Устройство для вычисления многочленов вида @ @ Советский патент 1981 года по МПК G06F17/10 G06F7/544 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть примене но, например, в цифровых вычислитель ных машинах и в специализированных вычислительных устройствах. Известны устройства, предназначен ные для вычисления многочленов,представляющие собой универсальные цифро вые вычислительные машины, и вычисле ние многочленов вида + Aj.,, + . ..+ А х+ АрХ в них осуществляется путем выполнения соответствующей программы tl и 23 . Однако программному способу вычис ления многочленов в ЦВМ требуются многократное умножение и сложение операндов, многократное обращение к запоминающему устройству, дополнительные затраты времени на модификацию команд, кроме того, возникают трудности при получении результата повышенной точности, что обуславлива ет низкое быстродействие известных устройств. Наиболее близким к предлагаемому является вычислительное устройство для вычисления многочленов вида а. - . И X , содержащее регистры степеней X, связанные со входами накапливающих сумматоров, тактирующую шину, соединенную со входами сдвига накапливающих сумматоров Гз . Это устройство обладает более высоким быстродействием по сравнению с вышеуказанными, так как при вычислении многочленов вида С не требуется .многократного обращения к запоминающему устройству, многократного умножения и сложения операндов. Быстродействие известного устройства определяется по формуле .) где п - разрядность X и А} }. - степень ,1«1ногочлена/. tg- время суммирования; сА-в. время сдвига. Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления мноЧгочленов вида с А,- X , содержащее регистр операнда X, выход которого соединен с первыми информационными входами накапливающих сумматоров, входы сдвига которых соединены с тактирующей шиной устройства, введены регистры цифр, формирователи цифр, сдвиговые регистры-коэффициентов А, соединенные выходами с первыми управляющими входами соответствующих накаплива ющих сумматоров и регистры операндов ( i 1,2...), выходы каждого из ко торых соединены с ( + 1).-м информаци онным входом каждого 2; -j-ro (J 1,2...) накапливающего сумматора, Причем вход j-ro формирователя цифры соединен с выходом j-ro накапливающе го сумматора, а выход - со входом j-rp регистра цифры, выход которого под ключен к (f+1 )-му управляющему входу tn Kntiezf-T- nfciezf-)1} -го I Ij накапливающего сумматора, тактирующая шина устройства .соединена со входами сдвига сдвиговых регистров коэффициентов Aj и входами приема ко да регистров цифр, а выходная шинаустройства соединена с выходом последнего регистра цифры. На фиг 1 изображено устройство, для вычисления многочленов, структурная схема; на фиг. 2 - пример выполнения накапливающего сумматора. Устройство содержит S накапливаюЧ- tищих сумматоров 1 {S -7;- 9 2 -1 п 2,3,4) ,S сдвиговых п-разрядных регистров 2 коэффициентов А и регистров 3 операндов (,,БРЫР О, если X - дробное, 1, если X - целое ; f - количество входов накапливающего сумматора),S формирователей 4 цифры,S двухразрядных регистров 5 цифры, тактирующую шину 6, выходную шину 7. Каждый р-ый накапливающий . сумматор 1 содержит разрядов если f 2, и п + 3 разрядов,- если f 1. Каждый г-ый (г },и) регистр 3 содержит п разрядов. Выход j-ro разряда (j 1,п) пер вого регистра 3 (Первыми всюду буде счита.ть старшие разряды) соединен с входом j+3-го разряда каждого накап ливающего сумматора 1. Выход i-ro разряда (i 1,) г-го регистра 3 соединен со входом p+4+2(f-z) -г разряда р-го накапливающего су матора 1. Выход старшего разряда ррегистра 2 подключен ко входам -прие ма кода первого регистра 3 на р-ый накапливающий сумматор 1. Каждый рформирователь 4 цифры содержит.логи ческие элементы, связанные с прямым и инверснЕлми выходами трех первых разрядов р-го накапливающего суммат a 1, в соответствии с системой перелючатель HEJX функций p.) ) где индексы аргументов соответствуют номерам разрядов сумматора 1,а индексы функций - номерам выходов формирователя 4 цифры. Выходы р-го формирователя 4 цифры связаны со входами р-го регистра 5, выход которого (кроме S-ro регистра 5) связан со входами приема кода f+1-го регистра 3 на р+2 -ый накапливающий сумматор 1. Выход S-ro регистра 5 связан с выходной шиной 7. Многовходовой параллельный накапливающий сумматор 1 содержит узлы приема кода 8, выполненные,.