УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЧИСЕЛ В КВАДРАТ Советский патент 1974 года по МПК G06F7/552 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно, к асинхронным устройствам для возведения чисел в квадрат.

Известны устройства для возведения чисел в квадрат, содержащие регистры, счетчики и вентили, выполненные на импульсно-потенциальных элементах.

В известных устройствах возведение в квадрат двоичного числа осуществляется последовательно и при этом скорость работы их зависит от абсолютного значения самого числа, что не позволяет получить высокое быстродействие для больших чисел.

С целью создания устройства, в котором осуществляется параллельный принцип возведения чисел в Квадрат, быстродействия устройства зависит от количества единиц в двоичном коде числа, что существенно повышает быстродействие предлагаемого устройства по отнощению к известным устройствам, во входном регистре нулевые выходы 2 - л разрядов подключены к потенциальным входам соответствующих вентилей первой группы, единичные выходы этих разрядов -подключены к потенциальным входам соответствующих вентилей второй группы, к входам нечетных разрядов накапливающего счетчика и к потенциальным входам выходных вентилей, объединенных в группы по i вентилей, где i - номер группы. Единичные выходы каждого разряда

входного регистра подключены к одноименным вентилям всех выходных групп; импульсные входы вентилей первой и второй группы /-го разряда соединены с выходом вентилей первой группы (/ -f- 1)-го разряда, причем входы вентилей п-го разряда соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выход вентиля первой группы 2-го разряда соединен со ВХОДОМ установки в «нуль 1-го разряда,

кроме того, выходы вентилей второй группы /-ГО разряда соединены со входом установки в «нуль данного разряда, а также с импульсными входами всех (/ - 1) выходных вентилей (/ - 1)-го разряда, а выходы выходиых вентилей этой группы соединены со входами (2/ - 1), (2/ - 2), (2/ - 3) до (/ + 1) разрядов накапливающего счетчика.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Нулевые выходы триггеров входного регистра 1 соединены с потенциальными входами вентилей первой группы 2, содержащей вентили 3-6, а единичные выходы соединены с потенциальными входами вентилей второй

группы 7, содержащей вентили 8-11.

Группы вентилей содержат соответственно 1, 2 и т. д. до (п - 1) вентилей в группе, причем потенциальные входы первых вентилей 16-19 в каждой из групп 13-15 соединены с единичным выходом триггера младшего первого разряда регистра 1, потенциальные входы вторых -вептилей 20-22 в каждой из групп 13-15 Соедипены с единичным выходом триггера второго разряда регистра 1 и т. д., наконец, нотенциальные входы (п - 2) вентилей 23, 24 :в каждой из групп 14, 15 соеди-непы с единичным входом триггера (га - 2)го разряда регистра 1, потенциальный вход (п - 1)-го вентиля 25 в группе 15 соединен с единичным выходом триггера (п - 1)-го разряда регистра 1.

Импульсные входы вентилей 6 и 11 групп 2 и 7 соединены с выходом 26 генератора тактовых импульсов.

Вентили группы 2 соединены последовательно, причем .выход вентиля, относящегося к разряду /, соединен с импульсным входом вентиля, относящегося .к соседнему младшему разряду (/ - 1), а также с импульсным входом ве1ггиля группы 7, относящегося к тому же (/ - 1)-му разряду. Выход вентиля 3 группы 2 соединен со входом установки «О триггера первого разряда регистра 1.

Выход вентиля группы 7, относящегося к разряду /, соединен со входом установки в «О триггера этого же /-го разряда. Кроме того, выход вентиля 8, относящегося ко второму разряду, соединен с импульсным входом вентиля 16 группы 12, выход вентиля группы 7, относящегося к третьему разряду, соединен с импульсными входами вентилей 17, 20 группы 13 и та« далее, наконец, выход вентиля 10, относящегося к (п - 1)-му разряду, соединен с импульсными входами iBCex вентилей 18, 21, 23 группы 14, а выход вентиля 11, относящегося к старшему разряду п, соединен с импульсными входами всех вентилей 19, 22, 24 25 группы 15.

