Матричное устройство для сложения

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е < 883896

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22)Заявлено 28.12.79 (21) 2889174/18-24 с присоединением заявки М— (23} Приоритет (5l)M. Кл.

G 06 F.7/50

Государственный комитет

Опубликовано 23. 11. 81. Бкмлетень М 43 (53 } УД К681. 32 . 5 (088. 8) ло делам изооретений и открытий

Дата опубликования описания 23.1 1. 81

В. С. Бренер, Л. Я. Малярис, Г. А. Поляк, Л, A. „(мета к и Т. И. Чергинцева (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский инстит организационной техники (71) Заявитель (54) МАТРИЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах, работающих в десятичной системе счисления.

Известно матричное устройство для сложения, содержащее матрицу элементов

И, каждый из которых соответствует определенному сочетанию значений операндов, и выходной блок, объединяющий выходы тех элементов И матрицы, кото10 рые соответствуют одному значению суммы (1) .

Недостатком такого устройства является его сложность, связанная со значительным количеством элементов И в матрице.

Известно матричное устройство для сложения с использованием свойства коммутативности сложения, т. е. диагональной симметрии таблицы сложения, содержащее блоки расстановки операндов и равенства операндов. Блок расстановки операндов — это совокупность двухвходовых элементов ИЛИ, входы которых объединяют однозначные входы от каждого операнда. Блок равенства операндов — это совокупность двухвходовых элементов И с такими же связями.

Выходы элементов ИЛИ блока расстановки операндов подключены ко входам матрицы двухвходовых элементов И.так, что каждый из элементов И матрицы связан с одной парой выходов блока расстановки операндов. Выходы матрицы элементов И и блока равенства операндов, соответствующие одинаковым значениям суммы, объединяются выходным блоком дизъюнкции $2j.

Недостатком известного устройства является сравнительная сложность схемые

Цель изобретения — сокращение затрат оборудования.

Указанная цель достигается тем, что матричное устройство для сложения, содержащее блок расстановки слагаемых, блоки равенства слагаемых, матрицу элементов И и блок дизъюнкции, причем

96 4 з 8838 входы блока расстановки слагаемых соединены со входами блока равенства слагаемых, выходы блока расстановки слагаемых соединены со входами матрицы элементов И, выходы которой соединены с первой группй входов блока дизъюнкции, вторая группа входов которого соединена с выходами блока равенства слагаемых, содержит блок выделения пары квадрантов, два блока 10 объединения квадрантов, коммутатор и блок формирования переноса, причем входы первого блока объединения квадрантов соединены с P входами первого операнда устройства (Р— четное основание системы счисления), а выходы— со входами первых групп блоков расстановки слагаемых и равенства слагаемых, входы второго блока объединения квадрантов соединены с Р входами второго р0 операнда устройства, а выходы — со входами вторых групп блоков расстановки слагаемых и равенства слагаемых, входы первой и второй групп блока выделения пары квадрантов соединены соответст- ру

- венно с Р/2 мпадшими входами первого и второго операндов устройства, выходы блока дизъюнкции соединены. с информационными входами коммутатора, первый и второй управляющие входы которо- З0

ro соединены с соответствующими выходами блока выделения пары квадрантов, третий выход которого соединен с первым входом блока формирования переноса, остальные Р/2-1 входов которого подключены к дополнительным выходам коммутатора, выходы которого являются выходами устройства, выходы блока формирования переноса являются выходами переноса устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока выделения пары квадрантов; на фиг. 3 — то же, блока объединения квадрантов; на фиг, 4 — то же, блока расстановки слагаемых; на фиг. 5 — то же, блока равенства слагаемых; на фиг. 6 — то же, матрицы элементов И; на фиг. 7то же, блока дизъюнкции; на фиг ° 8то же, коммутатора; на фиг. 9 — то же, блока формирования переноса; на фиг. 10 — таблица сложения.

Рассмотрение устройства проводят при Р=10.

Устройство содержит блок 1 выделения пары квадрантов, блоки 2 и 3 объединеыия квадрантов, блок 4 расстановки слагаемых, блок 5 равенства слагаемых, матрицу 6 элементов И, При этом, блок выделения пары квадрантов содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем входы первого элемента,ИЛИ соединены со входами первой группы блока, 45 входы второго элемента ИЛИ соединены со входами второй группы блока, выходы первого и второго элементов ИЛИ со" единены со входами первого элемента

И, входы первого и второго элементов

SO

НЕ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, а выходы — со входами второго элемента

И, выходы первого и второго элементов

И соединены со входами третьего элеИ мента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока и входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен со вторым выходом блока, выход второro элемента И соединен с третьим выходом блока.

