Операционное устройство для суммирования произведений двух массивов чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/38 

Изобретение относится к геофизике, в частности к сейсморазведке и предназначено для выполнения операций цифровой фильтрации И корреляции, т.е. операций эидаЦ п 51 где Xs, Х-2-. Y6 |/i2 Х, Y;e{o,l реализация которых на ЭЦВМ требует больших затрат времени. Известно устройство для выполнения аналогичных операций, содержащее от 1 до 7 секций умножения-сложения, каждая из которых включает по 2 блока умножения-сложения. Количество секций умножения-сложения переменное и зависит от требуемой производительности устройства. Полный комплект оборудования устройства, позволяющий получить период синхронизации т ЗЗООнс, содержит 14 устройств перемножения двух и 14 сумматоров. Устройство характеризуется определенной гибкостью 1. Недостатком устройства является дороговизна оборудования. Известно операционное устройство спеш{ализированной машины для обработки цифровых к сигналов, прелказначенное, в частности, для цифровой фильтрашш. Оно содержит входные регистры переменной и коэффициенты RV и RC, умножитель, построенный по принципу многослойных построений, предназначе1шый для формирования разрядов частичного произведения и неполной суммы, преобразователь кода, вспомогательные регистры для выполнения частичного накопления на сумматоре, вспомогательные регистры и параллельный сумматор 2, Такое операционное устройство характеризуется небольшим количеством оборудования (перемножитель и 2 сумматор), однако в нем не использованы попностью возможности получения высокой производительности обработки. Цель изобретения - повыщение быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в операционное устройство для суммирования произведений двух массивов чисел, содержащее два регистра операндов, первый н второй блоки умножения, первый и второй сумматоры и три регистра промежуточных результатов, причем выходы регистров операндов соединены соот378ветственно со входами первого блока умножения, выходы первого и второго регистров промежуточных результат подключены соответственно ко входам первого сумматора, выход которого соединен со входом третьего регистра промежуточных результатов, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, в него введены четыре блока промежуточной памяти и регистр результата, причем входы блоков промежуточной памяти соединены с выходами первого блока умножения, а выходы с -соответствующими входами второго блока умножения, выходы которого подключены ко входам соответственно первого и второго регистров промежуточных результатов, вход регистра результата подключен к выходу второго сумматора, а выход является вькодом устройства и соединен со вторым входом второго сум матора. Повышение производительности операционного устройства достигается разделением перемножителя на две части промежуточной памятью и совмещением за счет этого операций во времени. Пока первой частью многослойных построений отрабатывается п-я пара операндов, поступившая на входные регистры, второй частью многослойных построений отрабатывается (п-1)-я пара операндов, а сумматор производит ускоренное суммирование поразрядных сумм и переносов (п-2)-й пары операндов. В накопительном сумматоре происходит суммирование результатов умножения (п-З)-йи (п-4) пары опера1щов. На чертеже представлена функциональная схема операционного устройства. Операционное устройство для обработки массивов чисел содержит регистр опреанда 1 числа X, регистр 2 операнда числа Y, первый блбк 3 умножения, блоки 4 и 5 промежуточной памяти (для запоминания двух двоичных чисел поразряд ных сумм), блоки 6 и 7 промежутотаой памяти (для запоминания двух двоичных чисел поразрядных переносов), второй блок 8 умножения, первый регистр 9 промежуточных результатов, второй регистр 10 промежуточных результатов, первый сумматор 11, третий регистр 12 промеж точных результатов, второй сумматор 13, регист 14 результата. Работа устройства начинается с одновременно го поступления на входы регистров 1 и 2 двух чисел, соответствующих перемножаемым массивам, которые далее подаются на первый блок 3 умножения. Результаты отработки первого блока умножения запоминаются на блоках 4-7 и пост пают на второй блок 8 умножения,В результате отработки блока 8 получаются два двоичных числа поразрядных сумм и переносов, которые запоминаются регистрами 9 и 10 и далее суммируются на первом сумматоре 11. Результат суммирования записывается в регистр 12 и пост ает на второй сумматор 13, предназначенный ля суммирования числа, записанного в регисте 12, с числом, записанным ранее в регистр 14, .е. происходит накопление результата. Таким образом, если первый блок 3 умноения обрабатывает два числа, поступающие в такте п, то второй блок 8 умножения обрабатывает два числа, пришедшие в такте п-1, суммаор 11 проводит суммирование порязрядных сумм и переносов, полученных блоками умножеиядля двух чисел, пришедших в такте п-2, второй сумматор 13 - суммирование резульата умножения двух чисел, поступивших в устройство в такте п-4 с результатом умножения вух чисел, пришедших в такте п-3. Время выдачи результата равно времени отработки любого из блоков 3, 8, И или 13. Максимальная производительность и оптимальная загрузка оборудования получается при ртрз oipg отр отрв . период выдачи результатов; где t.- - время отработки i-того узла ( 3, 8, 11, 13). Операционное устройство, построенное по предлагаемой схеме, позволяет вдвое повысить производительность обработки по сравнению с известным за счет совмещения операций во времени. Если в известном устройстве совмещены во времени операции только двух частей схемы, то в предлагаемом операционном устрой .стве возможно совмещение во времени операций во всех 4-х частях устройства. Фор-мула изобретения Операционное устройство для суммирования произведений двух массивов шсел, содержащее два регистра операндов, первый и.втррой блоки умножения, первый и второй сумматоры и три регистра промежуточных результатов, причем выходы регистров операндов соединены соответственно со входами первого блока умножения, выходы первого и второго регистров промежуточных результатов подключены соответственно ко входам первого сумматора, выход которого соединен со входом третьего регистра промежуточных результатов, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены четыре блока промежуточной памяти и регистр результата, причем входы блоков промежуточной памяти соединень с выходами первого блока умножения, а выходы - с соответствующими входами второго блока умножения, выходы которого подключены ко входам соответственно первого и второго регистров промежуточных результатов, вход peiHCTpa результата подключен к выходу второго сумматора, а выход является выходом устройства и соединен со вторым входом второго сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Engineering Support Manuel CFE-3 Cont roller Model 8291, 8491 Xerox Data Syctems

788105. 4

ПС, 90231 ЗА, Macht, 1970, Houston, Texas, USA.

2. Специализированная маигина для обработки цифровых сигналов. - Экспресс-информа5 Ция. Вычислительная техника, 1976, N 20, с. 31 (прототип).