[go: up one dir, main page]

RU2653312C1 - Device for addition of k numbers by module m - Google Patents

Device for addition of k numbers by module m Download PDF

Info

Publication number
RU2653312C1
RU2653312C1 RU2017118136A RU2017118136A RU2653312C1 RU 2653312 C1 RU2653312 C1 RU 2653312C1 RU 2017118136 A RU2017118136 A RU 2017118136A RU 2017118136 A RU2017118136 A RU 2017118136A RU 2653312 C1 RU2653312 C1 RU 2653312C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
phase
output
combined
harmonic
Prior art date
Application number
RU2017118136A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Александрович Кожевников
Олег Викторович Сербин
Максим Геннадьевич Пащенко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ")
Priority to RU2017118136A priority Critical patent/RU2653312C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653312C1 publication Critical patent/RU2653312C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/72Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/72Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
    • G06F7/727Modulo N arithmetic, with N being either (2**n)-1,2**n or (2**n)+1, e.g. mod 3, mod 4 or mod 5
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/72Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
    • G06F7/729Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic using representation by a residue number system

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

FIELD: computer equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of automation and computer technology and can be used in computing structures working with a discrete-phased representation of the numbers of the modular number system. Device contains k information inputs of the device, a harmonic phase meter, synchronizing device input, k-1 phase addition units, three device outputs.
EFFECT: increase is the speed of the device due to the implementation of the addition of discrete phases of harmonics.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в вычислительных структурах, работающих с дискретно-фазированным представлением чисел модулярной системы счисления.The invention relates to the field of automation and computer engineering and can be used in computational structures working with a discrete-phased representation of numbers of a modular number system.

Известен преобразователь кода системы остаточных классов в напряжение (пат. 2290754 С1 Российская Федерация, МПК Н03М 1/66 (2006.01). заявл. 11.07.2005; опубл. 27.12.2006.), где в качестве основной функции применяется сложение целых остатков числа по модулям mi (i=1..N), содержащий информационные входы, генератор гармонического колебания, управляемые фазовращатели, фазовращатель на угол π/2, аттенюатор, балансный фазовый детектор, выход. There is a known code converter of a system of residual classes into voltage (Pat. 2290754 C1 Russian Federation, IPC Н03М 1/66 (2006.01). Declared July 11, 2005; published December 27, 2006.), where the addition of the integer remainders of a number by modules m i (i = 1..N), containing information inputs, harmonic oscillation generator, controlled phase shifters, π / 2 angle phase shifter, attenuator, balanced phase detector, output.

Недостаток - низкое быстродействие.The disadvantage is low performance.

Известно устройство для сложения N чисел по модулю Р (пат. 2188448 С2 Российская Федерация, МПК G06F 7/72 (2006.01). заявл. 15.11.2000; опубл. 27.08.2002), содержащее информационные входы, дешифраторы, генератор гармонического сигнала, управляемые фазовращатели, фазовращатели на фиксированные значения фазы, измеритель фазы гармонического сигнала, шифратор, выход. Недостаток - низкое быстродействие.A device for adding N numbers modulo P is known (Pat. 2188448 C2 Russian Federation, IPC G06F 7/72 (2006.01). Declared 15.11.2000; Published 27.08.2002), containing information inputs, decoders, harmonic signal generator, controlled phase shifters, phase shifters for fixed phase values, harmonic signal phase meter, encoder, output. The disadvantage is low performance.

Наиболее близким к заявляемому является изобретение (пат. 2270476 С1 Российская Федерация, МПК G06F 7/72 (2006.01). заявл. 28.06.2004; опубл. 20.02.2006.), содержащее генератор гармонического сигнала, измеритель фазы гармонического сигнала, фазовращатели на фиксированное значение фазы, дешифратор, управляемый фазовращатель, шифратор, выход устройства, коммутатор, амплитудный детектор, усилитель гармонического сигнала, управляющий вход устройства, мультиплексор, информационные входы устройства.Closest to the claimed invention is an invention (Pat. 2270476 C1 Russian Federation, IPC G06F 7/72 (2006.01). Claims 06/28/2004; publ. 02/20/2006.), Containing a harmonic signal generator, phase meter of a harmonic signal, phase shifters to a fixed phase value, decoder, controlled phase shifter, encoder, device output, switch, amplitude detector, harmonic signal amplifier, device control input, multiplexer, device information inputs.