Кроме того, блок объединения квадрантов содержит P/2 элементов ИЛИ, причем входы i-ro элемента ИЛИ соединены с i-м и (i + Р/2) -м входами блока, а выход соединен с i-м выходом блока (! = 1,..., Р/2) .

Кроме того, коммутатор содержит две группы элементов И и группу элементов ИЛИ, причем первый вход j-ro элемента И первой группы соединен с

j-м информационным входом коммутатора, а второй вход — с первым управляющим входом коммутатора (j = 1,, Р-l), первый вход 1-ro элемента И второй группы соединен с К-м информационным входом коммутатора (K = j + Р/2, при

j (P/2, К = 1 — Р/2 + 1, при 1 ) P/2), а выход j-ro элемента И первой группы соединен со входом j-го элемента ИЛИ группы, выход 1 -го элемента И второй группы соединен со входом m-го элемента ИЛИ группы (m = 1, при ) < Р/2, а = 1 + 1, при j )z Р/2), выход 8 -го элемента ИЛИ группы соединен с 8 -м выходом коммутатора (Р = 1,..., Р), выходы элементов И второй группы с первого по (Р/2-1) -й соединены с дополнительными выходами коммутатора.

Кроме того блок формирования переноса содержит элемент ИЛИ и эле- мент НЕ, причем входы элемента ИЛИ соединены со входами блока, а выходсо входом элемента НЕ, выходы элемента ИЛИ и элемента НЕ соединены с выходами блока.

88389 ((4l VY vY ч f4) Н -Н„! 4- ХрчХ1чХ Х Х4)((с! 1 (Я 3 4.) 1 30 указывающие, соответственно, на принадлежность значения суммы первому или четвертому, второму или третьему, четвертому квадрантам таблицы сложения (фиг. 10) . И

Блоки 2-5 реализуют на своих выходах сигналы

Л1 = Х ч Х!+5

"1+5 V =2 ч Ф

1 1 1

4О

S1 = ° Щ„ (i = О, 1,2, 3,4).

Матрица 6 реализует конъюнкцию от взятых попарно значений V образуя на своих выходах сигналы

U1 ° = V V (j = О, 1, 2, 3, 4; i 4j), Блок 7, объединяя одинаковые значения 0„ и S реализует на своих выходах сигналы tK (K = 0,...,8), соответствующие таблице сложения для

3О одного (первого) квадранта таблицы сложения (фиг. 10)

tð р Й4 = 0р4ч01 ч

Ор1 t g 014. Ч 00.

tg — УриЧ S1 Ь=0 ч ЬЬ ъ Оъ v 19. 7 „34

t<= S4

Чтобы определить истинное значение результата, производится коммутацияФормула изобретения

1, Матричное устройство для сложения, содержащее блок расстановки слагаемых, блок равенства слагаемых, матрицу элементов И и блок дизъюнкции, причем входы блока расстановки слагаемых соединены со входами блока равенства слагаемых, выходы блока расстановки слагаемых соединены со вхоцами матрицы элементов И, выходы которой соединены с первой группой входов блока дизъюнкции, вторая группа входов которого соединена с выходами блока равенства слагаемых, о т л и ч а ю— ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения затрат оборудования, устройство содержит блок выделения пары квадрантов, два блока .объединения квадрантов, коммутатор и блок формирования переноса, причем входы первого блока объединения квадрантов соединены с Р блок 7 диэъюнкции, коммутатор 8 и блок 9 формирования переноса.

Блок 1 выделения пары квадрантов содержит элементы ИЛИ 10-12, И 13 и

14, НЕ 15-17. Блок 2 (3) объединения квадрантов содержит элементы ИЛИ 1822. Блок 4 расстановки слагаемых содержит элементы ИЛИ 23-27. Блок 5 ра- венства слагаемых содержит элементы

И 28-32. Матрица 6 содержит элемен- 1Î ты И 33-42. Блок 7 дизъюнкции содержит элементы ИЛИ 43-47. Коммутатор 8 содержит элементы И 48-65 и элементы ИЛИ 66-73. Блок 9 формирования переноса содержит элемент ИЛИ 74 и ig, элемент НЕ 75.

