SU1444759A1 - Вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов. Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства. Устройство содержит элементы ИЛИ 1, 11, триггеры 2, 3, группу регистров 4 результата,элементы И 5,6,7,15, группы-8, 9, 20,21 элементов И, счетчик 10, элемент 12 задержки, схему 13 сравнени , регистр 14 числа коэффициентов, счетчик 16, дешифратор 17, регистры 18, 19 коэффициентов , группы блоков 22, 24 умножени , группы сумматоров 23, 25, входы сопровождени  данных, входы начальной установки, входы признака конца массива , входы пуска, информационные входы , выходы индикации сбо , выходы сопровождени  результата, информационные выходы. Цель достигаетс  за счет рацио-з нальной организации св зей между элементами . 3 ил. (Л

Description

4

4ь

сл

о

ma.t

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов, в частности дл  вычислени 

i функции вида Y( Y. а,4,,., Xj .

Цель изобретени  - упрощение устройства .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема блока умножени ; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства,

Устройство содержит элемент ИЖ 1, триггеры 2 и 3, группу регистров 4 результата , элементы И 5-7, группы элементов И 8 и 9, счетчик 10, элемент ИЛИ 11, элемент 12 задержки, схему 13 сравнени , регистр 14 числа коэффициентов , элемент И 15,, счетчик 16, дешифратор 17, регистры 18 и 19 коэффициентов , группы элементов И 20 и 21, группу блоков 22 умножени , группу сумматоров 23, группу бликов 24 умноженин , группу 25 сумматоров, вход 26 сопровождени  данных, вход 27 начальной установки, вход 28 признака конца массива, вход 29 пуска и информационные входы 30 и 31 устройства, выход 32 индикации сбо , выход 33 сопровождени  результата и информационные выходы 34 и 35 устройства.

Блок умножени  содержит группу элементов ИЛИ 36, группы элементов И 37 и 38, группу элементов НЕ 39, вход 40 множимого, вход 41 положительного значени  коэффициентов, вход 42 отрицательного значени  коэффициентов и выход 43 блока.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы подачей сигнала на вход 27 устройства производитс  установка устройства в исходное COCTO  ние. При этом сигнал со входа 27 устройства устанавливает в нулевое состо ние регистры 14, 18 и 19 и счетчик 16, а пройд  через элемент ИЛИ 1,устанавливает в нулевое состо ние триггеры 2 и 3 и регистры 4 результата. Кроме того, пройд  через второй элемент ИЛИ 11, сигнал сброса установит в нулевое состо ние счетчик 10.

Затем производитс  ввод начальных данных. При этом на вход 26 устройства постзшает импульс, который проходит через открытый элемент И 15 (триг гер 2 установлен в нулевое состо ние)

на счетный вход суммирующего счетчика 16 и по заднему фронту устанавливает этот счетчик в состо ние, равное единице . В результате на первом выходе дешифратора 17 по витс  единичньй сигнал, который поступит на вход разрешени  записи регистра 14, В следующем такте на вход 30 устройства подаетс  параллельным кодом значение половины числа коэффициентов а , +x-j(J

- 1,

1|

1 +

+ 1,

1,

где

i + k - 1),

| равное наименьшее целое.

большее или равное k/2, и .одновременно на вход 26 подаетс  импульс, кото- рьй проходит через открытый элемент И 15 на вход синхронизации регистра 14 и осуществл ет запись в этот регистр значени  половины числа коэффи Ik Г TflaeHTOB(-y 1 + 1), поступающего со

входа 30 устройства на информационный вход этого регистра, а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 ус- тановис  в состо ние, равное двум. В результате на втором выходе дешифратора 17 по витс  единичный сигнал, который поступит на вход разрешени  записи регистра 18. В следующем такте на вход 30 устройства поступ т положительные значени  коэффициентов, a, (коэффициенты а ц.,. представл ютс  в тернарной системе кодировани , т.е. принимают значени  +1; 0; -1, поэтому и различают положительные значени  коэффициентов - когда a, 1, и отрицательные значени  - когда а f((.j

Сопровождак ций эти данные импульс, Подающийс  на вход 26 устройства, поступит на вход синхронизации регистра 18 и осуществит запись,в этот регистр положиJ 0

5

тельных значений коэффициентов а

а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 установитс  в состо ние, равное трем. В результате на третьем выходе дешифратора 17 по витс  единичный сигнал, которьй поступит на вход разрешени  записи регистра 19. В следующем такте на вход 30.устройства поступ т отрицательные значени  коэффициентов а ;+{(.j , а сопровождающий эти значени  импульс, подающийс  на вход 26, поступит на вход синхронизации регистра 19 и осуществит запись в этот регистр отрицательных значений коэффициентов a, +i(. , а по заднеZj- (.1

