Магнитный сумматор Советский патент 1980 года по МПК H03K23/00 G11C11/14 

(54) МАГНИТНЫЙ СУММАТОР

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств переработки дискретной информации на цилиндрических магнитных доменах (ЦВД) .

Известны магнитные сумматоры, содержащие магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположены логические элементы, генераторы и аннигиляторы ЦМД.

Известен магнитный сумматор содержащий магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположены логические элементы И-исключающее ИЛИ, динамические ловушки и аннигиляторы ЦМД 1.

Недостаток сумматора - его ограниченное быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является магнитный сумматор, содержащий в каждом разряде расположенные на магнитоодноосной пленке оЬновную динамическую ловушку ЦМД, соединенную с первым аннигилятором и первым переключателем ЦМД, и второй аннигилятор ЦМД, соединенный со вторым переключателем ЦМД 12.

Недостаток известного сумматотора - большая величина времени сугфшрования, зависящего от разрядности слагаемых.

5 Цель изобретения - повышение быстродействия сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что сумматор содержит в каяодом разряде первую дополнительную дина0 мическую ловушку ЦМД, соединенную с первым переключателем ЦМД и входом устройства, и вторую дополнительную динамическую ловушку ЦВД/ соединенную с основной динамической

15 ловушкой и вторым переключателем ЦМД.

На фиг. 1 и 2 изображены, соответственно, блок-схема и принципиальная схема двух разрядов магнитного сумматора.

Магнитный сумматор (фиг.1) содержит магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности которой расположены основные динамические ловушки ДЛп-1 и ДЛ„, соединенные с первыми аннигиляторами ЦМД А . и и первыми переключателями ЦМД nVi-i и ni, вторые аннигиляторы ЦМД АП-I и А,, соединенные со вторыми

30 переключателями Щ-Щ U.i и Ц, первые дополнительные динамические ловушки ЦМД ДЛг.1 и ДЛ„ соединенные . с переключателями и Пп, и вторые дополнительные динамические ловушки ЦМД ДЛ, и ДЛ,, соёдинен ные с переключателями П. иП и основными динамическими ловушками ДЛп-1 и ДЛпЦифрами 1-73 (фиг.З) обозначены позиции, занимаемые ЦМД при их продЁижении в сумматоре. Магнитный сумматор работает еледующим образом. Пусть в исходном состоянии каждая пара дополнительных динамических ловушек в каждом разряде сумматора заполнена ЦМД. Проведем сложение двух двоичных чисел 11 и 11.. При подаче на вход п-го и (n-l)-r разрядов сумматора содержимого соответствующих разрядов первого слагаемого и вследствие того, что входные цепи образуют компрессоры, ЦМД из ДЛп.1 и ДЛ переходят в динамические ловушки ДЛ.и ДЛг), а входящие ЦМД занимают места в ДЛ и ДЛ и остаются там до тех пор, пока на входы сумматора не подается содержимое соответствующих разрядов второго слагаемого. , При подаче на входы п-го и (n-l)-ro разрядов сумматора содержимого соответствующих разрядов вто- pSFSTSffaraeMoro ЦМД, выбитые из динамических ловушек и Длп стремятся перейти в ДЛf,.j и ДЛ,. Так как входные цепи сумматора образуют компрессоры, то вследствие магнитостатическрго взаимодействия ЦМД,находящихся в динамических ловуш ках ДЛ,,и ЦМД,в эти динамичес кие ловушки направляющихся, происходит следующее: ЦМД из ДП. и ДЛ отправляются в аннигиляторы А. и АП соответственно, а ЦМД, ушедшие из ДЛп-1 и ДЛ,, отправляются в ДЛ. и ДЛ,. На этом заканчивается процесс формирования поразрядной суммы. Дальнейшее продвижение ЦМД по связямС;умматора прйводйт к формированию переносов, которое осуществля ется следующим образом. Так как при Подготовке сумматора к работе в динамические ловушки jyi, и ДЛ f был введены ЦМД, то эти домены вступайт в магнитостатическое взаимодействие с й,МД, идущими в эти ловушки из Дл и Дл1, вследствие чего ЦМД из ДЛ.) и покидают свои места в этих ло вушках и отправляются в динами ческие ловушки результатов поразряд ного сложения соседних старших разр дбв cy SiMaTopa, т.е. в данном случае в ДЛ, и ДЛ,4.1 соответственно (если в них В результате поразрядного сло не оказалось ЦМД), либо в анн гиляторы А) и А,: соответственно, и выталкивают ЦГВД из ДЛ и ДЛц -i (если в них в результате поразрядно