Устройство работает следующим образом.

На входы устройства подаются входные сигналы операндов Хр- 1Б и У>-! . щ

Блок 1, на входы которого подаются значения младших входов операндов

Х вЂ” Х4 и У - У4,. реализует на трех своих выходах сигналы

Н1= 1,Х чХ чХ Х чХ ) рч ч (ч Ч4)ч эу

6 4 сигналов tp -, t коммутатором 8 под управлением ранее определенных значений Н1 и Н, Значения результата Р.—

Р реализуются при этом по формулам

Ро = о "1 v 5Н

Р„ = t Н„ v

1" 7 р3= t H„v Ф8Н1

Рф= Н

P5.— йбн1 ч taH1

Рь = ьН1 ч .,Н

P> = t7Н1 Ч t1

P9 — Р Н1 Ч Н

Pg = tqH .

Образуемые в коммутаторе 8 сигналы

Po = tea, P 1 — — ф, ы где совместно с сигналом К4 реализуют .сигналы функции переноса в старший разряд! l

Q„= КАУР v Р v P q P р =

Таким образом, используя более глубокие закономерности таблицы сложения, чем простая диагональная симметрия, можно достичь уменьшения затрат оборудования (B основном за счет сокращения числа элементов И в матрице). Например, при Р = 10 предлагаемое устройство требует для своего построения

81 элемент И, ИЛИ, НЕ, в то время, как для построения схемы прототипа требуется 125 элементов. Образуемая экономия. 357.

883896 входами первого операнда устройства (P — четное основание системы счисления), а выходы — со входами первых групп блоков расстановки слагаемых и равенства слагаемых, входы второго блока объединения квадрантов соединены с Р входами второго операнда устройства, а выходы — со входами вторых групп блоков расстановки слагаемых и равенства слагаемых, входы первой и второй групп. блока выделения пары квадрантов соединены соответственно с P/2 младшими входами первого и второго операндов устройства, выходы блока дизъюнкции соединены с информационными входами коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами блока выделения пары квадрантов, третий выход которого соединен с первым входом блока формирования переноса, остальные Р/2-1 входов которого подключены к дополнительным выходам коммутатора, выходы которого являются выходами устройства, выходы блока формирования переноса являются выходами переноса устройства.

2. Устройство по п. 1 о .т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения пары квадрантов содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, причем входы первого элемента ИЛИ соединены со входами первой группы блока, входы второго элемента ИЛИ соединены со входами второй группы блока, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены со входами первого элемента И, входы первого и второго элементов НЕ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, а выходысо входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены со входами третьего элемента

ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока и входом третьего элемента НЕ, выход которого соединен со вторым выходом блока, выход второ.го элемента И соединен с третьим выходом блока.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок объединения квадрантов содержит P/2 элементов ИЛИ, причем входы i-ro элемента

ИЛИ соединены с i-м и (i + P/2)-м входами блока, а выход соединен с i-м выходом блока (i = 1...,, Р/2)

4. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коммутатор

10 содержит две группы элементов И и группу элементов ИЛИ, причем первый

У ход j-ro элемента И первой группы соединен с j-м информационным входом коммутатора, а второй вход - с первым !

5 управляющим входом коммутатора (j

1,...,Р-1), первый вход j-ro элемента И второй группы соединен с К-м информационным входом коммутатора (K j + Р/2, при j (P/2, К=

20 P/2 + 1, при j Р/2), выход j-го элемента И первой группы соединен со входом j-ro элемента ИЛИ группы, выход j-го элемента И второй группы соединен со входом m-го элемента ИЛИ

23 группы (m = j, при j (P/2, m = j +

+ 1, при j 3 Р/2), выход 8 -го элемента ИЛИ группы соединен с 3 -м выходом коммутатора (3 = 1...,,Р), выходы элементов И второй группы с перзр moro по (Р/2-1)-й соединены с дополнительными выходами коммутатора.

5. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок формиЗЗ рования переноса содержит элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем входы элемента

ИЛИ соединены со входами блока, а выход — со входом элемента НЕ, выходы элемента ИЛИ и элемента НЕ соединены

40 с выходами блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 259479, кл. G 06 F 7/39, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 496555, кл. G 06 F 7/38, 1974 (прототип),