Кроме того, единичные выходы всех триггеров регистра 1 связаны со входами нечетных разрядов накапливающего счетчика, а именно, единичный выход Tipnrrepa первого разряда соединен со входом 27, являющимся входом в первый разряд счетчика, единичный выход второго разряда регистра соединен со входом 28 третьего разряда счетчика и т. д., наконец, триггер /г-го разряда регистра соединен со входом 35, являющимся входом в (2п-

-})-й разряд счетчика.

Входы вентилей группы 12-15 соединены со входами накапливающего счетчика разрядностью 2п, причел выход вентиля группы 12 соединен со входом 28 счетчика, являющегося входом в третий разряд счетчика, выход вентилей 17, 20 группы 13 соединены со входами 29 и 30 счетчика, являющихся соответственно входами в четвертый и пятый разряды счетчика и т. д., наконец выходы вентилей 19, 22, 24, 25 группы 15 соединены со входами 31 - 35 счетчика, являющихся соответственно входами в (ft + 1)-й, (п + 2)-и и т. д. до (2/1 -

-1)-го разряда счетчика.

Устройство работает следующим образом. Пе1ред началом работы двоичный КОД возводимого в квадрат числа вводится во входной

регистр 1. Первый импульс с выхода 26 генератора тактовых импульсов поступает на импульсные входы вентилей 6 и 11. При этом, если триггер га-го разряда находится в состояНИИ «О, то этот импульс, проходя через вентиль 6, поступает на импульсные входы вентилей 5 и 10 следующего разряда входного регистра 1; если же триггер га-го разряда находится в состоянии «1, то этот импульс нроходит через вентиль 11 и поступает на вход установки «О триггера п-го разряда и одновременно на импульсные входы вентилей 19, 22, 24, 25 группы 15, разрешая тем самым поступление содержимого 1 - (п - 1)-го разрядов

входного регистра 1 через эти вентили на входы 2га-1разрядного накапливающего счетчика, начиная со CTapiiiiero нечетного входа 35, являющегося входом в (2га - 1)-й разряд счетчика. При установке триггера га-го разряда в

«О с его единичного выхода снимается импульс, поступающий на старший нечетный вход 35 накапливающего счетчика. На это.м заканчивается первый такт работы устройства.

Во втором такте очередной им1пульс с выхода 26 генератора тактовых импульсов проходит через открытый вентиль 6 и подается на импульсные входы вентилей 5 и 10. При этом, если триггер (п - 1)-го разряда находится

в состоянии «О, то этот импульс через вентиль 5 поступает на импульсные входы вентилей 4 и 9, если же триггер (п - 1)-го разряда находится в состояпии «1, то этот импульс, проходя через вентиль 10, поступает на

вход установки «О триггера (п- 1)-го разряда и одновременно на импульсные входы вентилей 18, 21, 23 следуюилей группы 14, разрешая тем самым поступление 1содержимого 1 - (га - 2) разрядов входного регистра 1

через эти вентили па входы 2га-разрядного накапливающего счетчика, начиная со следующего нечетного входа 33 разряда счетчика (2га - 3). При установке триггера разряда (га - 1) в «О с его единичного выхода снимается импульс, поступающий на нечетный вход 33 накапливающего счетчика.

Как видно, работа устройства в первом и во втором тактах аналогична. Аналогична работает устройство во всех последующих та ктах. В последнем такте очередной импульс с выхода 26 генератора тактовых импульсов, проходя открытые вентили 6, 5, 4, 3, поступает на вход установКИ «О триггера первого разряда. Если триггер первого разряда находится в состоянии «1, то при установке его в «О с его единичного выхода снимается импульс, поступающий на вход 27 первого разряда накапливающего счетчика.

На этом работа устройства заканчивается и в 2га-разрядном счетчике в результате накопления промежуточных кодов, получаемых в каждом такте работы устройства, находится квадрат числа, вводимого во -входной регистр

1 в начале работы устройства.