Табличный сумматор-вычислитель в системе остаточных классов Советский патент 1974 года по МПК G06F7/38 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для устройств, функционирующих в системе остаточных классов (СОК).

Известны табличные сумматоры-вычита- тели, содержащие три двоично-десятичных операндных дешифратора с входными кодовыми шинами, первый из которых соединен своими выходами со входами первой группы ключевых схем, выходы которых связаны с входами соответствующих входных вентильных сборок, второй дешифратор выходами подключен к соответствующим входам формирователей, входы первого и второго дешифраторов соединены с шиной управляющего сигнала, выходную вентильную сборку и импульсные усилители выходных сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.

С этой целью в предложенный табличный сумматор-1вычитатель; введены координатно узловые трансформаторы, пассивная кодовая линейка и вторая группа ключевых схем. ripirieM выходы входных вентильных сборок и формирователей соединены через со- i

ответствующие первичные обмотки коорди- . знатно-узловых трансформаторов, а вторичные обмотки которых соединены с соответ ствуюшими входами выходных вентильных сборок и выходы этих вентильных сборок связаны с началами кодовых шин пасси&ной кодовой линейки, концы которых соединены с выходами второй группы ключевых схец, соединенных по входам с соответствуюшими выходными шинами третьего дешифратора; выходы пассивной кодовой линейки соединены с соотретствуюшими входами импульсных усилителей выходных сигналов.

В отличие от известных в предложенном табличном сумматоре-вычитателе в СОК дополнительно к свойствам симметрии двухаргументных таблиц остаточных арифметических операций используются

микросгруктурные свойства таблиц, обеспечивающие однозначность взаимного отображения значений функции между сходно расположенными квадратными табличными конфигурациями (базовыми квадратами),

