SU1644135A1 - Устройство дл вычислени выражени вида @ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки информации. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  вычислений при нечетном значении числа коэффициентов. Поставленна  цель достигаетс  введением двух мультиплексоров с их св з ми. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в системах цифровой обработки информации.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  вычислений при нечетном значении числа коэффициентов.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого вычислительного устройства; на фиг. 2 - пример реализации блока умножени ; на фиг.З- пример реализации комбинационного сумматора; на фиг. 4 и 5 - последовательность вычислени  массивов

{У(в:..)Ли fy(2-,)i  л  УСТНОГО и не

устного k.

В состав вычислительного устройства вход т элемент ИЛИ 1, триггеры 2 и 3, группу регистров 4 результата, элементы И 5-7, мультиплексоры 8 и 9, суммирующий счетчик 10, элемент

ИЛИ 11, элемент 12 задержки блок 13 сравнени , регистр 14 числа коэффициентов , элемент И 15, суммирующий счетчик 16, дешифратор 17, регистры значений коэффициентов 18 и 19, группы элементов И 20 и 21, группа блоков 22 умножени , группа комбинационных сумматоров 23, группа блоков 24 умножени , группа комбинационных сумматоров 25, вход 26 сигнала сопровождени  данных, вход 27 установки устройства, вход 28 признака конца массива устройства, вход 29 пуска устройства, информационные входы 30 и 31 устройства, выход 32 сбо  устройства , выход 33 сигнала сопровождени  данных устройства, информационные выходы 34 и 35 устройства.

В состав блока умножени  (фиг. 2) вход т группа элементов ИЛИ 36, перва  группа элементов И 37, втора  группа элементов И 38, группа элементов

оэ

4ь Јь

GO СП

НЕ 39, группа входов 40 множимого блока , вход 41 положительного значени  разр да множител  блока, вхо д 42 отрицательного значени  разр да множи- тел  блока, группа информационных выходов 43 блока.

В состав комбинационного сумматора (фиг, 3) вход т М одноразр дных комбинационных сумматоров 44, перва  группа входов 45 комбинационного сумматора , втора  группа входов 46 комбинационного сумматора, вход 47 коррекции комбинационного сумматора, группа выходов 48 комбинационного сум матора.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы подачей сигналов на вход 27 сброса устройства производитс  установка устройства в исходное состо ние. При этом сигнал с входа 27 устройства устанавливает в нулевое состо ние регистры 14, 18 и 19, счетчик 16, а пройд  через эле- мент 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 устанавливает в нулевое состо  ние счетчик 10,

Затем производитс  ввод начальных данных. При этом на вход 26 устройства поступает импульс, который проходит через открытый элемент И 15 (триггер 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 вл етс  единичный сигнал, который поступает на вход разрешени  записи регистра 14, В следующем такте на информационные входы 30 устройства по- даетс  d-разр дным параллельным кодом значение половины числа коэффициентов aj+fc.; , (j-i, i+1,.. i+k-1), равное (), где k/2 - наибольшее целое, меньшее или равное k/2, а в (d + 1)-м разр де - признак четности , равный если k - четное, t - если k - нечетное, и одновременно на вход 26 подаетс  импульс, который проходит через открытый элемент И 15 на вход синхронизации регистра 14- и осуществл ет запись в этот регистр в d разр ды значени  половины числа коэффициентов ( + 1),

5

0 5

« $

5

а в (d -f 1)-й разр д - признак четности , поступающие со входов 30 устройства на информационные входы этого регистра, а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 устанавливаетс  в состо ние, равное двум. В результате на втором выходе дешифратора 17 по вл етс  единичный сигнал, который поступает на вход разрешени  записи регистра 18, В следующем такте на входы 30 устройства поступают положительные значени  коэффициентов a}fi/ , (коэффициенты представл ютс  в тернарной системе кодировани , т.е. принимают значени  +1, О, -1, поэтому и различают положительные значени  коэффициентов - когда , +1, и отрицательные значени  - когда -1). Сопровождающий эти данные импульс , подающийс  на вход 26 устройства , поступает на вход синхронизации регистров 18 и осуществл ет запись в этот регистр положительных значений коэффициентов .: , а по заднему фронту этого импульса счетчик 16 устанавливаетс  в состо ние, равное трем. В результате на третьем выходе дешифратора 17 по вл етс  единичный сигнал, который поступает на вход разрешени  записи регистра 19, В следующем такте на входы 30 устройства поступают отрицательные значени  коэффициентов at +,, , а сопровождающий эти значени  импульс, подающийс  на вход 26, поступает на вход синхронизации регистра 19 и осуществл ет запись в этот регистр отрицательных значений коэффициентов