Недостаток - низкое быстродействие, обусловленное применением цифровых управляемых фазовращателей на основе линий задержки, коммутируемых в электрическую цепь посредством ключей.The disadvantage is the low speed due to the use of digital controlled phase shifters based on delay lines, switched into an electric circuit by means of keys.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в повышении быстродействия.The technical problem, which is aimed by the claimed device, is to increase performance.

Технический результат выражается в выполнении искомой операции через сложение дискретных фаз гармоник без применения устройств, функционирующих на основе коммутации линий задержки посредством электрических ключей (управляемых фазовращателей).The technical result is expressed in the performance of the desired operation through the addition of discrete phases of harmonics without the use of devices operating on the basis of switching delay lines by means of electric switches (controlled phase shifters).

Технический результат достигается тем, что в устройство для сложения k чисел по модулю m, содержащее k информационных входов устройства, измеритель фазы гармонического сигнала, введены синхронизирующий вход устройства, k-1 блоков сложения фаз, первый, второй и третий выходы устройства, при этом синхронизирующий вход устройства объединен с первым входом блоков сложения фаз, а также первым входом измерителя фазы гармонического сигнала, первый выход которого объединен с первым выходом устройства, второй выход измерителя фазы гармонического сигнала объединен с вторым выходом устройства, первый информационный вход устройства объединен с вторым входом первого блока сложения фаз, при этом i-й информационный вход устройства (

Figure 00000001
) объединен с третьим входом (i-1)-го блока сложения фаз, выход j-го блока сложения фаз соединен с вторым входом (j+1)-го блока сложения фаз (
Figure 00000002
), выход (k-1)-го блока сложения фаз соединен с вторым входом измерителя фазы гармонического сигнала, а также объединен с третьим выходом устройства.The technical result is achieved in that a device for adding k numbers modulo m, containing k information inputs of the device, a phase meter of a harmonic signal, introduces a synchronizing input of the device, k-1 blocks of phase addition, the first, second and third outputs of the device, while the input of the device is combined with the first input of the phase addition units, as well as the first input of the phase meter of the harmonic signal, the first output of which is combined with the first output of the device, the second output of the harmonic phase meter Igna combined with the second output device, a first information input device is combined with a second input of the first phase summation block, the i-th information input devices (
Figure 00000001
) is combined with the third input of the (i-1) th phase addition block, the output of the jth phase addition block is connected to the second input of the (j + 1) th phase addition block (
Figure 00000002
), the output of the (k-1) -th phase addition unit is connected to the second input of the harmonic signal phase meter, and is also combined with the third output of the device.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для сложения k чисел по модулю m.In FIG. 1 is a block diagram of a device for adding k numbers modulo m.

На фиг. 2 приведена схема блока сложения фаз.In FIG. 2 shows a diagram of a phase addition unit.

На фиг. 3 приведена схема измерителя фазы гармонического сигнала.In FIG. 3 shows a diagram of a phase meter of a harmonic signal.

