Вычислительное устройство Советский патент 1988 года по МПК G06F7/544 

4

4ь

сл

о

ma.t

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов, в частности для вычисления

i функции вида Y( Y. а,4,,., Xj .

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока умножения; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства,

Устройство содержит элемент ИЖ 1, триггеры 2 и 3, группу регистров 4 результата, элементы И 5-7, группы элементов И 8 и 9, счетчик 10, элемент ИЛИ 11, элемент 12 задержки, схему 13 сравнения, регистр 14 числа коэффициентов, элемент И 15,, счетчик 16, дешифратор 17, регистры 18 и 19 коэффициентов, группы элементов И 20 и 21, группу блоков 22 умножения, группу сумматоров 23, группу бликов 24 умноженин, группу 25 сумматоров, вход 26 сопровождения данных, вход 27 начальной установки, вход 28 признака конца массива, вход 29 пуска и информационные входы 30 и 31 устройства, выход 32 индикации сбоя, выход 33 сопровождения результата и информационные выходы 34 и 35 устройства.

Блок умножения содержит группу элементов ИЛИ 36, группы элементов И 37 и 38, группу элементов НЕ 39, вход 40 множимого, вход 41 положительного значения коэффициентов, вход 42 отрицательного значения коэффициентов и выход 43 блока.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы подачей сигнала на вход 27 устройства производится установка устройства в исходное COCTO яние. При этом сигнал со входа 27 устройства устанавливает в нулевое состояние регистры 14, 18 и 19 и счетчик 16, а пройдя через элемент ИЛИ 1,устанавливает в нулевое состояние триггеры 2 и 3 и регистры 4 результата. Кроме того, пройдя через второй элемент ИЛИ 11, сигнал сброса установит в нулевое состояние счетчик 10.

Затем производится ввод начальных данных. При этом на вход 26 устройства постзшает импульс, который проходит через открытый элемент И 15 (триг гер 2 установлен в нулевое состояние)

на счетный вход суммирующего счетчика 16 и по заднему фронту устанавливает этот счетчик в состояние, равное единице. В результате на первом выходе дешифратора 17 появится единичньй сигнал, который поступит на вход разрешения записи регистра 14, В следующем такте на вход 30 устройства подается параллельным кодом значение половины числа коэффициентов а , +x-j(J

- 1,

1|

1 +

+ 1,

1,

где

i + k - 1),

| равноенаименьшее целое.

большее или равное k/2, и .одновременно на вход 26 подается импульс, кото- рьй проходит через открытый элемент И 15 на вход синхронизации регистра 14 и осуществляет запись в этот регистр значения половины числа коэффи Ik Г TflaeHTOB(-y 1 + 1), поступающего со

входа 30 устройства на информационный вход этого регистра, а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 ус- тановися в состояние, равное двум. В результате на втором выходе дешифратора 17 появится единичный сигнал, который поступит на вход разрешения записи регистра 18. В следующем такте на вход 30 устройства поступят положительные значения коэффициентов, a, (коэффициенты а ц.,. представляются в тернарной системе кодирования, т.е. принимают значения +1; 0; -1, поэтому и различают положительные значения коэффициентов - когда a, 1, и отрицательные значения - когда а f((.j

Сопровождакяций эти данные импульс, Подающийся на вход 26 устройства, поступит на вход синхронизации регистра 18 и осуществит запись,в этот регистр положиJ0

5

тельных значений коэффициентов а

а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 установится в состояние, равное трем. В результате на третьем выходе дешифратора 17 появится единичный сигнал, которьй поступит на вход разрешения записи регистра 19. В следующем такте на вход 30.устройства поступят отрицательные значения коэффициентов а ;+{(.j , а сопровождающий эти значения импульс, подающийся на вход 26, поступит на вход синхронизации регистра 19 и осуществит запись в этот регистр отрицательных значений коэффициентов a, +i(. , а по заднеZj- (.1

через элементы И 37

му фронту этого И «1пульса счетчик 16 массива X установится в состояние, равное четырем. Если же на этапе ввода на вход 30 устройства поступят еще какие-либо данные, сопровождаемые импульсом сопровождения, то этот импульс сопровождения пройдет со входа 26 на счет ный вход счетчика 16 и перебросит его дательным, т.е. а по заднему фронту в следующее состоя-10 чение коэффициента ар поступит с ние, равное пяти. В результате на 1-го выхода регистра 19 через вход четвертом выходе дешифратора 17 появит- 42 блока 22 на входы элементов И 38 ся единичньй сигнал, который поступит на выход 32 устройства как сигнал