746939 сложения оказалось ЦМД) в целях дальнейшего формирования переноса. Такое выталкивание представляется возможным, так как цепь переноса выполнена в . компрессора. В рассматриваемом случае в результате поразрядного сложения и ДЛп не.содержит ЦМД. Предположим также, что и ДЛ. не содержит П,МД. Тогда ЩВД, направляющийся из ДЛп-i в ДЛп-1 вытолкнет из ловушки ДЛ,, находящийся там ЦМД. (сформировалась единица переноса в п&разряд), а сам займет его место в ДЛ, . ЦМД, покинувший , перейдет в динамическую ловушку ДЛ п. В п-ом разряде сумматора ЦМД, направляющийся из динамической ловушки ДЛ Yt в динамическую ловушку ДЛ, вытолкнет из ловушки ДЛ, .находящийся там ЦМД (сформировалась единица переноса в п + 1 разряд), а сам займет его место в динамической ловушке ДЛ. На этом процесс суммирования заканчивается. Двоичный код суммы определяется состоянием динамических ловушек и переносом в п+1 разряд. Как следует из приведенного примера, состояние указанных динамических ловушек следующее: в ДЛ„.| отсутствует ЦМД, в ДЛп ЦМД есть и есть ЦМД на выходе п-го разряда сумматора, т.е. единица переноса в п+1 разряд. Таким образом, результатом сложения двух чисел, которые представлены кодами 11 и 11, есть число, представленное кодом 110, что соответствует истине. Кроме того, в каждом разряде сумматора динамическая ловушка результата поразрядного сложения совместно с ее цепями связи образует элемент, получивший в доменной технике название элемента пересечения. Рассмотрим порядок движения ЦМД по схеме для указанного выше примера суммируемых кодов. В исходном состоянии в динамических ловушках, образованных магнитомягкими аппликациями с позициями 41-44, 19-21 и 23;6-9;26-29 (ДЛ|.1, ДЛ, ДЛп И ДЛy,. функциональной схеме) находятся ЦМД. Ввод суммируемых кодов в п и (п-1) разряды сумматора осуществляется в направлении стрелок Sv7 и Sfi-i . Стрелка S указывает направление вращения магнитного поля управления продвижением ЦМД. Стрелки и sj, указывают направление переносов из (п-1) в п разряд и из п в (п+1), соответственно. Аппликации с позициями 12 и 34 образуют аннигиляторы (АП и Af,-i на функциональной схеме). Аппликации с позициями 2-4 и 30-32 и 21 также образуют аннигиляторы (А и на функциональной схеме). Аппликации с позициями 15-17 и 36 и 38, 37, 39 и 31 образуют динамические ловушки

результата поразрядного сложения в п-ом и (п-1) разрядах соответственн (ДЛп и ДЛ f,i на функциональной схем сумматора). Аппликации с позициями 10 и 18 и 30 и 40 образуют переключатели (п„ и на функциональной схеме) . Переключатели П и П., образованы теми же аппликациями, что и аннигиляторы А, и Af,-i.