af4k-j а по заДнемУ Фронту этого импульса счетчик 16 устанавливаетс  в состо ние, равное четырем. Если же на этапе ввода на входы 30 устройства поступают еще какие-либо данные, сопровождаемые импульсом сопровождени , то этот импульс сопровождени  проходит с входа 26 на счетный вход счетчика 16 и перебрасывает его по заднему фронту в следующее состо ние, равное п ти. В результате на четвертом выходе дешифратора 19 по вл етс  единичный сигнал, который поступает на выход 32 устройства как сигнал сбо  устройства при вводе, и процесс ввода начальных данных осуществл етс  заново. Если же начальные данные введены без сбо , то после их ввода начинаетс  процесс решени , осуществл емый следующим образом.

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 этого триггера по вл етс  нулевой сигнал, который закрывает элемент И 15, заверша  тем самым процесс ввода Начальных данных в устройство, а на пр мом выходе триггера 2 по вл етс  единичный сигнал, который открывает элементы И 20 первой группы, элементы И 21 второй группы и элемент И 6. После этого на информационные входы 30 и 31 устройства начинают поступать параллельно два массива данных . л Л

и fxUj)i} где 1 J сопровождаемых импульсами сопровождени , поступающими на вход 26 устройства. В первом такте на входы 30 поступает параллельным кодом значение первой величины х„ массива fx(-zj-0 l а на входы 31 - значение первой величины ХЈ, массива . Значение проходит параллельным кодом через открытые элементы И 20 группы на входы множимого всех блоков 22 умножени  первой группы, на входы множител  которых поступают значени  коэффициентов а Ј11,0,-lX из регистров 18 и 19. В результате, если значение коэффициента, поступающего на 1-й блок 22 умножени  (1 1, 2,..., п),  вл етс  положительным, т.е. ag 1, то это значение коэффициента ар поступает с 1-го выхода регистра 18 через вход 41 блока 22 на.элементы И 37 группы и пропускает значение первого элемента х ц массива .л, у через элементы И 37 группы и через элементы ИЛИ 36 группы на выходы 43 блока без изменени , что соответствует умножению значени  Х|( на а + 1. Если же значение -коэффициента,

15

20

25

30

35

40

ции 1-го сумматора 23, на входы которого поступает результат умножени  х „ на а, -1 в обратном коде, поступает в младший разр д сумматора

23в качестве единицы коррекции значение ag -1 с 1-го выхода регистра 19. В результате на выходе этого сумматора 23 получаетс  значение произJQ ведени  х (/ на а -1 в дополнительном коде. Если же значение коэффициента аЈ 0, то единичные сигналы на входах 41 и 42 блока 22 отсутствуют, элементы И 37 группы и И 38 группы закрыты и результат умножени  значени  х  на ар 0 равен нулю. Таким образом, в первом такте при поступлении значени  первой величины массива ГХ( на входы блоков 22 умножени  происходит умножение этого значени  на коэффициенты aj и произведени  х(( ag поступают на входы 1-х сумматоров 23, а так как на вторую группу входов этих сумматоров 23 с выходов регистров 4 результатов группы поступают нулевые значени , так как регистры 4 предварительно сброшены в нулевое состо ние, то произведени  xn i ag проход т через сумматоры 23 без изменени  (за исключением случа , когда ар -1 ив сумматоре к обратному коду произведени  Хц1 ар добавл етс  в младший разр д единица, перевод ща  это произведение в дополнительный код). Одновременно аналогичным образом с помощью блоков

24умножени  второй группы и сумматоров 25 второй группы образуютс  значени  произведений х, на коэффициенты a j-j-if.: е-П 0,-1 j из регистров 18 и 19. При этом в нечетных s-x

(s 1, 3,..., п-1) блоках 24 умножени  второй группы происходит умножение значени  х2 на коэффициенты a(i+k : , поступающие с четных (s + 1)-x поступающего на 1-й блок 22 умножени , выходов регистров 18 и 19, и получив5

0

5

0

5

0

ции 1-го сумматора 23, на входы которого поступает результат умножени  х „ на а, -1 в обратном коде, поступает в младший разр д сумматора