например, в виде элементов 2И-2ИЛИ, соединенные со входами комбинационного параллельного многовходового сумматора 9, выполненного, например, в виде матрицы или дерева сумматоров, выходы которого соединены со входами сдвигающего регистра 10, выполненного,например, на D-триггерах с внутренней задержкой, выходы которого подключены ко входам сумматора 9. Разрядные входы узлов приема кода 8 соединены с прямыми и инверсными выходами регистров 3, а их управляющие входы соединены с выходами регистров 2 и 5. Кроме того, управляющие входы выдачи инверсных кодов регистров соединены со входами переносов в младший разряд сумматора 9, выходы трех старших разрядов которого подключены ко входам формирователя цифры 4-, а управляющие входы регистра 10 связаны с тактирующей шиной 6. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в каждом р-ом су1иматоре 1 записйн коэффициент А2(5-р; , начиная с третьего разряда, если сумматор 1 одновходовой, и с 2(f+1)-ro разряда, если сумматор Ifвходовой, в каждом р-ом регистре 2 записан коэффициент A2(SP)+-1 t в каж -ый регистр 3 занесено число к , в регистры 5 записаны нули. В каждом i-ом цикле вычисления цифра, записанная в старшем разряде р+2-го регистра 2, и цифра промежуточного результата, записанная в р-м регистре 5, управляют типом операции, выполняемой сумматором 1, таким образом, что к его содержимомуприбавляется код регистра 3f+l, если в регистре 5 записана плюс единица или из его содержимого вычитается код регистра 3f+l, если в регистре 5 записана минус единица. Аналогичным образом цифра, записанная в старшем разряде регистра 2, управляет прибавлением или вычитанием кода регистра 3. В результате анализа трех старших разрядов -го сумматора 1 р+2 -ый формирователь цифр 4 формирует очередную цифру промежуточного результата. Эта цифра равна ,плюс единице, если содержимое трех старших разрядов сумматора 1 равно 001 или 010, минус единице - если содержимое трех старших разрядов равно 110 или 101, нулю - в остальных случаях. Затем по сигналу в тактирующей .шине 6 происходит сдвиг влево на оди разряд содержимого регистров 2 и сум маторов 1, причем содержимое третьего разряда каждого сумматора 1 при сдвиге заносится не только во второй разряд, но и в первый, а на первые S 1 регистров 5 принимаются коды цифр промежуточных результатов,сформированные соответствующими формирователями цифр 4. Код цифры окончательного результата, сформированный 5-ым формирователем цифры 4, принимается на S-ый регистр 5 и поступает на выходную шину 7. Для получения результата с точностью до п разрядов после запятой необходимо выполни 2 logn(g+1)+n циклов вычисления. Предлагаемое устройство позволяет вычислять значение многочлена с точностью до п цифр после запятой за вр мя... (1На.1:ч))() Следовательно, предлагаемое устро ство превосходит по быстродействию известное в (+)+п Например, при разрядности п 32 предлагаемое устройство позволяет вы числять многочлен 3-ей степени в 2,67 раз быстрее известного, 7-ой степени - в 5,.89 раз, 15-ой степени-, в 12 раз быстрее. Формула изобретения Устройство для вычисления многоЧ 1 членов видаСА.-Х , содержащее регистр. операнда X, выход которого соединен c первыми информационными входами накапливающих сумматоров, входы сдвига которых соединены с тактирующей шиной устройства, отличающее;С я тем, что, с целью повышения iбыстродействия, в устройство введены I регистры цифр, формирователи цифр, сдвиговые регистры коэффициентов А,-, соединенные выходами с -первыми управляющими входами соответствующих накапливающих .сумматоров и регистры операндов 1,2...), выходы каждого из которых соединены с ( +1 ) -м информационным входом каждого 2 j-ro (j 1,2...) накапливающего сумматора, причем вход j-ro формирователя цифры соединен с выхо|;ом J-ro накапливаю,щего сумматора, а выход - со входом j-ro регистра цифры, выход которого подключен к (f+l)-My управляющему °Т i°eo If M (2 + j)-ro накапливающего сумматора, тактирующая шина устройства соединена со входами сдвига сдвиговых регистров . коэффициентов A.J и входами приема кода регистров цифр, а выходная шина устройства соединена с выходом последнего регистра цифры. 11сточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №170218, кл. G 06 F 15/00, 1964. 2.Патент США № 3740722, кл. 340-172.5, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР 451088, кл. G 06 F 15/20, 1972 (прототип).