через элементы И 37

му фронту этого И «1пульса счетчик 16 массива X установитс  в состо ние, равное четырем . Если же на этапе ввода на вход 30 устройства поступ т еще какие-либо данные, сопровождаемые импульсом сопровождени , то этот импульс сопровождени  пройдет со входа 26 на счет ный вход счетчика 16 и перебросит его дательным, т.е. а по заднему фронту в следующее состо -10 чение коэффициента ар поступит с ние, равное п ти. В результате на 1-го выхода регистра 19 через вход четвертом выходе дешифратора 17 по вит- 42 блока 22 на входы элементов И 38 с  единичньй сигнал, который поступит на выход 32 устройства как сигнал

группы и через элементы HJffi 36 груп на выходы 43 блока 22 без изменени  что будет соответствовать умножению значени  X „ на ар 1. Если же знач ние коэффициента, поступающего на 1-й блок 22 умножени ,  вл етс  отр то это зна

группы и пропустит обратный код зна чени  X,, с выходов элементов НЕ 39

Zj- (.1

через элементы И 37

массива X

дательным, т.е. а чение коэффициента ар поступит с 1-го выхода регистра 19 через вход 42 блока 22 на входы элементов И 38

группы и через элементы HJffi 36 группы на выходы 43 блока 22 без изменени , что будет соответствовать умножению значени  X „ на ар 1. Если же значение коэффициента, поступающего на 1-й блок 22 умножени ,  вл етс  отри- то это знадательным , т.е. а чение коэффициента ар поступит с 1-го выхода регистра 19 через вход 42 блока 22 на входы элементов И 38

группы и пропустит обратный код значени  X,, с выходов элементов НЕ 39

сбо  устройства при вводе, и процесс 15 группы через элементы И 38 группы и

ввода начальных данных осуществл етс  заново. Если же начальные данные будут введены без сбо , то после их ввода начинаетс  процесс рещени ,осуществл емый следующим образом. 20

На вход 29 устройства подаетс  сигнал Пуск, который поступает на пр мой вход триггера 2 и перебрасывает его в единичное состо ние. В результате на инверсном выходе тригге

ра 2 по витс  нулевой сигнал, который закроет элемент И 15, заверша  тем самым процесс ввода начальных данных в устройство, а на пр мом выходе триггера 2 по витс  единичный сигнал, ко- 30 в дополнительном коде. Еспи же эна- торьй откроет элементы И 20 третьей чение коэффициента а 0, то едичерей элементы ИПИ 36 группы на выходы 43 блока 22, что будет соответ ствовать умножению значени  X, на а( -1 в обратном коде, а дл  обра зовани  дополнительного, кода произведени  X , а р через вход коррекции 1-го сумматора 23, на входы которог поступает результат умножени  X,, на а р -1 в обратном коде, поступи в младший разр д сумматора 23 в кач стве единицы коррекции значение с 1-го выхода регистра 19. В результате на выходе сумматора 23 получитс  значение произведени  X , на а -1

группы, элементы И 21 четвертой группы и элемент И 6. После этого на информационные входы 30 и 31 устройс;тва начинают поступать параллельно два массива данных X г/-г, 15 Х j, i , где j 1,2,..., I, сопровождаемых импульсами сопровождени , поступающими на вход 26 устройства. В первом такте на вход 30 поступит параллельным кодом значение первой величины X,, массива (., j, а на вход 31 - значение первой величины массива Xjj. Значение Х„ пройдет па- раллельньм кодом через открытые эле- менты И 20 группы на входы множимого всех блоков 22 умножени  первой группы , на входы множител  .которых посту - пают значени  коэффициентов а j.j 6 -1,0,1 из регистров 18 и 19. В результате , если значение коэффициента, поступающего на 1-й блок умножени  (, 2,...,п),  вл етс  положительным , т.е. а I 1, то это значение коэффициента а; поступит с 1-го выхода регистра 18 через вход 41 блока 22 на элементы И 37 группы и пропустит значение первого элемента X ii

ничные сигналы на входах 41 и 42 блока 22 будут отсутствовать, в результате чего элементы И 37 группы

35 и И 38 группы будут закрыты, т.е. результат умножени  значени  X „на а ; О будет равным нулю. Таким образом , в первом такте при поступлении значени  перрой величины Х, мас40 сива .,, }на входы блоков 22 умножени  произойдет умножение этого значени  на коэффициенты а f и произ ведени  Х,,а ( поступ т на входы 1-х сумматоров 23, а так как на вторую ,