Сущность изобретения заключается в осуществлении искомой операции непосредственным сложением фаз гармоник в соответствии с известными тригонометрическими выражениями, а не за счет набега фазы сигнала на некоторое дискретное значение, как в прототипе. Основной причиной, снижающей быстродействие прототипа по сравнению с реализуемым устройством, является переход от вычисления одной суммы k чисел к другой, поскольку влечет за собой процесс изменения дискретных величин фазовращения посредством перекоммутации линий задержек. Даже самые быстродействующие полупроводниковые ключи, работающие с сигналами в СВЧ-диапазоне, осуществляют данную операцию в течение единиц наносекунд (стр. 12, Щаврук Н.В. Проектирование и изготовление микроэлектромеханических переключателей на подложках GaAs для СВЧ диапазона: дис. … канд. техн. наук: 05.27.01 / Москва, 2015, 130 с.). Таким образом, применение свойств гармонических сигналов при выполнении операций над дискретно-фазированным представлением чисел без использования переключателей в реализуемом устройстве на рабочей частоте, например, 100 ГГц дает ускорение вычислений на два порядка.The essence of the invention lies in the implementation of the desired operation by direct addition of the phases of the harmonics in accordance with the known trigonometric expressions, and not due to the phase incursion of the signal to some discrete value, as in the prototype. The main reason that reduces the speed of the prototype compared to the device being implemented is the transition from calculating one sum of k numbers to another, since it entails the process of changing discrete values of phase rotation by recommuting delay lines. Even the fastest high-speed semiconductor switches that work with signals in the microwave range carry out this operation for several nanoseconds (p. 12, Shchavruk N.V. Design and manufacture of microelectromechanical switches on GaAs substrates for the microwave range: dis. ... cand. Tech. Sciences: 05.27.01 / Moscow, 2015, 130 pp.). Thus, the application of the properties of harmonic signals when performing operations on a discrete-phased representation of numbers without using switches in an implemented device at an operating frequency, for example, 100 GHz, accelerates calculations by two orders of magnitude.

Следует заметить, что разветвление сигнальных линий СВЧ на фиг. 1 и 3 должно сопровождаться наличием делителя мощности и усилителей для увеличения амплитуды гармоник до единичного значения, но для упрощения схем данные элементы опущены.It should be noted that the branching of the microwave signal lines in FIG. 1 and 3 should be accompanied by the presence of a power divider and amplifiers to increase the amplitude of harmonics to a single value, but to simplify the circuits, these elements are omitted.

Дополнительным эффектом является повышение точности вычислений за счет постоянства импеданса реализуемого устройства, в отличие от прототипа, где при переходе от вычисления одной суммы к другой производится изменение задержек сигнала. Другим положительным эффектом является расширение функциональных возможностей через выполнение на одном и том же устройстве искомой операции по любому модулю m, в отличие от прототипа, где значения задержек фазы фиксированы. Последнее обстоятельство также влечет за собой еще один положительный эффект, заключающийся в возможности одновременно суммировать остатки по разным модулям системы остаточных классов (СОК), что позволяет использовать реализуемое устройство в качестве выходного каскада в схеме вычисления позиционных характеристик модулярного числа.An additional effect is to increase the accuracy of calculations due to the constancy of the impedance of the device being implemented, in contrast to the prototype, where, when switching from calculating one sum to another, the signal delays are changed. Another positive effect is the expansion of functionality through the execution on the same device of the desired operation for any module m, in contrast to the prototype, where the phase delay values are fixed. The latter circumstance also entails another positive effect, which consists in the possibility of simultaneously summing the residuals over different modules of the system of residual classes (RNS), which makes it possible to use the implemented device as an output stage in a circuit for calculating the positional characteristics of a modular number.

Показанное на фиг. 1 устройство для сложения k чисел по модулю m содержит синхронизирующий вход устройства 1, информационные входы устройства 2.1-2.k, блоки сложения фаз 3.1-3.(k-1), измеритель фазы гармонического сигнала 4, первый 5, второй 6 и третий 7 выходы устройства.Shown in FIG. 1 device for adding k numbers modulo m contains a clock input of device 1, information inputs of device 2.1-2.k, phase addition blocks 3.1-3. (K-1), harmonic signal phase meter 4, first 5, second 6 and third 7 device outputs.

