Накапливающий двоичный сумматор Советский патент 1982 года по МПК H03K23/00 G11C11/14 

(54) НАКАПЛИВАЮЩИЙ ДВОИЧНЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к вычислиiтельной технике и может быть исполь зовано при построении устройств переработки дискретной информации на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). По основному авт. св. № 766017 известен накапливающий двоичный сум матор (НДС), содержащий магнитоодно ную пленку, на поверхности которой расположены логические элементы (ЛЭ И-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ по числу разрядов операндов,.- соединенные с основными динамическими ловушками (ДЛ) ЦМД, основные аннигиляторы ЦМД и токовую аппликацию 1. Недостатком известного НДС является невысокое быстродействие. Цель изобретения - Повышение быст родействия НДС. Поставленная цель достигается тем что он содержит генератор и дополнительные аннигиляторы ЦМД, компрессо э ЦМД из дополнительных ДЛ ЦМД по числу разрядов операндов и датчик считывания ЦМД, подключенный ко ВХ.ОДУ усилителя считывания, каждая дополнительная ДЛ компрессора ЦМД магнитосвязана с первьпл входом и функциональным выходом И соответству ющего ЛЭ И-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также с соответствующим дополнительным аннигилятором ЦМД, генератор ЦМД соединен со входом компрессора ЦМД, выход которого магнитосвязан с датчиком считывания ЦМД, выход усилителя считывания соединен с токовой аппликацией. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого НДС. НДС содержит магнитоодноосную пленку I с ЦМД II, на поверхности которой расположены ЛЭ И-ИСКЛЮЧАЮ1ДЕЕ ИЛИ III по числу разрядов операндов, основные аннигиляторы ЦМД.IV, токовая .аппликация V, иницирующая вывод информации из НДС, основные ДЛ VI, а также генератор доменов VII,. компрессор VIII, образованный из дополнительных ДЛ IX, каждая из которых соединена с соответствующим дополнительным аннигилятором доменов X, датчик считывания ЦМД XI и усилитель считывания (УС) XII. Буквами и обозначены соответствующие разряды первого и второго операндов, буквами соответствующие разряды результата суммирования (р - младший разряд). Цифрами 1-5, l -5 , Г -5 обозначены позиции, занимаемы ЦМД во время работы сумматора. Предлагаемый НДС работает следую щим образом. По параллельным входным каналам сумматор поступают операнды Х,..., А . . . / Ар и У , . . . , У| / . . , , Ур f причем старшие разряды продвигаются по каналам Х-, и У , Через четверть такта, прошедших с момента поступления опрандов в позиции 1 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 такта в позиции 4 ДП образуется результат поразрядного суммирования по модулю два, а в позициях 4 и 4 - конъюнкция содер жимого одноименных разрядов, причем в позициях 4 неиспользуемые ЦМД переносов уничтожаются при возбуждении основного аннигилятора IV и не проходят на выходы сумматора С , . . . . С).,..., Ср , а из позиций 4 ЦМД переносов К-х разрядов НДС по каналам l - 2 поступают на первые входы (К-1)-х ЛЭ И-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где В течение следующег такта сложения взаимодействуют с ре зультатом поразрядного суммирования по модулю два, находящимся в .основных ДП VI, и образуют в них результат второго суммирования по модулю два, а в позициях 4 и 4 переносы в более старшие разряды. Процесс суммирования заканчивается в момент времени, когда в выходных каналах 2 , З не остается ЦМД-переносов. При этом результат сложения хранится в основных ДЛ VI откуда он может быть считан из позиции 2 при возбуждении токовой ап пликации V. ЦМД результата сложени продвигаются по выходным каналам 2 З , 4 , и поступают в каналы вы вода результата С,,,..., Cj,..., Ср Процесс образования результата сложения и переноса в старший разр рассмотрим подробно на примере сум рования К-х разрядов операндов. В момент времени, когда ЦМД, соответ ствующий К-му разряду первого операнда, поступает в позицию 1 К-го разряда НДС, ЦМД, соответствующий К-му разряду второго операнда, поступает в позицию 1 на крестообраз аппликации. Отслеживая полюса аппл каций, возникающие под действием управления, вышеупомянутые ЦМД пер мещаются по каналам l,2 и1,2и достигают позиций 1 и 2 соответств но, из которых за счет взаимного отталкивания переходят в выходные -каналы l , 3, и , з , 4 , реализуя тем самым единицу переноса старший разряд и ноль в Основной Л 2-5. Если в одном из двух К-х разядов операндов,ЦМД отсутствует, то рисутствуюгдий в К-ом разряде другоо операнда ЦМД, не испытывая оталкивающего воздействия, из позиии 2 (или 2 ) через половину такта оступает в позицию 4,основной ДП, еализуя тем самым единицу поразядной суммы по модулю два и ноль ереноса в старший разряд. Случай двумя нулями в К-х разрядах операндов тривиален,вследствие чего не рассматривается. Как уже отмечалось выше/ процесс суммирования в предлагаемом НДС оканчивается в момент времени, когда в канале распространения переносов , 4, l , 2 не присутствует ни одного ЦМД-переноса. В зависимости от сочетания информационного содержания разрядов операндов быстродействие НДС при сложении Р-разрядных операндов изменяется в пределах от 2 до Р+1 такта. Другими словами, если организовать в НДС асинхронный режим работы, его производительность возрастает вдвое. Генератор ЦМД VII, наличия с третьего такта, прошедшего с момента поступления информационных доменов первого операнда в позиции l, генерирует в течение каждого последующего такта ЦМД, поступающие по каналу l , 2 на вход компрессора VIII. Компрессор в схеме НДС играет роль ЛЭ И-НЕ, входными логическими переменными которого являются Щ4Д-переносы базового НДС. Наличие хотя бы одного ЦМД-переноса, например, из К-го в (К-1)-ый ЛЭ И-ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ, И его продвижение из позиции 4 в позицию 1 соответствующего участка канала распространения переноса повлечет за собой выталкивание домена из позиции 4, соответствующей дополнительной ДЛ IX,в позиции , 2 и приводит к разрыву доменной цепочки компрессора VIH. В этом случае сдвиг ЦМД в компрессоре из позиций 5 дополнительных ДЛ в позиции 2 наблюдается только до места первого от генератора доменов разрыва, в котором ЦМД, сдвинутый в позицию 2, выталкивает домен, поступивший в позицию , в канал 2 , оканчивающийся дополнительным аннигилятором X, а сам занимает опустевшую дополнительную ДЛ, вернув компрессор в исходное состояние. При этом на выходе компрессора, магнитосвязанном с датчиком считывания XI., ЦМД не появляется. Отсутствие ЦМД-переносов в канале распространения переносов не нарушает целостности цепочки ЦМД компрессора и домен от генератора ЦМД VII поступает на выход компрессора в дополнительный аннигилятор X.