45 группу входов сумматоров 23 с выходов регистров 4 группы поступают нул вые значений (регистры 4 предварительно были сброшены в нулевое состо  ние) , то произведени  Х t пройдут

50 через сумматоры 23 без изменени  (за исключением случа , когда а -1 и

в сумматоре к обратному коду .произв дени  X,aj добавитс  в младший разр единица, перевод ща  это произведен в дополнительный код). Одновременно (аналогичным образом) с помощью бло ков 24 умножени  второй группы и -су маторов 25 второй группы образуютс 

20

25

30 в дополнительном коде. Еспи же эна- чение коэффициента а 0, то едичерей элементы ИПИ 36 группы на выходы 43 блока 22, что будет соответствовать умножению значени  X, на а( -1 в обратном коде, а дл  образовани  дополнительного, кода произведени  X , а р через вход коррекции 1-го сумматора 23, на входы которого поступает результат умножени  X,, на а р -1 в обратном коде, поступит в младший разр д сумматора 23 в качестве единицы коррекции значение с 1-го выхода регистра 19. В результате на выходе сумматора 23 получитс  значение произведени  X , на а -1

ничные сигналы на входах 41 и 42 блока 22 будут отсутствовать, в ре- зультате чего элементы И 37 группы

и И 38 группы будут закрыты, т.е. результат умножени  значени  X „на а ; О будет равным нулю. Таким образом , в первом такте при поступлении значени  перрой величины Х, массива .,, }на входы блоков 22 умножени  произойдет умножение этого значени  на коэффициенты а f и произведени  Х,,а ( поступ т на входы 1-х сумматоров 23, а так как на вторую ,

группу входов сумматоров 23 с выходов регистров 4 группы поступают нулевые значений (регистры 4 предварительно были сброшены в нулевое состо ние ) , то произведени  Х t пройдут

через сумматоры 23 без изменени  (за исключением случа , когда а -1 и

в сумматоре к обратному коду .произведени  X,aj добавитс  в младший разр д единица, перевод ща  это произведение в дополнительный код). Одновременно (аналогичным образом) с помощью блоков 24 умножени  второй группы и маторов 25 второй группы образуютс 

5144

значени  произведений на коэффици-

енты а,(.уе -1,0, 1J из регистров 18 и 19, причем в нечетных S-x (S 1,3, ,...,п-1) блоках 24 умнржени  второй группы произойдет умножение значени  коэффициенты а ;«i, , поступающие с четных ()-x выходов регистров 18 и 19, и получившиес  произве

дени  просуммируютс  на нечетных S-xю этому на входы множител  первого бло- сумматорах 25 второй группы с произ- ка 22 умножени  первой группы и вто- ведени ми, поступающими из соответ- рого блока 24 умножени  второй груп- ствующих S-X сумматоров 23 первой

пы поступает значение коэффициента а с первого выхода регистров 18 и 19,

группы, а в четных г-х (г 2, 4,..., ...,п) блоках 24 умножени  второй группы произойдет умножение значени  Х, на коэффициенты .-, поступающие с нечетных (г-1)-ых выходов регистров 18 и 19, и получившиес  произведени  просуммируютс  на четных г-х сумматорах 25 второй группы с произведени ми, поступан цими из (г-2)-х сумматоров 23 первой группы. В результате полученные в первом такте на сумматорах 25 второй группы произведени  поступ т на информационные входы соответствующих регистров 4 группы и по импульсу сопровождени 

25 числени  значений выходных массивов ,i5 tYji, , } представлена на фиг. 1, причем в течение первых (k/2C) тактов никаких значений на выходы устройства выдават-ьс  не бузначений Х поступающему на

вход синхронизации регистров 4 через 30 дет, так как элементы И 8 и 9 группы

открытьш элемент И 6, запишутс  в эти и элемент И 7 закрыты. И лишь в

1 k г ( +1)-ом такте значение счет(ика

10, подсчитьтающего количество импуль- 35 сов сопровождени , поступающих с выхода элемента И 6 через открытый элемент И 5, совпадает со значением чисIk

регистры. В следующем такте на входы множимого блоков 22 умножени  первой группы поступит параллельным кодом {второе значение Х, массива данных ,ib входы множимого блоков 24 умножени  второй группы - значение второй величины Х, массива