Синхронизирующий вход устройства 1 объединен с первым входом блоков сложения фаз 3.1-3.(k-1), а также первым входом измерителя фазы гармонического сигнала 4, первый выход которого объединен с первым выходом устройства 5, при этом второй выход измерителя фазы гармонического сигнала 4 объединен с вторым выходом устройства 6, при этом информационный вход 2.1 объединен с вторым входом блока сложения фаз 3.1, при этом информационный вход 2.i объединен с третьим входом блока сложения фаз 3.(i-1)(

Figure 00000003
), при этом выход блока сложения фаз 3.j соединен с вторым входом блока сложения фаз 3.(j+1) (
Figure 00000004
), при этом выход блока сложения фаз 3.(k-1) соединен с вторым входом измерителя фазы гармонического сигнала 4, а также объединен с третьим выходом устройства 7.The clock input of device 1 is combined with the first input of phase addition units 3.1-3. (K-1), as well as the first input of the phase meter of the harmonic signal 4, the first output of which is combined with the first output of the device 5, while the second output of the phase meter of the harmonic signal 4 combined with the second output of the device 6, while the information input 2.1 is combined with the second input of the phase addition unit 3.1, while the information input 2.i is combined with the third input of the phase addition unit 3. (i-1) (
Figure 00000003
), while the output of the phase addition block 3.j is connected to the second input of the phase addition block 3. (j + 1) (
Figure 00000004
), while the output of the phase addition unit 3. (k-1) is connected to the second input of the phase meter of the harmonic signal 4, and is also combined with the third output of the device 7.

Показанная на фиг. 2 схема блока сложения фаз содержит первый 8, второй 9 и третий 10 входы, смеситель 11, полосовой фильтр 12, смеситель 13, полосовой фильтр 14, усилитель 15 и выход 16.Shown in FIG. 2, the phase addition unit contains the first 8, second 9 and third 10 inputs, a mixer 11, a band-pass filter 12, a mixer 13, a band-pass filter 14, an amplifier 15 and an output 16.

Второй вход 9 объединен с первым входом смесителя 11, третий вход 10 объединен с вторым входом смесителя 11, выход которого соединен с входом полосового фильтра 12, выход которого соединен с вторым входом смесителя 13, при этом первый вход 8 объединен с первым входом смесителя 13, выход которого соединен с входом полосового фильтра 14, выход которого соединен с входом усилителя 15, выход которого объединен с выходом 16.The second input 9 is combined with the first input of the mixer 11, the third input 10 is combined with the second input of the mixer 11, the output of which is connected to the input of the bandpass filter 12, the output of which is connected to the second input of the mixer 13, while the first input 8 is combined with the first input of the mixer 13, the output of which is connected to the input of the band-pass filter 14, the output of which is connected to the input of the amplifier 15, the output of which is combined with the output 16.

Показанная на фиг. 3 схема измерителя фазы гармонического сигнала содержит первый 17 и второй 18 входы, фазовращатель на фиксированное значение π/2 19, смеситель 20, смеситель 21, фильтры нижних частот 22 и 23, первый 24 и второй 25 выходы.Shown in FIG. 3, the harmonic signal phase meter circuit contains first 17 and second 18 inputs, a phase shifter with a fixed value π / 2 19, mixer 20, mixer 21, low-pass filters 22 and 23, first 24 and second 25 outputs.

Первый вход 17 объединен с вторым входом смесителя 20 и входом фазовращателя на фиксированное значение π/2 19, выход которого соединен с вторым входом смесителя 21, второй вход 18 объединен с первым входом смесителя 20 и смесителя 21, выход которого соединен с фильтром нижних частот 23, выход которого объединен с вторым выходом 25, при этом выход смесителя 20 соединен с фильтром нижних частот 22, выход которого объединен с первым выходом 24.The first input 17 is combined with the second input of the mixer 20 and the input of the phase shifter to a fixed value π / 2 19, the output of which is connected to the second input of the mixer 21, the second input 18 is combined with the first input of the mixer 20 and mixer 21, the output of which is connected to the low-pass filter 23 the output of which is combined with the second output 25, while the output of the mixer 20 is connected to a low-pass filter 22, the output of which is combined with the first output 24.

