Устройство для умножения Советский патент 1977 года по МПК G06F7/39 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может найти применение для аппаратной реализации операции умножения в различных системах автоматики, управления, измерения и контроля.

Известно двоичное устройство деления, содержащее два одноразрядных сумматора-вычитателя, три регистра сдвига, блок формирования констант, блок анёшиза знака, блок анализа сходимости, блок сброса и блок управления {l} .

б таком устройстве невозможно выпол нение операции умножения.

Наиболее близким решением к изобретению является специализированное арифметическое устройство, содержащее первый и второй регистры сдвига, выходы которых соответственно соединены со входами первого и второго суммато-. ров-вычитателей, выходы которых соответственно соединены со входами этих регистров сдвига. Выход третьего регистра сдвига соединен со вторым входом первого сумматора-вычитателя 2. Такое устройство имеет недостаточное быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Цель достигается тем, что предложенное устройство дополнительно содержит блок анализа сходимости, блок фор.мирования констант и блок управления, вход которого соединен с первым выходом блока ансшиэра сходимости, второй выход KOTQporo соединен со входами управления сумматоров-вычита елей. Второй выход второго регистра сдвиги соединен со входом блока анализа сходимости. Выход третьего регистра сдвига соединен со своим входом. Выход блока формирования I OHCтант соединен со вторым входом второго сумматора-вычитателя, а выходы блока управления - с управлякхцими входами регистров сдвига и входом блока формирования констант.

На чертеже представлена структурная схема устройства для умножения.

Устройство содержит одноразрядные сумматоры-вычитатели 1 и 2 комбинационого типа, регистры сдвига 3-5, блок формирования констант б, блок анализа сходимости 7 и блок управления 8,

Выходы первого и второго регистров сдвига 3 и 4 соединены с первыми входами сумматоров-вычитателей 1 и 2 соответственно. Выходы которых соединены соответственно со входами этих регистров, выход третьего регистра сдвига 5 соединен со своим входом и вторым входом сумматора-вычитателя 1. На второй вход сумматора-вычитателя 2 подсоединен выход блока формирования констант. Второй выход регистра сдвига 4 соединен со входом блока анализа сходимости, первый выход которого соединен со входом блока управления, а второй - со входами управления сумматороввычитателеЯ 1 и 2. Выходы блока управления соединены с управляющими входами регистров сдвига 3-5 и входом блока формирования констант,

В качестве блока формирования констант вида 2 может быть использовано одностороннее запоминающее устрой-, ство или рециркуляционный регистр сдвига с логическим управлением .

Блок анализа сходимости предназначен для анализа сходимости процесса вычисления и определения на каждой итерации очередной цифры псевдочастного , . Блок анализа сходимости содержит цифровую схему сравнения, два триггера и логические элементы.

Блок управления содержит генератор тактовых сдвигающих импульсов, счетчик и логические элементы.

Входами устройства для умножения являются входы ячеек разрядов регистра сдвига 4 для сомножителя X и входы ячеек разрядов регистра сдвига 5 для сомножителя У. Выходом устройства являются выходы ячеек разрядов регистра сдвига 3.

Процесс операции умножения основан на одновременном решении системы разностных рекуррентных соотношений, например, для ДВОИ.ЧНОЙ системы счисления:

. I ори npK Xj, 0 . 2bt-Zj+ Yf , -0,1,...,n , 15}лкл вычисления выполняется итера ционным путем и состоит из п +1 итераций, где п -число разрядов одного из сомножителей. Каждая итерация вычисляется последовательно за «-i- m так тов, где m - число дополнительных разрядов для компенсации погрешности усечения чисел при сдвиге. Устройство работает следующим образом. Первоначально в регистр сдвига 3 заносится нулевое значение, в регистр сдвига 4 - значение сомножителя X, в

регистр 5 - значение сомножителя У. в любой итерации с выхода блока управления выдается серия тактовых сдвигающих импульсов для сдвига содержимого регистра сдвига 5, а также продвижения содержимого редгистров сдвига ci и 4 и подачи очередной константы вида 2 из блока формирования констант на входы сумматоров-вычитателей 1 и 2.

0

Результаты каждой итерации записываются с выходов сумматоров-вычитателей 1 и 2 младшими разрядами вперед в освобождающиеся при сдвиге старшие разряды регистров сдвига 3 и 4 и про5двигаются в сторону младших разрядов. В конце каждой итерации определяется очередная цифра qj . При c;,j 1 сумматор-вычитатель 1 работает в режиме сложения, а сумматор-вычитатель 2 .р режиме вычитания, при с. -1 соответственно в режиме вычитания и сложения. После выполнения

п +1 итераций или при равенстве содержимого регистра сдвига 4 нулю в регистре сдвига 3 находится значение произведения ХУ. Для подавляющего большинства значений сомножителей итерационный процесс сходится на итерации, номер которой меньше п . В этом случае с первого выхода блока анализа сходимости выдается сигнал останова, и блок управления перестает выдавать тактовые сдвигающие импульсы на следующей итерации. Благодаря асинхрон-, ному режиму работы быстродействие устройства повышается примерно вдвое

Максимальное время выполнения операции умножения в тактах равно (n+4)

Увеличение быстродействия достигается за счет применения блока анализа сходимости процесра. Формула изобретения Устройство для умножения, содержащее первый и второй регистры сдвига, выходы которых соответственно соединены со входами первого и второго сумматоров-вычитателей, выходы которых соответственно-соединены со входами этих регистров сдвига, выход третьего регистра сдвига соединен со вторым входом первого сумматора-вычитателя, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок анализа сходимости, блок формирования констант и блок управления, вход которого соединен с первым выходом блока анализа сходимости, второй выход которого соединен со входами управления сумматоров-вычитателей; второй выход второго регистра сдвига соединен со входом блока анализа сходимости; выход третьего регистра сдвига соединен со своим входом; выход блока формирования констант соединен со вторым входом второго сумматора-вычитателя, а выходы блока управления - с управляющими входами регистров сдвига и входом блока формирования констант.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

в ЦВМ , Л., Издат. Ленинградского университета, 1975 г., стр. 71-72, фиг. 22-5а.