Г. т Tlле . ГЧ иГ иАЖ/Ги-1, 1 V I гч

IXj: j. В результате произведени  зна- - - J2

чений Х,на соответствующие коэффиди- 40 ным в регистр 14, и в результате на

Ik Г ), записаненты а

k-j

просуммируютс  на сумматовыходе схемы 13 сравнени  по витс 

pax 23 первой группы с соответствую- единичный сигнал, который установит щей с уммой произведений, полученной триггер 3 в единичное состо ние, а в предыд ущем такте и поступившей из задержавшись на такт на элементе 12 соответствунмцих регистров 4, и, пос- 45 задержки, пройдет через элемент ИЛИ тупив на соответствующие сумматоры 25 второй группы, полученный результат просуммируетс  с поступившим из соответствующего блока 24 умножени  произ-- ведением значени  X 4, на соответству- 50 ющий коэффициент а;.:и запишетс  в соответствующий регистр 4 группы.Дальнейшее функционирование устройства при потактном вычислении значений выходных массивов lYi,-.,ijn Y,. происхо- 55 пы на выходы 34 устройства, а значе- дит аналогично вышеописанному,. причем ние Y, а ,+ . + ..с выхо- значени  коэффициентов а .- регистрах 18 и 19 записаны в следующей последовательности: в п-ом разр де 11 и сбросит счетчик 10 в нулевое состо ние . Триггер 3 закроет элемент И 5 и откроет элементы И 8 группы,.элементы И 9 группы и элемент И 7, в резуль1k Г

тате чего в (J-j )-ом такте значение Y , ,,+ a.,+ . . .а ,Х .|С выходов (n-l)-ro регистра 4 группы пройдет через открытые элементы И 8 гр упдов п-го сумматора 23 первой группы пройдет через открытые элементы И 9 группы на выходы 35 устройства и че

т

в (n-l)-OM - значение

Нг, в (п-2)-ом - значение аз, и т.д. и, если количество коэффициентов (k) равно числу разр дов (п) этих регистров , то в первом разр де будет запи сан коэффициент а (при k п в первые (свободные) разр ды регистров 18 и 19 занос тс  нулевые значени ). Поэтому на входы множител  первого бло- ка 22 умножени  первой группы и вто- рого блока 24 умножени  второй груп-

пы поступает значение коэффициента а с первого выхода регистров 18 и 19,

на входы множител  второго блока 22 умножени  первой группы и первого блока 24 умножени  второй группы - значение а .| со второго вькода регистров 18 и 19.и т.д., и на входы множител 

последнего п-го блока 22 умножени  первой группы и (n-l)-ro блока 24 умножени  второй группы - значение а с п-го выхода регистров 18 и 9.

Последовательность потактного вычислени  значений выходных массивов ,i5 tYji, , } представлена на фиг. 1, причем в течение первых (k/2C) тактов никаких значений на выходы устройства выдават-ьс  не буIk

ГЧ иГ иАЖ/Ги-1, 1 V I гч

- - J2

Ik Г ), записанединичный сигнал, который установит триггер 3 в единичное состо ние, а задержавшись на такт на элементе 12 задержки, пройдет через элемент ИЛИ пы на выходы 34 устройства, а значе- ние Y, а ,+ . + ..с выхо-

11 и сбросит счетчик 10 в нулевое состо ние . Триггер 3 закроет элемент И 5 и откроет элементы И 8 группы,.элементы И 9 группы и элемент И 7, в резуль1k Г

тате чего в (J-j )-ом такте значение Y , ,,+ a.,+ . . .а ,Х .|С выходов (n-l)-ro регистра 4 группы пройдет через открытые элементы И 8 гр упединичный сигнал, который установит триггер 3 в единичное состо ние, а задержавшись на такт на элементе 12 задержки, пройдет через элемент ИЛИ пы на выходы 34 устройства, а значе- ние Y, а ,+ . + ..с выхо-

дов п-го сумматора 23 первой группы пройдет через открытые элементы И 9 группы на выходы 35 устройства и че714АД7

рез открытьп элемент И 7 на выход 33 устройства поступит импульс сопровождени  вычисленных значений Y,, н Y, . В следующем такте на выходы 34 устрой- ства поступит значение Y,, , а на выходы 35 устройства одновременно поступит значение Y, и т.д. После того,каь на входы 30 и 31 устройства поступ т последние значени  массивов перемен- Ю ных ,, и Х 1)11 К на вход 28 устройства поступит сигнал конца массива , который пройдет через элемент ИЛИ 1 и сбросит в нулевое состо ние триггеры 2 и 3 и регистры 4, заканчи- 5 ва  тем самым процесс вычислени  в устройстве.