Работа устройства осуществляется следующим образом. На синхронизирующий вход 1 поступает гармонический сигнал S=sin(ωt). На информационные входы 2.1-2.k поступают дискретно-фазированные гармоники: Si=sin(ωt+2π⋅γi/m), где

Figure 00000005
a γi ∈ [0, m-1]. Здесь m - модуль системы остаточных классов (СОК). В первом блоке сложения фаз 3.1 на смесителе 11 (фиг. 2) производится перемножение сигналов:The operation of the device is as follows. The synchronizing input 1 receives a harmonic signal S = sin (ωt). Discrete-phased harmonics arrive at the information inputs 2.1-2.k: S i = sin (ωt + 2π⋅γ i / m), where
Figure 00000005
a γ i ∈ [0, m-1]. Here m is the module of the system of residual classes (RNS). In the first block of phase addition 3.1 on the mixer 11 (Fig. 2) is the multiplication of signals:

S1=sin(ωt+2π⋅γ1/m) иS 1 = sin (ωt + 2π⋅γ 1 / m) and

S2=sin(ωt+2π⋅γ2/m).S 2 = sin (ωt + 2π⋅γ 2 / m).

Из известного тригонометрического выраженияFrom a well-known trigonometric expression

Figure 00000006
Figure 00000006

следует, что после полосовой фильтрации высокочастотной составляющей на блоке 13 формируется промежуточный результат:it follows that after the bandpass filtering of the high-frequency component on block 13, an intermediate result is formed:

Figure 00000007
Figure 00000007

Гармонический сигнал с входа 8 перемножается смесителем 13 с промежуточной гармоникой. Реализация тригонометрического выраженияThe harmonic signal from input 8 is multiplied by a mixer 13 with an intermediate harmonic. Implementing a trigonometric expression

Figure 00000008
Figure 00000008

после полосовой фильтрации более низкочастотной составляющей на блоке 14 и усиления в блоке 15 дает результат в виде гармоники с единичной амплитудой и фазой, смещенной относительно синхронизирующего сигнала на 2π⋅(Y1+Y2)/m:after bandpass filtering of the lower-frequency component at block 14 and amplification at block 15, it gives a result in the form of a harmonic with a unit amplitude and a phase shifted relative to the clock signal by 2π⋅ (Y 1 + Y 2 ) / m:

Sвых 3.1=sin[ωt+2π⋅(γ12)/m].S o 3.1 = sin [ωt + 2π⋅ (γ 1 + γ 2 ) / m].

В результате последовательной работы блоков сложения фаз на третьем выходе устройства 7 формируется сигнал:As a result of the sequential operation of the phase addition units, a signal is generated at the third output of the device 7:

Figure 00000009
Figure 00000009

который можно использовать для дальнейших операций в других модулярных дискретно-фазированных вычислительных устройствах.which can be used for further operations in other modular discrete-phased computing devices.

Также данный сигнал поступает через второй вход 18 в измеритель фазы гармонического сигнала 4 (фиг. 3), где на смесителе 20 перемножается с синхронизирующей гармоникой S=sin(ωt), и согласно выражению (1), после фильтра нижних частот 22 на первом выходе 24 формируется уровень напряжения, пропорциональный

Figure 00000010
, который поступает на первый выход устройства 5. Параллельно в измерителе 4 происходит увеличение фазы синхронизирующего сигнала на фиксированное значение π/2 на блоке 19 (S=cos(ωt)) с дальнейшим перемножением в смесителе 21 с результирующей гармоникой Speз. При этом, согласно выражению (2), после фильтрации нижних частот 23 на втором выходе 25 формируется уровень напряжения, пропорциональный
Figure 00000011
, который поступает на второй выход устройства 6. Аналоговые значения на первом 5 и втором 6 выходах устройства могут быть использованы, например, для получения в дальнейшем цифрового эквивалента модулярного числа или других применений.This signal also passes through the second input 18 to the phase meter of the harmonic signal 4 (Fig. 3), where on the mixer 20 it is multiplied with the synchronizing harmonic S = sin (ωt), and according to expression (1), after the low-pass filter 22 at the first output 24 a voltage level proportional to
Figure 00000010
which goes to the first output of device 5. In parallel, in meter 4, the phase of the synchronizing signal increases by a fixed value π / 2 on block 19 (S = cos (ωt)) with further multiplication in mixer 21 with the resulting harmonic S re . Moreover, according to expression (2), after filtering the low frequencies 23, a voltage level proportional to
Figure 00000011
, which is supplied to the second output of the device 6. Analog values at the first 5 and second 6 outputs of the device can be used, for example, to obtain the digital equivalent of a modular number or other applications.