23в качестве единицы коррекции значение ag -1 с 1-го выхода регистра 19. В результате на выходе этого сумматора 23 получаетс  значение произQ ведени  х (/ на а -1 в дополнительном коде. Если же значение коэффициента аЈ 0, то единичные сигналы на входах 41 и 42 блока 22 отсутствуют, элементы И 37 группы и И 38 группы закрыты и результат умножени  значени  х  на ар 0 равен нулю. Таким образом, в первом такте при поступлении значени  первой величины массива ГХ( на входы блоков 22 умножени  происходит умножение этого значени  на коэффициенты aj и произведени  х(( ag поступают на входы 1-х сумматоров 23, а так как на вторую группу входов этих сумматоров 23 с выходов регистров 4 результатов группы поступают нулевые значени , так как регистры 4 предварительно сброшены в нулевое состо ние, то произведени  xn i ag проход т через сумматоры 23 без изменени  (за исключением случа , когда ар -1 ив сумматоре к обратному коду произведени  Хц1 ар добавл етс  в младший разр д единица, перевод ща  это произведение в дополнительный код). Одновременно аналогичным образом с помощью блоков

24умножени  второй группы и сумматоров 25 второй группы образуютс  значени  произведений х, на коэффициенты a j-j-if.: е-П 0,-1 j из регистров 18 и 19. При этом в нечетных s-x

(s 1, 3,..., п-1) блоках 24 умножени  второй группы происходит умно

 вл етс  отрицательным, т.е. ag -1, то это значение коэффициента а. поступает с 1-го выхода регистра 19 через вход 42 блока 22 на входы элементов И 38 группы и пропускает обратный код значени  - с выходов элементов НЕ 39 группы через эти элементы И 38 группы и через элементы ИЛИ 36 группы на выходы 43 блока 22, что соответствует умножению значени  на а в обратном коде, а дл  образовани  дополнительного кода произведени  х(| а через вход 47 коррек0

5

шиес  произведени  просуммируютс  на нечетных s-сумматорах 25 второй группы с произведени ми, поступающими из соответствующих s-x сумматоров 23 первой группы. А в четных r-х (г 2, 4,..., п) блоках 24 умножени  второй группы происходит умножение значени  х2, на коэффициенты а,-.:, поступающие с нечетных (г-1)-х выходов регистров 18 и 19, и получившиес  произведени  суммируютс  на четных r-х сумматорах 25 второй группы с произведени ми, поступающими из

16

(r-2)-x сумматоров 23 первой группы. В результате полученные в первом так- те на сумматорах 25 второй группы суммы произведений проступают на информационные входы соответствующих регистров 4 группы и по импульсу сопровождени  значений х(( и х(, поступающему на вход синхронизации регистров 4 через открытый элемент Иб, записываютс  в эти регистры. В следующем такте на входы множимого блоков 22 умножени  первой группы поступает параллельным кодом второе значение х$| массива данных 1х()Л , а на входы множимого блоков 24 умножени  второй группы - значение второй величины x(j1 массива х п, у . В результате произведени  значений х , на соответствующие коэффициенты a;+.i суммируютс  на сумматорах 23 первой группы с соответствующей суммой произведений , полученной в предыдущем тате и поступающей из соответствующих регистров 4, и, поступив на соответ- ствующие сумматоры 25 второй группы, полученный результат суммируетс  с поступающим из соответствующего блока 24 умножени  произведением значени х4| на соответствующий коэффициент а:,; и запишетс  в соответствующий регистр 4 группы. Дальнейшее функционирование устройства при потактном вычислении значений выходных массивов У( и У(71ГЛ происходит ана- логично описанному выше. При этом значени  коэффициентов . 0-1 в регистрах 18 и 19 записаны ы в следующей последовательности: в n-м разр де - значение а( , в (n-l)-M значение ае, в (п-2)-м - значение а$ и т.д., и если количество коэффициентов (k) четное и равно числу разр дов (п) этих регистров, то в первом разр де записан коэффициент а (при , в первые (свободные) разр ды регистров 18 и 19 занос тс  нулевые значени , в частности при наибольшем нечетном значении k, равном (п-1), свободным будет только разр д регистров 18 и 19. Поэтому на входы множител  первого блока 22 умножени  первой группы и второго блока 24-умножени  второй группы при четном значении k, равном п, поступает значение коэффициента а « с первого выхода регистров 18 и 19, на входы множител  второго блока 22 умножени  пер- вой группы и первого блока 24 умно