группы и через элементы HJffi 36 груп на выходы 43 блока 22 без изменения что будет соответствовать умножению значения X „ на ар 1. Если же знач ние коэффициента, поступающего на 1-й блок 22 умножения, является отр то это зна

группы и пропустит обратный код зна чения X,, с выходов элементов НЕ 39

Zj- (.1

через элементы И 37

массива X

дательным, т.е. а чение коэффициента ар поступит с 1-го выхода регистра 19 через вход 42 блока 22 на входы элементов И 38

группы и через элементы HJffi 36 группы на выходы 43 блока 22 без изменения, что будет соответствовать умножению значения X „ на ар 1. Если же значение коэффициента, поступающего на 1-й блок 22 умножения, является отри- то это знадательным, т.е. а чение коэффициента ар поступит с 1-го выхода регистра 19 через вход 42 блока 22 на входы элементов И 38

группы и пропустит обратный код значения X,, с выходов элементов НЕ 39

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит элементы ИЛИ 1, 11, триггеры 2, 3, группу регистров 4 результата,элементы И 5,6,7,15, группы-8, 9, 20,21 элементов И, счетчик 10, элемент 12 задержки, схему 13 сравнения, регистр 14 числа коэффициентов, счетчик 16, дешифратор 17, регистры 18, 19 коэффициентов, группы блоков 22, 24 умножения, группы сумматоров 23, 25, входы сопровождения данных, входы начальной установки, входы признака конца массива, входы пуска, информационные входы, выходы индикации сбоя, выходы сопровождения результата, информационные выходы. Цель достигается за счет рацио-з нальной организации связей между элементами. 3 ил. (Л

сбоя устройства при вводе, и процесс 15 группы через элементы И 38 группы и

ввода начальных данных осуществляется заново. Если же начальные данные будут введены без сбоя, то после их ввода начинается процесс рещения,осуществляемый следующим образом. 20

На вход 29 устройства подается сигнал Пуск, который поступает на прямой вход триггера 2 и перебрасывает его в единичное состояние. В результате на инверсном выходе тригге

ра 2 появится нулевой сигнал, который закроет элемент И 15, завершая тем самым процесс ввода начальных данных в устройство, а на прямом выходе триггера 2 появится единичный сигнал, ко- 30 в дополнительном коде. Еспи же эна- торьй откроет элементы И 20 третьей чение коэффициента а 0, то едичерей элементы ИПИ 36 группы на выходы 43 блока 22, что будет соответ ствовать умножению значения X, на а( -1 в обратном коде, а для обра зования дополнительного, кода произведения X , а р через вход коррекции 1-го сумматора 23, на входы которог поступает результат умножения X,, на а р -1 в обратном коде, поступи в младший разряд сумматора 23 в кач стве единицы коррекции значение с 1-го выхода регистра 19. В результате на выходе сумматора 23 получится значение произведения X , на а -1

группы, элементы И 21 четвертой группы и элемент И 6. После этого на информационные входы 30 и 31 устройс;тва начинают поступать параллельно два массива данных X г/-г, 15 Х j, i , где j 1,2,..., I, сопровождаемых импульсами сопровождения, поступающими на вход 26 устройства. В первом такте на вход 30 поступит параллельным кодом значение первой величины X,, массива (., j, а на вход 31 - значение первой величины массива Xjj. Значение Х„ пройдет па- раллельньм кодом через открытые эле- менты И 20 группы на входы множимого всех блоков 22 умножения первой группы, на входы множителя .которых посту - пают значения коэффициентов а j.j 6 -1,0,1 из регистров 18 и 19. В результате, если значение коэффициента, поступающего на 1-й блок умножения (, 2,...,п), является положительным, т.е. а I 1, то это значение коэффициента а; поступит с 1-го выхода регистра 18 через вход 41 блока 22 на элементы И 37 группы и пропустит значение первого элемента X ii

ничные сигналы на входах 41 и 42 блока 22 будут отсутствовать, в результате чего элементы И 37 группы

35 и И 38 группы будут закрыты, т.е. результат умножения значения X „на а ; О будет равным нулю. Таким образом, в первом такте при поступлении значения перрой величины Х, мас40 сива .,, }на входы блоков 22 умножения произойдет умножение этого значения на коэффициенты а f и произ ведения Х,,а ( поступят на входы 1-х сумматоров 23, а так как на вторую ,