ПримерExample

Произведем сложение трех чисел (k=3) по модулю m=5. Устройство для сложения (фиг. 1) будет содержать, соответственно, три информационных входа 2.1-2.3 и два блока сложения фаз 3.1-3.2. Пусть складываемые числа, например, равны А1=12, А2=33 и А3=21, целые остатки которых по модулю пять, соответственно, есть: γ1=2, γ2=3 и γ3=1. На синхронизирующий вход 1 поступает гармонический сигнал S=cos(ωt). На информационные входы 2.1-2.3 поступают дискретно-фазированные гармоники:We add three numbers (k = 3) modulo m = 5. The device for addition (Fig. 1) will contain, respectively, three information inputs 2.1-2.3 and two phase addition units 3.1-3.2. Let the added numbers, for example, be equal to A1 = 12, A2 = 33 and A3 = 21, the integer remnants of which are modulo five, respectively,: γ 1 = 2, γ 2 = 3 and γ 3 = 1. The harmonic signal S = cos (ωt) is supplied to the synchronizing input 1. The information inputs 2.1-2.3 receive discrete-phased harmonics:

S1=sin(ωt+2π⋅2/5),S 1 = sin (ωt + 2π⋅2 / 5),

S2=sin(ωt+2π⋅3/5],S 2 = sin (ωt + 2π⋅3 / 5],

S3=sin(ωt+2π⋅1/5).S 3 = sin (ωt + 2π⋅1 / 5).

В первом блоке сложения фаз 3.1 на смесителе 11 (фиг. 2) производится перемножение сигналов S1 и S2. Из выражения (1) следует, что после полосовой фильтрации высокочастотной составляющей на блоке 12 формируется промежуточная гармоника:In the first block of phase addition 3.1 on the mixer 11 (Fig. 2) is the multiplication of signals S 1 and S 2 . From the expression (1) it follows that after bandpass filtering of the high-frequency component, an intermediate harmonic is formed on block 12:

Figure 00000012
Figure 00000012

Гармонический сигнал с входа 8 перемножается смесителем 13 с промежуточной гармоникой. Реализация выражения (2) после полосовой фильтрации более низкочастотной составляющей на блоке 14 и усиления в блоке 15 дает результат в виде гармоники с единичной амплитудой и фазой, смещенной относительно синхронизирующего сигнала на 2π⋅0/5:The harmonic signal from input 8 is multiplied by a mixer 13 with an intermediate harmonic. The implementation of expression (2) after bandpass filtering of the lower-frequency component on block 14 and amplification on block 15 gives the result in the form of a harmonic with a unit amplitude and a phase shifted by 2π⋅0 / 5 relative to the clock signal:

Sвых 3.1=sin[ωt+2π⋅0/5].S oy 3.1 = sin [ωt + 2π⋅0 / 5].

В результате аналогичной операции на блоке 3.2 на третьем выходе устройства 7 формируется сигнал:As a result of a similar operation on block 3.2, a signal is generated at the third output of device 7:

Speз=sin[ωt+2π⋅1/5],S pez = sin [ωt + 2π⋅1 / 5],

который можно использовать для дальнейших операций в других модулярных дискретно-фазированных вычислительных устройствах.which can be used for further operations in other modular discrete-phased computing devices.