Проходя под датчиком считывания XI, ЦМД вызывает кратковременное изменение напряжения на входе УС XII, что влечет за собой импульс тока в токовой аппликации V, которая иницирует вывод результата суммирования из основных ДП НДС в каналы С ,.,,, С,,.,, Ср. Сумматор находится в исходном состоянии и готов для ввода новых операндов.

Формула изобретения

Накапливающий двоичный сумматор по авт св. О 766017,. о т л и ч а ю1Д и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия сумматора, он содержит генератор и дополнительные аннигиляторы цилиндрических магнитных доменов, ксййпрессор цилиндрических магнитных доменов из дополнительных динамических ловушек цилиндрических магнитных доменов по числу

разрядов операндов и датчик считывания цилиндрических магнитных доменов, подключенный ко входу усилителясчитывания, каждая дополнительная динамическая ловушка компрессора ци линдрических магнитных доменов магнитосвязана с первым входом и функциональным выходсм И соответствующего логического элемента И-ИСКЛЮЧАЮЩЕБ ИЛИ, а также с соответствующим дополнительным аннигилятором цилиндрических магнитных доменов ге1 ератор цилиндрических доменов соединен со входом компрессора цилиндрических магнитных доменов/ выход которого магнитосвязан с датчиком считывания цилиндоических магнитных доменов, выход усилителя считывания соединен с токовой аппликацией.

Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 766017 кл. И 03 К 23/00,15.08.78 (прототип).