o

5

1

Q 5 0 5 Q

5

358

жени  второй группы - значение а с второго выхода регистров 18 и 19 и т.д. и на входы множител  последнего n-го блока 22 умножени  первой группы и (п-1)-го блока 24 умножени  второй группы - значение a с n-го выхода регистров 18 и 19. Дл  большей нагл дности последовательность по- тактного вычислени  значений выходных массивов {У(г.ф1г и {У(г;}, дл  случа  четного значени  числа коэффициентов k (на примере k-n) представлена на фиг. 4, а дл  случа  нечетного значени  числа коэффициентов k (на примере ), представлена на фиг. 5. При этом в течение первых () тактов никаких значений на выходы устройства не выдаетс , так как на входы управлени  выходов мультиплексоров 8 и 9 на второй вход третьего элемента И 7 поступает с пр мого выхода триггера 3 нулевой сигнал и они закрыты. И лишь в ())-м такте значение счетчика 10, подсчитывающего количество импульсов сопровождени , поступающих с выхода элемента И 6 через открытый элемент И 5, совпадает со значением числа коэффициентов (Ck/21-H), записанных в регистр 14, и в результате на выходе блока 13 сравнени  по вл етс  единичный сигнал, который устанавливает триггер 3 в единичное состо ние , а, задержавшись на такт на элементе 12 задержки, проходит через элемент ИЛИ 11 и сбрасывает счетчик 10 в нулевое состо ние. Триггер 3 закрывает элемент И 5, и, поступив на входы управлени  выходов мультиплексоров 8 и 9 и на второй вход треть- его элемента И 7, разрешает выдачу вычисленных значений уп и у, на выходы 34 и 35 и выдачу импульса сопровождени  этих значений на выход 33 устройства. В результате в (Јk/2j+ +1)-м такте в случае четного числа коэффициентов k значение

УК + акм. ....+а2х

х

(K-Ol

+ а

х

М

с выходов (п-1)-го регистра 4 группы проходит через первую группу информационных входов первого мультиплексора 8, управл емых нулевым сигналом с выхода (d + 1)-го разр да регистра

14, хран щего признак четности на выходы 34 устройства, а значение

+ а,

av.xz,+ ак,. хм + ...+а2 хи +

Х(К4-0(

с выходов n-го сумматора 23 первой группы проходит через первую группу информационных входов второго мультиплексора 9, управл емых также ну- левым сигналом с выхода (d-H )-го разр да регистра 14, на выходы 35 устройства и через открытый элемент И 7 на выход 33 устройства поступает импульс сопровождени  вычислен- ных значений у м и у. . В случае же нечетного значени  числа коэффициентов k в ()-M такте значение у., проходит на выходы 34 устройства с выходов n-го сумматора 23 пер вой группы через вторую группу информационных входов первого мультиплексора 8, управл емых единичным сигналом с выхода (d+1)-го разр да регистра 14, а значение у( проходит на выходы 35 устройства с выходов предпоследнего (n-l)-ro сумматора 25 второй группы через вторую группу информационных входов второго мультиплексора 9, управл емых также единичным сигналом с выхода (d+1)-ro разр да регистра 14. В следующем ()-M такте на выходы 34 уст- t ройства поступает значение , а на выходы 35 устройства одновременно

поступает значение уд( (фиг. 4 и 5) и т.д. После того, как на входы 30 и 3 устройства поступ т последние значени  массивов переменных Гх(2}-оЛ и {Xt2j)3 на ВХ°Д 28 устройства поступает сигнал с конца массива, который проходит через элемент ИЛИ 1 и сбрасывает в нулевое состо ние триггеры 2 и 3 и регистры 4, заканчива  тем самым процесс вычислений в устройстве .

Таким образом, введение двух мультиплексоров с их св з ми позволит в 50 сравнении с известным расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечени  возможности вычислени  выражени  не только при четном числе коэффициентов, но и при нечет- 55 ном числе их в услови х двухканаль- ной обработки данных, что позволит расширить область применени  предла- . гаемого устройства.

ы164413510

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   0

   О 5

   0 .