При подаче на входы сумматора в п и (п-1) разряды содержимого п-го и (п-1) разрядов первого слагаемого т.е. когда входящие ЦМД оказываются в позициях 22 и 45, ЦМД из динамических ловушек ДЛп и ДЛп из позиций 20 и 42 переходят не в 19 и 41, а в 18. и 40 вследствие того,, что входная цепь образует компрессор. Далее,в соответствии с вращающимся полем управления, входящие ЦМД поступают в позиции 23 и 44 в результате чего дополнительные динамические ловушки ДЛ и ДЛ оказываются вновьзаполненными,а ЦМД из позиций 18 и 40 поступают в динамические ловушки результата.поразрядного сложения в позиции 17 и 39 и таким образом первое слагаемое оказывается занесенным на сумматор.

После подачи на входы сумматора второго слагаемого начинается процесс сложения, который протекает слдующим образом. Когда в позициях 22 и 45 вновь появились ЦМД, то они, как и ранее, заставляют ЦМД из ДЛр и ДЛ.иэ позиций 20 и 42 переместиться в позиции 18 и 40. Одновременно, так как входная цепь образует компрессор, а в динамических ловушках результатов по- разрядного сложения ДЛ и ДЛп-1 находятся ЦМД, то последние покидают указанные ловушки и перемещают ся в позиции 11 и 32. Все сказанное справедливо для направления 3 управляющего поля. Когда управляюще поле принимает направление 4, происходит следующее: ЦМД из позиций 11 и 32 могут перейти только в позиции 13 и 33, куда они и переходят, ЦМД из позиций 18 и 40 могут перейти либо в позиции 17 и 39, либо в позиции 10 и 30. Однако переходу в позиции 17 и 39 мешает магнитостатическое влияние ЦМД, находящихся в позициях 13 и 33, поэтому из позиций 18 и 40 переходят в позиции 10 и 30. Далее, поскольку цепь переноса, как и входные цепи, тоже образует компрессор, появление Щад в позициях 10 и 30 вынуждает ЦМД, находящиеся в л овушках ДЛ и (куда они были введены при подготовке сумматора к работе), поКинуть свои места в этих ловушких и переместиться в, позиции 1 и 25 из позиций б и. 26. Таким образом формируются переносы в (п+1) и п разряды. После этого, когда управляющее поле принимает направление 1, ЦМД из позиций 13 и 33 переходят в позиции 12 и 34 и таким образом попадают в аннигиляторы Ар, и а ЦМД из позиций 10 и 30 попадают в позиции 8 и 28 соответственно,в

0 результате чего дополнительные динамические ловушки ДЛ и ДЛ. оказываются вновь заполненными. В то же самое время ЦМД из позиции 25 переходит в позицию 16 и попадает в дина5мическую ловушку результата поразрядного сложения п-го разряда, тоесть ДЛ,, а ЦМД из позиции 1 переходит JB динамическую ловушку результата поразрядного сложения п+1 раз0ряда. На этом процесс сложения заканчивается. Как не трудно заметить, сложение произошло за время, не превышающее период оборота вращающего.сй магнитного поля управлений

5 продвижения ЦМД. Таким образом, для п-разрядных кодов время су1УмирЬвания в прёдлбзкенном устрЪйствё в п раз меньше, чем визвестном устройстве,.

Формула изобретения

0

Магнитный сумматор, содержащий в каждом разряде расположенные на магнитоодноосной пленке основную динамическую ловушку цилиндрических магнитных доменов, соединенную с

5 первым аннигилятором и первым переключателем цилиндрических магнитных дьмён ев, и второй аннигилятор цилиндрических магнитных доменов , соединенный со вторым пере0ключателем цилиндрических магнитных доменов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия сумматора, он содержит в каждом разряде первую дополнитель5ную динамическую ловушку цилиндрических магнитных доменов, соединенную с первым переключателем цилиндрических магнитных доменов и входом устройства, и вторую дополни- ,

0 тельную динамическую ловушку цилиндрических магнитных доменов,соединенную с основной динамической ловушкой и вторым переключателем цилиндрических магнитных доменов.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 27.09.77 (прототип)