Также данный сигнал поступает через второй вход 18 в измеритель фазы гармонического сигнала 4 (фиг. 3), где на смесителе 20 перемножается с синхронизирующей гармоникой S=sin(ωt), и согласно выражению (1), после фильтра нижних частот 22 на первом выходе 24 формируется уровень напряжения, пропорциональный

Figure 00000013
, который поступает на первый выход устройства 5. Параллельно в измерителе 4 происходит увеличение фазы синхронизирующего сигнала на фиксированное значение π/2 на блоке 19 (S=cos(ωt)) с дальнейшим перемножением в смесителе 21 с результирующей гармоникой Speз. При этом согласно выражению (2) после фильтрации нижних частот 23 на втором выходе 25 формируется уровень напряжения пропорциональный
Figure 00000014
, который поступает на второй выход устройства 6. Аналоговые значения на первом 5 и втором 6 выходах устройства могут быть использованы, например, для получения в дальнейшем цифрового эквивалента посредством аналого-цифрового преобразования и вычисления результирующего остатка по модулю. В данном случае (исходя из Speз) γрез=1. Проверим полученный результат. А1+А2+А3=12+33+21=66, что по модулю 5 дает целый остаток, равный 1.This signal also passes through the second input 18 to the phase meter of the harmonic signal 4 (Fig. 3), where on the mixer 20 it is multiplied with the synchronizing harmonic S = sin (ωt), and according to expression (1), after the low-pass filter 22 at the first output 24 a voltage level proportional to
Figure 00000013
which goes to the first output of device 5. In parallel, in meter 4, the phase of the synchronizing signal increases by a fixed value π / 2 on block 19 (S = cos (ωt)) with further multiplication in mixer 21 with the resulting harmonic S re . Moreover, according to expression (2), after filtering the low frequencies 23, a voltage level proportional to the second output 25 is formed
Figure 00000014
, which is supplied to the second output of device 6. Analog values at the first 5 and second 6 outputs of the device can be used, for example, to obtain a digital equivalent in the future by analog-to-digital conversion and calculate the resulting remainder modulo. In this case (assuming S pez) γ res = 1. Check the result. A1 + A2 + A3 = 12 + 33 + 21 = 66, which modulo 5 gives a whole remainder equal to 1.

Полученное устройство отражает принципы построения арифметических устройств на основе системы остаточных классов, работающих с дискретно-фазированной формой представления чисел. С точки зрения практического применения устройство реализует возможность построения аналоговых вычислителей СВЧ-диапазона, превосходящих по быстродействию современный уровень ЭВМ.The resulting device reflects the principles of constructing arithmetic devices based on a system of residual classes working with a discrete-phased form of representing numbers. From the point of view of practical application, the device realizes the possibility of constructing analogue microwave computers that exceed the current level of computers in terms of speed.

Claims (1)

Устройство для сложения k чисел по модулю m, содержащее k информационных входов устройства, измеритель фазы гармонического сигнала, отличающееся тем, что введены синхронизирующий вход устройства, k-1 блоков сложения фаз, первый, второй и третий выходы устройства, при этом синхронизирующий вход устройства объединен с первым входом блоков сложения фаз, а также первым входом измерителя фазы гармонического сигнала, первый выход которого объединен с первым выходом устройства, второй выход измерителя фазы гармонического сигнала объединен с вторым выходом устройства, первый информационный вход устройства объединен с вторым входом первого блока сложения фаз, при этом i-й информационный вход устройства
Figure 00000015
объединен с третьим входом (i-1)-го блока сложения фаз, выход j-го блока сложения фаз соединен с вторым входом (j+1)-го блока сложения фаз
Figure 00000016
, выход (k-1)-го блока сложения фаз соединен с вторым входом измерителя фазы гармонического сигнала, а также объединен с третьим выходом устройства.
A device for adding k numbers modulo m, containing k information inputs of the device, a phase meter of a harmonic signal, characterized in that a synchronizing input of the device, k-1 blocks of phase addition, the first, second and third outputs of the device are introduced, while the synchronizing input of the device is combined with the first input of the phase addition units, as well as the first input of the phase meter of the harmonic signal, the first output of which is combined with the first output of the device, the second output of the phase meter of the harmonic signal is combined with the second th output of the apparatus, the first information input apparatus combined with a second input of the first phase summation block, the i-th data input device
Figure 00000015
combined with the third input of the (i-1) -th phase addition unit, the output of the j-th phase addition unit is connected to the second input of the (j + 1) -th phase addition unit
Figure 00000016
, the output of the (k-1) -th phase addition unit is connected to the second input of the harmonic signal phase meter, and is also combined with the third output of the device.
RU2017118136A 2017-05-24 2017-05-24 Device for addition of k numbers by module m RU2653312C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118136A RU2653312C1 (en) 2017-05-24 2017-05-24 Device for addition of k numbers by module m