начиная с базового квадрата со стороной I в 2 значения аргументов и более. Это . позволяет свести определение узловых значений арифметических таблиц к поиску их в группе только неравнозначных мест одного базового квадрата. С целью дву- кратного ускорения общего быстродействия табличной схемы расшифровку значений мест в зависимости от номеров квадратов, составляющих таблицу, можно производить параллельно с поиском. Для табличного сумматора-вычислителя исполь зуется принцип построения с учетом реаль ных задержек элементов, без внутренней логической тактировки. В схеме применена только одна свернутая пассивная кодова линейка на радиочастотных ферритах с фик сированием кодов проводниками прошивки. Реализация предложения иллюстрируетс на машинном множистве взаимно-простых модулей целочисленной неизбыточной СО 32, 31, 29, 27, 25, обеспечивающим чис ловой диапазон М 19.418.400. С целью минимизации оборудования и временного запаздывания сумматора-вычи- тателя базовым квадратам для принятого множества модулей СОК {32, 31, 29, 27, 25 1 выбран квадрат со стороной в 2 , Yl 3. Всем неравнозначным узла базового квадрата присвоены порядковые номера состояний. В базовых квадратах таблиц сложения одинаковые номера состояний располагаются параллельно побочной диагонали и параллельно главной диагонали в квадратах таблиц вычитания. Кодирование всех узлов базового квадрата обеспечивается только с помощью 2 -1 1 различных состояний, а не . 2 64, что и определяет его экономичную аппаратурную реализацию. Внутренняя тождеств венность характерна и для группы базовых квадратов, расположенных вдоль побочной (главной) диагонали таблицы остаточного сложения (вычитания); число таких групп базовых квадратов - 7. При схемной реализации только одного базового квадрата определение любого узло вого значения таблиц остаточных арифметических операций сводится к поиску но мера состояния этого значения среди номеров состояний базового квадрата и к параллельной во времени расшифровке значения искомого состояния в зависимости от номера группы базовых квадратов. Это позволяет ограничиться фиксированием в пассивной кодовой линейке числа кодов, равного произведению числа номеров состояний базового квадрата на число групп тождественных бэзовьхх квадратов таблицы: , а не к квадрату значения могдуля СОК как в обычных ПЗУ, т. е. на порядок меньшего. Принципиальная схема табличного матора-вычитателя приведена на чертеже. Двоично-десятичные операндные дешифраторы 1-3 с входными кодовыми шинами 4-7 и шиной управляющего сигнала 8 выполнены в соответствии со сверткой таблицы помодульных операций до величины базового квадрата и служит для преобразования частей операндных кодов, в десятичные коды (от О до 7) соответственно номеров столбцов и строк реализуемого базового квадрата 00-00 и номеров табличных базовых квадратов (от ОО- ОО до 11-11, т. е. от О до 15). Выходы 9, 10 дешифраторов 1, 2 соединены соответственно с входами первой группы ключевых схем 11 и формирователей 12, в иоходном состоянии закрытых. Выходы 13 дешифратора 3 с учетом нетождественных групп базовых квадратов соединены соответственно с входами второй группы клк чевых схем 14. Выходы схем 11 через входные вентильные сборки 15 и первичные обмотки координатно-узловых трансформаторов узла 16 соединены с выходами формирова- , телей 12. Ключевые схемы и формирова- тели выбирают соответствующий коорди- натно-узловой трансформатор. Связи первичных обмоток координатноузловых трансформаторов с схемами 11 и формирователями 12 отражают диагональную структуру равнозначных состояний базового квадрата.| Число координатно-узловых трансформа- торов соответствует числу номеров состояний базового квадрата, а число первичных обмоток каждого трансформатора определяется числом равнозначных состояний базового квадрата, имеющих одинаковый номер. Входные вентильные сборки 15 включены в направлении, совпадающем с про- : водимостью открытых схем 11, и используются для разделения управляеь-ых цепей при прохождении импульсных сигналов, в схеме. Вторичные обмотки координатно-узловых трансформаторов узла 16 через выходные вентильные сборки 17 соедине1Ш1 соответственно с началами кодовых проводов прошивки 18 пассивной кодовой линейки 19, а концы кодовых проводов с выходами второй группы ключевых .схем 14. Выходные вентильные сборки включены в направлении, проводящем для схем 14, и также используются для раз-; деления управляемых цепей. Кодовая линейка 19 .состоит из кодовых трансформаторов по числу двоичных разрядов результата операции (пять), парвичными обмотками которых являются кодо вые провода 18 прошивки, а вторичными - обмотки считывания сигналов 2 О, соединяемые со входами усилителей считывания узла 21. С выхода усилителей по шинам 22 результат операции сложения (вычита- ния) поступает на входы регистра результата операции (на чертеже не показан Устройство работает следующим образом. При наличии сигналов операндных кодов на шинах 4-7 и подаче импульсного управ ляющего сигнала по цепи 8 на одном из выходов 9 дешифратора 1 и 10 дешифратора 2 Появляются импульсные сигналы, открываюише одну из схем 11 и один из формирователей 12. В первичной обмотке координатно-узлового трансформатора узла 16, включенной между выбранными ключевыми схемами и формирователем, возника ет токовый импульс. Одновременно разрешающий сигнал на выходе дешифратора 3 открывает одну из схем 14. В результате для импульсного тока, возникшего во вторичной обмотке выбранного координатноузлового трансформатора, образуется цепь через один из диодов выходной вентильной сборки 17, Соответствующий кодовый провод прошивки 18 кодовой линейки 19 и через открытую схему 14 на обшую земляную шину. Импульсный ток в кодовом проводе прошивки 18 вызывает сигналы в соответствуюищх вторичных обмотках кодовых трансформаторов узла 16, т. е. по шинам 20 на усилители узла 21 параллельно подается группа сигналов, соорветсгвуюшая единственному двоичному коду результата. В экспериментальной схеме табличного сумматора-вычитателя время запаздывания относительно момента подачи управЛяюшего сигнала не превышает 0,3 мксек Предложенный cyм iaтop-вычитaтeль по зволяет эффективно (с точки зрения экономии аппаратуры и повышения быстродейст- ВИЯ) совмещать функции сложения и вычитания но всему мнол еству (значительных по величине) модулей СОК в одной табличной схеме, в которой для изменения вида операции достаточно пересоединить только концы первичных обмоток координатно-узловых трансформаторов, выходы дешифра- i торов номеров базовых квадратов, начала и концы кодовых проводов пассивной линейки; эффективно реализовать собственно схемы поиска номеров состояний в базовом квадрате с последующим пассивным декодированием, при этом используются не только свойства табличной симметрии, но и микроструктурные свойства диагонально тождественных табличных квадратных конфигураций. Таким образом, можно ограничиться физическим фиксированием числа кодов, равного прюизведению числа неравнозначных состояний принятого базового квадрата на число групп тождественных базовых квадратов арифметической таблицы, а не квадрату значения модуля СОК. Благодаря разбиению операндных дешифраторов на три простейшие одноступенчатые и одновременно функционирующие комбиниционные схемы, вдвое повыщается быстродействие сумматора-вычитателя. Принципы построения описанной табл1Р1ной схемы применимы и для построения эффек тивиых больших интегральных схем (на пороговых элементах и магнитных пленках) для остаточных арифметических операций. Предмет изобретения Табл1гчный сумматор-вычитатель в системе остаточных классов, содержащий три двоично-десятичных опера}щных дешифратора с выходными кодовыми шинами, вый из которых соединен выходами с входами первой группы ключевых схем, выходы которых связаны с входами соответствующих входных вентильных сборок, второй дешифратор выходами подключен к соответствующим входам формирова1-елей, входы первого и второго дешифраторов соединены с и1ииой управляющего сигнала, выходную вентильную сборку и импульсные усилителя выходных сиг налов, о т л ичаюшийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его быстродействия, в него введены координатно-узловые тр)ансформаторы, пассивная кодовая линейка и вторая группа ключеных cxeMj, причем выходы входных вентильных сборок и фop иpoвaтeлeй соединены через

соответствующие перйичные обмотки координатно-узловых трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены с соответствуюшими входами выходных вентильных сбо- | рок, выходы этих вентипьных сборок связа- ; ны с первой группой входов пассивной ко довой линейки, которая по второй группе .

входов соединена с выходами второй группы ключевых схэм, соединенных по входам ,; с соотвествующими выходными шинами Третьего дешТ1ф|ратора; выходы пассивной 5 . линейки соединены с соответству юшими входами импульсных усилителей выходных сигналов.