Claims (1)

1. Формула изо бретени 

   Вычислительное устройство, содержащее два триггера, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, четьфе группы элементов И, два счетчика, элемент задержки , схему сравнени , регистр числа коэффициентов, дешифратор, два регистра коэффициентов, две группы блоков умножени , две группы сумматоров и группу регистров результата., причем выход первого элемента ИЛИ соединен с входами установки нул  первого и второго триггеров и входами установки в О S-X регистров результата группы S 1,3,5,,..,п-1, где п - максимальное количество коэффициентов, входы синхронизации регистров результата группы соединены с первым входом первого элемента И, с выходом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, с первыми входами элементов И второй группы и пр мым выходом второго триггера, инверсный

   выход которого соединен

   рым входом первого элемента И, выход которого соединен со счет ньм входом первого счетчика, вход установки в О,которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с входом установки в 1 второго триггера и с выходом схемы

   сравнени , первый и второй входы ко торой подключены соответственно к выходу первого счетчика и к выходу регистра числа коэффициентов, вход

   - Ю 5

   20

   25

   30

   35

   45

   -

   50

   55

   синхронизации которого соединен с выходом четвертого элемента И и со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора , первый выход которого соединен с входом разрешени  записи регистра числа коэффициентов, второй выход дешифратора соединен с входом разрешени  записи первого регистра коэффициентов, третий выход дешифратора соединен с входом разрешени  записи второго регистра коэффициентов , инверсный выход первого триггера со.единен с первым входом четвертого элемента И, пр мой выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, с первыми входами элементов И третьей группы и с пер- ми входами элементов И четвертой груп- . пы, выход 1-го разр да первого реги- ; стра коэффициентов (,2,...,п) сое-, динен с входом положительного значени , коэффициента 1-го блока умножени  первой группы, вход отрицательного зна- чени  коэффициента которого соединен с выходом 1-го разр да второго регистра коэффициентов и с входом коррекции 1-го сумматора первой группы, вход первого слагаемого которого подключен к выходу 1-го блока умножени  первой группы, разр ды входа множимого которого соединены с выходами соответствующих элементов И третьей группы, входы второго слагаемого г-го сумматора первой группы (т 2,4,6,...,п) соединены с выходом г-го регистра результата группы, выходы s-ro разр да первого и второго регистров коэффициентов подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значени  коэффициента (s+1)-ro блока умножени  второй группы, выход 1-го блока умножени  второй группы (,2,3,...,п) подключен к входу первого слагаемого 1-го сумматора второй группы, вход коррекции которого соединен с входом отрицательного значени  разр да множител  1-го блока умножени  второй группы, выход 1-го сумматора второй группы подключен к информационному т входу 1-го регистра результата группы, разр ды входа множимого 1-го блока умножени  второй группы (,2,3,..., ..,п) соединены с выходами соответствующих элементов И четвертой группы, вход сопровождени  данных устройства подключен к второму входу четвертого

   элемента И, к входам синхронизации первого и второго регистров коэффициентов и к второму входу второго элемента И, вход начальной установки устройства подключен к входу установки в О второго счетчика, к входам установки в О регистра числа коэффициентов , первого и второго регистров ко коэф4 {циентов, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу признака конца массива устройства, вход пуска устройства соединен,с входом установ- ки в 1 первого триггера, первый информационный вход устройства подключен к информационным входам регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров и к вторым входам COOT- ветствующих элементов И третьей группы , четвертый выход дешифратора подключен к выходу индикации устройства , выход третьего элемента И соединен с выходом импульсов сопровожде- ни  результата устройства, выходы элементов И первой группы подключены к соответствующим разр дам первого информационного выхода устройства, а выходы элементов И второй группы подключены к соответствующим разр дам

   4J

   второго информационного выхода устройства , второй информационный вход устройства подключен к вторым входам соответствующих элементов И четвертой группы, отличающеес  тем, что, с целью упрощени , вход второго слагаемого р-гс сумматора перйой группы (р 3,5,fc.,n-1) соединен с выходом (р-2)-го регистра результата группы, выход s-ro сумматора первой группы соединен с входом второго слагаемого s-ro сумматора второй группы, выход q-ro. сумматора первой группы (q 2,4,6,...,п-2) Соединен с входом второго слагаемого (q+2)-ro сумматора второй группы, выходы г-го разр да первого и второго регистров коэффициентов подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значени  коэффициента (г-1)-го блока умножени  второй группы, выход (n-l-)-ro регистра результата руппы подключен к вторым входам соответствующих элементов И первой группы, выход п-го сумматора первой группы подключен к вторым входам соответствующих элементов И второй группы, входы установки в О г-х регистров результата группы соединены с выходом первого элемента ИЛИ.

   4J

   Фиг. 2

   J