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118136A RU2653312C1 (en) 2017-05-24 2017-05-24 Device for addition of k numbers by module m

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653312C1 true RU2653312C1 (en) 2018-05-07

Family

ID=62105456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118136A RU2653312C1 (en) 2017-05-24 2017-05-24 Device for addition of k numbers by module m

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653312C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4598266A (en) * 1984-09-24 1986-07-01 Gte Communications Systems Corporation Modulo adder
RU2132566C1 (en) * 1998-01-23 1999-06-27 Попов Николай Дмитриевич Method for complete addition-subtraction of numbers encoded by signals, and device which implements said method
RU2188448C2 (en) * 2000-11-15 2002-08-27 Воронежский государственный университет Device for modulo p addition of n numbers
US20030031316A1 (en) * 2001-06-08 2003-02-13 Langston R. Vaughn Method and system for a full-adder post processor for modulo arithmetic
RU2270476C1 (en) * 2004-06-28 2006-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" Device for adding n numbers by module p

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4598266A (en) * 1984-09-24 1986-07-01 Gte Communications Systems Corporation Modulo adder
RU2132566C1 (en) * 1998-01-23 1999-06-27 Попов Николай Дмитриевич Method for complete addition-subtraction of numbers encoded by signals, and device which implements said method
RU2188448C2 (en) * 2000-11-15 2002-08-27 Воронежский государственный университет Device for modulo p addition of n numbers
US20030031316A1 (en) * 2001-06-08 2003-02-13 Langston R. Vaughn Method and system for a full-adder post processor for modulo arithmetic
RU2270476C1 (en) * 2004-06-28 2006-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" Device for adding n numbers by module p

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102798746A (en) Test and measurement instrument including asynchronous time-interleaved digitizer using harmonic mixing
RU2653310C1 (en) Device for multiplication of number by modulus on constant
RU2653312C1 (en) Device for addition of k numbers by module m
RU2656992C1 (en) Arithmetic device by m module
RU2622866C1 (en) Triangular waveform generator
Owen et al. 384 TMAC/s FIR filtering on an Artix-7 FPGA using Prism signal processing
RU2748743C1 (en) Arithmetic device modulo m
RU2659866C1 (en) Phased key modulo m
RU2744475C1 (en) Digital-to-analog converter
JP6425298B1 (en) Phase analysis circuit
US2703203A (en) Computer
RU2748744C1 (en) Device for multiplying numbers modulo m
RU2744337C1 (en) Digital-to-analog converter in a residual class system
RU2747568C1 (en) Analog-to-digital converter modulo m
RU2628434C1 (en) Triangular waveform generator
RU2619831C1 (en) Modular measuring transmitter
RU2270476C1 (en) Device for adding n numbers by module p
RU2388001C1 (en) Device for measuring phase difference of radio signals
RU2253943C1 (en) Method for conversion of code of remainder classes system to voltage
CN113328745A (en) Time interval measuring system and method
RU2313124C1 (en) Device for modulus multiplication of numbers
RU2289881C1 (en) Method for converting residue classes system into voltage
Thyagarajan et al. Digital filter structures
RU2493646C2 (en) Methods and apparatus for increasing angle modulation index
Ryabov et al. Formation of frequency-modulated signals using the direct digital synthesis method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200525