соответственно с первыми входами элементов ИЛИ группы с второго по п-й, а выход п-го элемента И первой группы соеди148

нен с входом (п + 1)-го разряда накапливающего сумматора, выходы элементов ИЛИ группы соединены с входа- ми соответствующих разрядов с первого по п-й накапливающего сумматора, разрядные выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выход переноса полусумматора соединен через элемент задержки со счетным входом счетчика, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет снятия ограничений с взаимного расположения во времени начальных моментов формирования сомножителей, в

него введены блок привязки начала формирования сомножителей, первый и второй элементы ИЛИ и элемент И, причем первый и второй информационные входы устройства соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и с первым и вторым информационными входами блока привязки начала формирования сомножителей, синхровход которого соединен

с шиной синхронизации устройства, а управляющий вход соединен с выходом лереноса полус мматора, выход суммы которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом блока привязки начала формирования сомножителей, а выход элемента И соединен с вторыми входами элементов И второй группы, второй и третий выходы блока привязки начала формирования сомножителей соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первым и вторым информационными входами полусумматора.

Г7

t

17

16

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в составе вычислительных. контрольно-измерительных и управляющих систем. Цель изобретения - расширение области применения за счет снятия ограничений с взаимного расположения во времени начальных моментов формирования сомножителей. Устройство содержит полусумматор 1,счетчик 2, две группы элементов И 3 и 4, группу элементов ИЛИ 5, элемент задержки 6, накапливающий сумматор 7, блок 8 привязки начала формирования сомножителей, элемент И 9 и два элемента ИЛИ 10, 11. Устройство обеспечивает правильный результат умножения без каких-либо ограничений на положение во времени моментов начала формирования сомножителей. 2 ил. 1C СЛ

/3

/ л

15

Л

L.,

в

фиг.2

Afj

Л/.

1 t

i / c.

c,