45 группу входов сумматоров 23 с выходов регистров 4 группы поступают нул вые значений (регистры 4 предварительно были сброшены в нулевое состо яние) , то произведения Х t пройдут

50 через сумматоры 23 без изменения (за исключением случая, когда а -1 и

в сумматоре к обратному коду .произв дения X,aj добавится в младший разр единица, переводящая это произведен в дополнительный код). Одновременно (аналогичным образом) с помощью бло ков 24 умножения второй группы и -су маторов 25 второй группы образуются

20

25

30 в дополнительном коде. Еспи же эна- чение коэффициента а 0, то едичерей элементы ИПИ 36 группы на выходы 43 блока 22, что будет соответствовать умножению значения X, на а( -1 в обратном коде, а для образования дополнительного, кода произведения X , а р через вход коррекции 1-го сумматора 23, на входы которого поступает результат умножения X,, на а р -1 в обратном коде, поступит в младший разряд сумматора 23 в качестве единицы коррекции значение с 1-го выхода регистра 19. В результате на выходе сумматора 23 получится значение произведения X , на а -1

ничные сигналы на входах 41 и 42 блока 22 будут отсутствовать, в ре- зультате чего элементы И 37 группы

и И 38 группы будут закрыты, т.е. результат умножения значения X „на а ; О будет равным нулю. Таким образом, в первом такте при поступлении значения перрой величины Х, массива .,, }на входы блоков 22 умножения произойдет умножение этого значения на коэффициенты а f и произведения Х,,а ( поступят на входы 1-х сумматоров 23, а так как на вторую ,

группу входов сумматоров 23 с выходов регистров 4 группы поступают нулевые значений (регистры 4 предварительно были сброшены в нулевое состояние) , то произведения Х t пройдут

через сумматоры 23 без изменения (за исключением случая, когда а -1 и

в сумматоре к обратному коду .произведения X,aj добавится в младший разряд единица, переводящая это произведение в дополнительный код). Одновременно (аналогичным образом) с помощью блоков 24 умножения второй группы и маторов 25 второй группы образуются

5144

значения произведений на коэффици-

енты а,(.уе -1,0, 1J из регистров 18 и 19, причем в нечетных S-x (S 1,3, ,...,п-1) блоках 24 умнржения второй группы произойдет умножение значения коэффициенты а ;«i, , поступающие с четных ()-x выходов регистров 18 и 19, и получившиеся произве

дения просуммируются на нечетных S-xю этому на входы множителя первого бло- сумматорах 25 второй группы с произ- ка 22 умножения первой группы и вто- ведениями, поступающими из соответ- рого блока 24 умножения второй груп- ствующих S-X сумматоров 23 первой

пы поступает значение коэффициента а с первого выхода регистров 18 и 19,

группы, а в четных г-х (г 2, 4,..., ...,п) блоках 24 умножения второй группы произойдет умножение значения Х, на коэффициенты .-, поступающие с нечетных (г-1)-ых выходов регистров 18 и 19, и получившиеся произведения просуммируются на четных г-х сумматорах 25 второй группы с произведениями, поступаняцими из (г-2)-х сумматоров 23 первой группы. В результате полученные в первом такте на сумматорах 25 второй группы произведения поступят на информационные входы соответствующих регистров 4 группы и по импульсу сопровождения

25 числения значений выходных массивов ,i5 tYji, , } представлена на фиг. 1, причем в течение первых (k/2C) тактов никаких значений на выходы устройства выдават-ься не бузначений Х поступающему на

вход синхронизации регистров 4 через 30 дет, так как элементы И 8 и 9 группы

открытьш элемент И 6, запишутся в эти и элемент И 7 закрыты. И лишь в

1 k г ( +1)-ом такте значение счет(ика

10, подсчитьтающего количество импуль- 35 сов сопровождения, поступающих с выхода элемента И 6 через открытый элемент И 5, совпадает со значением чисIk

регистры. В следующем такте на входы множимого блоков 22 умножения первой группы поступит параллельным кодом {второе значение Х, массива данных ,ib входы множимого блоков 24 умножения второй группы - значение второй величины Х, массива

