Конвейерный сумматор Советский патент 1988 года по МПК G06F7/50 

Фае.1

1. 1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов, например, для сглаживания видеосигнала телевизионного изображения.

Известен конвейерный накапливакмци сумматор, содержащий параллельные сумматоры, элементы задержки суммы, элементы задержки.переноса, распределитель импульсов, элементы задержки входного кода, элементы И-НЕ, элементы И, входные кодовые шины, выход синхронного переноса, шину запуска, шины синхронной суммы, вход сброса, вход разрешения смены кода и тактову шину.

Ц|ель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности накопления локальных сум последовательности чисел.

На фиг,1 представлена функциональная схема конвейерного сумматора на фиг.2 - пример выполнения суммирующи

ячеек, кроме (К,К)-ых, где К 1,п,п разрядность операндов на фиг.З - функциональная схема (К,К)-ой су1Мми- рующей ячейки, Конвейерньй сумматор (фиг.1) содержит суммирующие ячейки 1, 2, информационные входы 3, 4, выходы 5, управлякицие входы 6, 7. Каждая суммирующая ячейка (фиг.2), кроме (К,К)-о содержит элемент И 8,элемент ИСКЛЮ- ЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ 9, триггеры 10.

Каждая (К,К)-ая суммиругацая ячейк (фиг.З) содержит одноразрядньш сумматор 11, элемент И 12, триггеры 13.

Конвейерный сумматор работает еле дующим образом.

При подаче на первый вход 6 управления сигнала О данный сумматор осуществляет сложение- (вычитание) кодов входных чисел. Для реализации вычитания вычитаемое число поступает на вторую входную шину 4 ,в инверсном двоичном коде, а на второй вход 7 управления подается сигнал 1. Для работы в режиме накапливающего сумматора на первьй вход 6 управления пода- ется сигнал 1, а на второй вход 7 О. Суммируемые числа поступают последовательно на вход 3 в прямом двоичном коде, в то время как ни разря- .II/лII

дах входа 4 присутствуют сигналы О

Наиболее общей операцией, которую реализует сумматор, является вычисление локальных сумм чисел из последовательности двоичных чисел, которые, последовательно подаются на входную шину 3. В данном случае сумматор реализует следующую формулу рекурсивного вычисления локальных сумм m чисел:

i - Si-/i

+ а,- - а,.

t-WV|

(1)

S{ - сумма последовательных чисел, вычисленная относительно числа а{,, т.е.

VH-I . Si . г-к;(2)

Si-1

сумма m последовательных чисел, вычисленная относительно числа «

Таким образом, данный конвейерный сумматор может быть использован для скользящего усреднения (сглаживания) последовательности двоичных чисел, т.е. отсчетов сигнала по следующей формуле: . ти

у; m Г i И о

где У - результат скользящего усреднения..

1Согда m является степенью двойки, т.е. m 2 , то операция деления вычислительной суммы на m соответствует сдвигу кода суммы вправо на 1 разрядов. Поэтому данный сумматор при наличии элементов задержки (регистров) на m чисел для задержки а может

копями ными кодами,

реализовать операцию скользящего усреднения.

При реализации операции вычитания п-ый разряд двух входных шин сумматора является знаковым разрядом.

. Для конвейерной реализации вьгаис- ления суммы m чисел по формуле (1) числа на вход 4 должны быть представлены в дополнительном двоичном коде. Для этого, они подаются на вход 4 в инверсном коде, а для получения дополнительного кода в процессе суммирования к младшему (первому) разряду добавляется единица путем подачи сигнала 1 на второй вход суммирующей ячейки 1 с номером (2,1) с второго входа управления сумматора. Это дает возможность сэкономить схемотехнические затраты на преобразование прямого кода в дополнительньш.

Когда числа входной последовательности кодируются р-разрядными двоичто для вычисления локальных сумм (2) разрядность п кон-: вейерного сумматора должна превышать число (р + ). Сумматор работает в параллельно-конвейерном режиме, для

чего в суммирующих ячейках используются фиксаторы результата суммирования, реализованные в виде триггеров. В каждом такте работы сумматора на его входы 3 и 4 подаются коды новых суммируемых чисел, а результаты промежуточных вычислений фиксируются в триггерах 13. Результат сумми- рования, например, вычисления лЬкаль- ных сумм по рекуррентному соотношению (1), поступает на выход 5.

Формула изобретения

1. Конвейерный сумматор, состоящий из матрицы п суммирукнцих ячеек, где п - разрядность операндов, выход суммы (1,)-ой ячейки которой, где i - номер строки матрицы, а j - столбца матрицы, i 1,п-1, j 1,п-1, соединен с первым входом (1+1,з)-ой суммирующей ячейки, вторые входы ячеек с номерами (1,1), где i 3,Т1, подключены к шине нулевого потенциала сумматора, первый информа- ционньй вход (1,j)-oй ячейки, где j 1,п, соединен с j-ым разрядом первого информационного входа сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет возможности накопления локальных сумм последовательности чисел, выход переноса (1,j)-ой ячейки, где i 1,п-1, j 1,п-1, соединен с вторым входом

номер

(i+1,j+1)-oй ячейки, второй информа- ционньй вход (1,К)-ой ячейки, где К 1,п, подключен к К-ому разряду второго информационного входа сумматора, третий информационньй вход (К,К)-ой ячейки, соединен с ее выходом суммы, а ее вход управления объединен с первым входом управления сумматора, второй вход управления сумматора соединен с вторым входом (2,1)- ой ячейки, выход суммы (п,К)-ой ячей- ки является К-ьм разрядом выхода результата сумматора, тактирующие входы суммирующих ячеек соединены с такти- рующик входом сумматора.

25

2. Сумматор по п.1, отличающий с я тем, что каждая (К,К)-ая 20 суммирующая ячейка содержит элемент И, два тактируемых элемента памяти, одноразрядный сумматор, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первым и вторым входами одноразрядного сумматора, третий вход которого соединен с выходом элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом управления ячейки, выход суммы и выход переноса которой соединены с выходами соответственно первого и второго тактируемых элементов памяти, информационные входы которых соединены с выходами переноса и суммы соответственно, а тактирующие их входы соединены с тактирующим входом ячейки.

30

35

Выход переноса Выход суммы

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройс-твах цифровой обработки сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет накопления локальных сумм последовательности чисел. Конвейерный сумматор содержит суммирующие ячейки 1, 2, информационные входы 3, 4, выходы 5, управля- : ющие входы 6, 7, Конвейерный сумматор цюжет реализовать различные вычислительные операции, в частности сложение и вычитание, накопление суммы чисел, последовательно поступакяцих на входную шину сумматора. Наиболее общей операцией, которую реализует предлагаемый сумматор, является вычисление локальных сумм m чисел из входной последовательности чисел. При этом в данном конвейерном сумматоре совмещается вьтолнение операции вычитания двух чисел и накопление по- лученг ых разностей, t, з.п, ф-лы. Зил. о « (Л

Вход Фиг. 2 Выход пеиенвса Вы ход сум мы

CuHKfi

У пр. вход

/ V / k

/V /V

ЦВход

Фиг. л