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

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано.при построении устройства переработки дискретной информа- 5 ции на цилиндрических магнитных доменах (цмд).

Известен накапливающий двоичный сумматор, содержащий магнитоодноосную пленку с ЦМД, на поверхности ко- fO торой расположены логические элементы (ЛЭ), динамические ловушки и аннигиляторы ЦМД l . Недостатком этого сумматс а является его низкое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является накапливающий двоичный сумматор, который содержит, как и предложенный, магнитоодноосную пленку с 20 ЦМД, на поверхности которой расположены ЛЭ И-исключающее ИЛИ по числу разрядов операндов, соединенные с динамическими ловушкги ш Щ1Д, и аннигиляторы ЦМД 2 .Z5

Недостатками такого сумматора являются невысокое быстродействие, составляющее (п 2) такта при сложении двух п-разрядных операндов (такт время одного оборота вектора поля управления) , и m(n+1) + 1 тактов при сложении m п-разрядных чисел.

Целью изобретения является повышение быстродействия известного накапливающего двоичного сумматора.

Это достигается тем, что он содержит токовую аппликацию, магнитосвязанную с ЛЭ И-исключающее ИЛИ и динамическими ловушками ЦМД всех разрядов сумматора, первый и второй входы каждого ЛЭ И-исключающее ИЛИ соединены с соответствующими входами сумматора первый и второй выходы - соответственно со вторым входом предыдущего ЛЭ И-исключающее ИЛИ и со входом соответствующей динамической ловушкой ЦМД, выход которой соединен с первьил входом того же ЛЭ-И-исключакяцее ИЛИ, а третий выход каждого ЛЭ И-исключающее ИЛИ соединен с соответствующим выходом сумматора.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого накапливаюдего двоичного сумматора.

Предлагаемый накапливающий двоичный сумматор содержит магнитоодноосную пленку 1 с ЦМД II, на поверхности которой расположены п ЛЭ И-исключаюадее ИЛИ I И по числу разрядов операндов, соединенных с динамическими ловушка «1и IV ЦМД, токовая аппликация V, магнитосвязанная с ЛЭ III и динамическими ловушками IV. ЦМД/ и аннигиляторы VI ЦМД. Буквами Хц-Х, и У -УП обозначены входы сумматора (каналы ввода соответствующих разрядов первого и второго операндов), а буквами S -SD - выходы сумматора (каналы вывода соответствукйцих разрядов результата суммирования), Цифрами 1, 1 , 2, 2 и т.д. обозначены позиции, занимаемые ЦМД при их продвижении в сумматоре. При этом позиции 2 и 2 соответствуют первому и второму входам ЛЭ III, а позиции З, 4 и з соответственно его первому, второму и третьему выходам. На. первом и третьем выходах ЛЭ И-исключающее ИЛИ в позициях з и з реализуется функция И, а на втором выходе в позиции 4 - функция Неравнозначность.

Предложенный cyi iMaTop работает следующим образом.

На входы , и сумматора подаются операнды, причем старшие раряды продвигаются по каналам X и У Через четверть такта поля управления Нп с момента поступления операндов на входы сумг атора (позиции 1 и l ) оба слагаемых сводятся разряд к разряду на расстояние, достаточное для взаимодействия ЦМД в одноименных разрядах (позиции 2 и 2). В результате взаимодействия доменов через три четверти такта в позиции 4 динамических ловушек образуется результат поразрядного суммирования по модулю два, а в позициях 4 и конъюнкция содержимого одноименных разрядов, причем в позициях 4 неиспользуемые ЦМД переносов уничтожаются при возбуждении аннигилятора VI и не проходят на выходы сумматора, а из позиций ЦМД переносов i -X разрядов сумматора ( г - п) по входным каналам поступают на первые входы (i- 1)-х ЛЭ И-исключающее ИЛИ, где в течение следующего такта сложения взаимодействуют с результатом первого поразрядного суммирования по модулю два, находящимся в динамических ловушках IV, и образуют в них результат второго суммирования по модулю два, а в позициях 4 и - переносы в более старшие разряды. Процесс суммирования заканчивается в момент времени, когда в выходных каналах не остается ЦМД-переносов. При этом результат сложения хранится в динамических ловушках IV, откуда он может быть считан из позиции 2 при возбуждении токовой аппликации V. ЦМД результата сложе.ния продвигаются по выходным каналам,. -5 и поступают на выходы сумматора.

Процесс образования результата сложения и переноса в старший разряд

рассмотрим более подробно на примере суммирования i-ых разрядов операндов. В момент времени, когда ЦМД,соответствующий i-му разряду первого операнда, поступает на первый вход . i-ro разряда сумматора (позиции 1 ). ЦМД, соответствующий i-му разряду второго операнда, поступает в позицию 1. Отслеживая полюса аппликаций, возникающие под действием поля управ« ления, упомянутые ЦМД перемещаются по входным каналам и 1-2 и дос-. тигают позиций 2 и 2 соответственно, из которых за счет взаимного отталкивания переходят в выходные каналы и , реализуя тем самым единицу переноса в старший разряд и ноль в динамической ловушке 2-3-4-5. Если в одном из двух i-ых разрядов операндов -ЦМД отсутствует, то присутствующий в i-ом разряде

0 другого операнда Щ1Д, не испытывая отталкивающего воздействия, из позиции 2 (или 2) через половину такта поступит в позицию 4 динамической ловушки, реализуя тем самым единицу

5 поразрядной суммы по модулю два и

ноль переноса в старший разряд. Случай с двумя нулями в i-ых разрядах операндов тривиален, вследствие чего не рассматривается.

0 Как следует из приведенного описания работы НДС, его быстродействие при сложении двух п-разрядных операндов даже в наихудшем случае, когда перенос из младшего разряда сумматора поступает в старший разряд, составляет п тактов, а при сложении массива из m п-разрядных чисел -mn тактов, что соответственно в, раз и в гц(п 11-И/m П раз превосходит аналогичные показатели прототипа.

Формула изобретения

Накапливающий двоичный сумматор, содержащий магнитоодноосную пленку с цилиндрическими магнитными доменами, на поверхности которой расположены логические элементы И-исключакадее ИЛИ по числу разрядов операндов,соединенные с динамическими ловушками цилиндрических магнитных доменов, и аннигиляторы цилиндрических магнитных доменов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия сумматора, он содержит токовую аппликацию, магнитосвязанную с логическими элементами И-исключающее ИЛИ и динамическими ловушками цилиндрических магнитных доменов всех разрядов сумматора, первый и второй входы каждого логического элемента И-исключакядее ИЛИ соединены с соответствующими входами сумматора, первый и второй выходы - соответственно со вторым входом предьщущего логического элемента И-исключающее ИЛИ и со

ВХОДОМ соответствующей динамической ловушки цилиндрических магнитных доменов, выход которой соединен с первым входом того же логического элемента И-исключаюедее ИЛИ, а третий выход каждого логического элемента И-исключанхцее ИЛИ соединен с соответствующим выходом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 520623, кл. G 11 С 19/00, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2631358/18-24,

кл. Н 03 К 23/00, G 11 С 11/14, 12.06.78 (прототип).