   Устройство дл  вычислени  выражеMk-1

   ни  вида у- - a|4k х- содержащее два триггера, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, две группы элементов И, два суммирующих счетчика, элемент задержки, блок сравнени , регистр числа коэффициентов, дешифратор , два регистра значений коэффициентов , две группы блоков умножени , две группы комбинационных сумматоров, группу регистров результата, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с входами установки в О первого и второго триггеров и входами установки в О s-x регистров результата группы (s 1, 3, 5,... п-1, где п- разр дность регистра значений коэффициентов ), входы синхронизации регистров результата группы соединены с первым входом первого элемента И, с выходом второго элемента И и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с пр мым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого суммирующего 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 устновки в 1 второго триггера и выходом равенства блока сравнени , первый информационный вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика, второй информационный вход блока сравнени  соединен с информационным выходом регистра числа коэффициентов, вход синхронизации которого соединен с выходом четвертого элемента И и со счетным входом второго суммирующего 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 значений коэффициентов, третий выход дешифратора соединен с входом разрешени  записи второго регистра значений коэффициентов, инверсный выход первого триггера соединен

   с первым входом четвертого элемента И, пр мой выход первого триггера соеинен с первым входом второго элеента И, с первыми входами элементов И первой группы и первыми входаи элементов И второй группы, выход 1-го разр да первого регистра значений коэффициентов (1 1, 2,... п) соединен с входом положительного значени  разр да множител  (1-го блока умножени  первой группы, вход отриательного значени  разр да множител  которого соединен с выходом 1-го разр да второго регистра значений коэффициентов и с входом переноса 1-го комбинационного сумматора первой группы, входы первого слагаемого которого подключены к соответствующим выходам 1-го блока умножени  первой группы, входы множимого которого соединены с выходами соответствующих элементов И первой группы, входы второго слагаемого r-го комбинационного сумматора первой группы (г 2, 4, 6,... п) соединены с выходами соответствующих разр дов г-го регистра результата группы, выходы s-ro разр да первого и второго регистров значений коэффициентов подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значений разр да множител  (s + 1)-го блока умножени  второй группы, выходы 1-го блока умножени  второй группы подключены к соответствующим входам первого слагаемого 1-го комбинационного сумматора второй группы, вход переноса которого соединен с входом отрицательного значени  разр да множител  1-го блока умножени  второй группы, выход 1-го комбинационного сумматора второй группы подключен к информационному входу 1-го регистра результата группы, входы множимого 1-го блока умножени  второй группы соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы, вход сиг- нала сопровождени  данных устройства подключен к второму входу четвертого элемента И, к входам синхронизации первого и второго регистров значений коэффициентов и к второму входу второго элемента И, вход установки устройства подключен к входу установки в О второго суммирующего счетчика, к входам -установки S О регистра числа коэффициентов, первого и второго регистров значений коэффициентов,

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   к второму входу второго элемента ИЛИ и первому входу-первого элемента ИЛИ, второй вход которого соедин-ен с входом признака массива устройства, вход пуска которого соединен с входом установки в 1 первого триггера, информационные входы первой группы которого подключены к вторым входам соответствующих элементов И первой группы, к входам соответствующих разр дов регистра числа коэффициентов первого и второго регистров значений коэффициентов, четвертый выход дешифратора подключен к выходу сбо  устройства , выход третьего элемента И соединен с выходом сигнала сопровождени  данных устройства, информационные входы второй группы устройства подключены к вторым входам соответствующих элементов И второй группы, вход второго слагаемого q-ro комбинационного сумматора первой группы (q 3,5,7...п-1)соединены с выходом( -2)- го регистра результата группы, выход суммы s-ro комбинационного сумматора первой группы соединен с входом второго слагаемого s-ro комбинационного сумматора второй группы, выход суммы р-го комбинационного сумматора первой группы (р 2, 4, 6,... п-2) соединен с входом второго слагаемого (р + 2)-го комбинационного сумматора второй группы, выходы r-го разр да первого и второго регистров значений коэффициентов подключены соответственно к входам положительного и отрицательного значени  разр да множител  (г-1)-го блока умножени  второй группы, входы установки в О г-х регистров результата группы соединены с выходом первого элемента ИЛИ, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  вычислений при нечетном значении числа коэффициентов, в него введены первый и второй мультиплексоры, причем пр мой выход второго триггера соединен с управл ющим входом первого и второго мультиплексоров, адресный вход которых соединен с выходом разр да контрол  регистра числа коэффициентов , выход (п-1)-го регистра результата группы подключен к первому информационному входу первого мультиплексора , второй информационный вход которого соединен с выходом суммы п-го комбинационного сумматора первой группы и первым информационным входом второго мультиплексора , второй информационный вход которого соединен с выходом суммы (n-l)-ro комбинационного сумматора

   Фие 1

   второй группы, выход первого мультиплексора соединен с первым информационным выходом устройства, второй информационный выход которого соединен с выходом второго мультиплексора.

   M Л

   M

   cj Ъ § Ј s| §

   J J I

   7 ч 5f

   5j Ј o

   т

   Ч

   «J

   $