Г. т Tlлея. ГЧ иГ иАЖ/Ги-1, 1 V I гч

IXj: j. В результате произведения зна- - - J2

чений Х,на соответствующие коэффиди- 40 ным в регистр 14, и в результате на

Ik Г ), записаненты а

k-j

просуммируются на сумматовыходе схемы 13 сравнения появится

pax 23 первой группы с соответствую- единичный сигнал, который установит щей с уммой произведений, полученной триггер 3 в единичное состояние, а в предыд ущем такте и поступившей из задержавшись на такт на элементе 12 соответствунмцих регистров 4, и, пос- 45 задержки, пройдет через элемент ИЛИ тупив на соответствующие сумматоры 25 второй группы, полученный результат просуммируется с поступившим из соответствующего блока 24 умножения произ-- ведением значения X 4, на соответству- 50 ющий коэффициент а;.:и запишется в соответствующий регистр 4 группы.Дальнейшее функционирование устройства при потактном вычислении значений выходных массивов lYi,-.,ijn Y,. происхо- 55 пы на выходы 34 устройства, а значе- дит аналогично вышеописанному,. причем ние Y, а ,+ . + ..с выхо- значения коэффициентов а .- регистрах 18 и 19 записаны в следующей последовательности: в п-ом разряде 11 и сбросит счетчик 10 в нулевое состояние. Триггер 3 закроет элемент И 5 и откроет элементы И 8 группы,.элементы И 9 группы и элемент И 7, в резуль1k Г

тате чего в (J-j )-ом такте значение Y , ,,+ a.,+ . . .а ,Х .|С выходов (n-l)-ro регистра 4 группы пройдет через открытые элементы И 8 гр упдов п-го сумматора 23 первой группы пройдет через открытые элементы И 9 группы на выходы 35 устройства и че

т

в (n-l)-OM - значение

Нг, в (п-2)-ом - значение аз, и т.д. и, если количество коэффициентов (k) равно числу разрядов (п) этих регистров, то в первом разряде будет запи сан коэффициент а (при k п в первые (свободные) разряды регистров 18 и 19 заносятся нулевые значения). Поэтому на входы множителя первого бло- ка 22 умножения первой группы и вто- рого блока 24 умножения второй груп-

пы поступает значение коэффициента а с первого выхода регистров 18 и 19,

на входы множителя второго блока 22 умножения первой группы и первого блока 24 умножения второй группы - значение а .| со второго вькода регистров 18 и 19.и т.д., и на входы множителя

последнего п-го блока 22 умножения первой группы и (n-l)-ro блока 24 умножения второй группы - значение а с п-го выхода регистров 18 и 9.

Последовательность потактного вычисления значений выходных массивов ,i5 tYji, , } представлена на фиг. 1, причем в течение первых (k/2C) тактов никаких значений на выходы устройства выдават-ься не буIk

ГЧ иГ иАЖ/Ги-1, 1 V I гч

- - J2

Ik Г ), записанединичный сигнал, который установит триггер 3 в единичное состояние, а задержавшись на такт на элементе 12 задержки, пройдет через элемент ИЛИ пы на выходы 34 устройства, а значе- ние Y, а ,+ . + ..с выхо-

11 и сбросит счетчик 10 в нулевое состояние. Триггер 3 закроет элемент И 5 и откроет элементы И 8 группы,.элементы И 9 группы и элемент И 7, в резуль1k Г

тате чего в (J-j )-ом такте значение Y , ,,+ a.,+ . . .а ,Х .|С выходов (n-l)-ro регистра 4 группы пройдет через открытые элементы И 8 гр упединичный сигнал, который установит триггер 3 в единичное состояние, а задержавшись на такт на элементе 12 задержки, пройдет через элемент ИЛИ пы на выходы 34 устройства, а значе- ние Y, а ,+ . + ..с выхо-

дов п-го сумматора 23 первой группы пройдет через открытые элементы И 9 группы на выходы 35 устройства и че714АД7

рез открытьп элемент И 7 на выход 33 устройства поступит импульс сопровождения вычисленных значений Y,, н Y, . В следующем такте на выходы 34 устрой- ства поступит значение Y,, , а на выходы 35 устройства одновременно поступит значение Y, и т.д. После того,каь на входы 30 и 31 устройства поступят последние значения массивов перемен- Ю ных ,, и Х 1)11 К на вход 28 устройства поступит сигнал конца массива, который пройдет через элемент ИЛИ 1 и сбросит в нулевое состояние триггеры 2 и 3 и регистры 4, заканчи- 5 вая тем самым процесс вычисления в устройстве.

Формула изо бретения

Вычислительное устройство, содержащее два триггера, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, четьфе группы элементов И, два счетчика, элемент задержки, схему сравнения, регистр числа коэффициентов, дешифратор, два регистра коэффициентов, две группы блоков умножения, две группы сумматоров и группу регистров результата., причем выход первого элемента ИЛИ соединен с входами установки нуля первого и второго триггеров и входами установки в О S-X регистров результата группы S 1,3,5,,..,п-1, где п - максимальное количество коэффициентов, входы синхронизации регистров результата группы соединены с первым входом первого элемента И, с выходом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, с первыми входами элементов И второй группы и прямым выходом второго триггера, инверсный

выход которого соединен

рым входом первого элемента И, выход которого соединен со счет ньм входом первого счетчика, вход установки в О,которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с входом установки в 1 второго триггера и с выходом схемы

сравнения, первый и второй входы ко торой подключены соответственно к выходу первого счетчика и к выходу регистра числа коэффициентов, вход

- Ю 5

20

25

30

35

45

-

50

55

синхронизации которого соединен с выходом четвертого элемента И и со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с входом разрешения записи регистра числа коэффициентов, второй выход дешифратора соединен с входом разрешения записи первого регистра коэффициентов, третий выход дешифратора соединен с входом разрешения записи второго регистра коэффициентов, инверсный выход первого триггера со.единен с первым входом четвертого элемента И, прямой выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, с первыми входами элементов И третьей группы и с пер- ми входами элементов И четвертой груп- . пы, выход 1-го разряда первого реги- ; стра коэффициентов (,2,...,п) сое-, динен с входом положительного значения, коэффициента 1-го блока умножения первой группы, вход отрицательного зна- чения коэффициента которого соединен с выходом 1-го разряда второго регистра коэффициентов и с входом коррекции 1-го сумматора первой группы, вход первого слагаемого которого подключен к выходу 1-го блока умножения первой группы, разряды входа множимого которого соединены с выходами соответствующих элементов И третьей группы, входы второго слагаемого г-го сумматора первой группы (т 2,4,6,...,п) соединены с выходом г-го регистра результата группы, выходы s-ro разряда первого и второго регистров коэффициентов подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значения коэффициента (s+1)-ro блока умножения второй группы, выход 1-го блока умножения второй группы (,2,3,...,п) подключен к входу первого слагаемого 1-го сумматора второй группы, вход коррекции которого соединен с входом отрицательного значения разряда множителя 1-го блока умножения второй группы, выход 1-го сумматора второй группы подключен к информационному т входу 1-го регистра результата группы, разряды входа множимого 1-го блока умножения второй группы (,2,3,..., ..,п) соединены с выходами соответствующих элементов И четвертой группы, вход сопровождения данных устройства подключен к второму входу четвертого

элемента И, к входам синхронизации первого и второго регистров коэффициентов и к второму входу второго элемента И, вход начальной установки устройства подключен к входу установки в О второго счетчика, к входам установки в О регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров ко коэф4я{циентов, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу признака конца массива устройства, вход пуска устройства соединен,с входом установ- ки в 1 первого триггера, первый информационный вход устройства подключен к информационным входам регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров и к вторым входам COOT- ветствующих элементов И третьей группы, четвертый выход дешифратора подключен к выходу индикации устройства, выход третьего элемента И соединен с выходом импульсов сопровожде- ния результата устройства, выходы элементов И первой группы подключены к соответствующим разрядам первого информационного выхода устройства, а выходы элементов И второй группы подключены к соответствующим разрядам

4J

второго информационного выхода устройства, второй информационный вход устройства подключен к вторым входам соответствующих элементов И четвертой группы, отличающееся тем, что, с целью упрощения, вход второго слагаемого р-гс сумматора перйой группы (р 3,5,fc.,n-1) соединен с выходом (р-2)-го регистра результата группы, выход s-ro сумматора первой группы соединен с входом второго слагаемого s-ro сумматора второй группы, выход q-ro. сумматора первой группы (q 2,4,6,...,п-2) Соединен с входом второго слагаемого (q+2)-ro сумматора второй группы, выходы г-го разряда первого и второго регистров коэффициентов подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значения коэффициента (г-1)-го блока умножения второй группы, выход (n-l-)-ro регистра результата руппы подключен к вторым входам соответствующих элементов И первой группы, выход п-го сумматора первой группы подключен к вторым входам соответствующих элементов И второй группы, входы установки в О г-х регистров результата группы соединены с выходом первого элемента ИЛИ.

4J

Фиг. 2

J