Устройство для вычисления сумм парных произведений

 

Устройство для выполнения сумм парных произведений относится к вычислительной технике и может быть использовано в процессорах обработки сигналов, в цифровых фильтрах. Цель изобретения - повышение отказоустойчивости устройства, которая достигается введением блока 12 коррекции ошибки, модульного сумматора 13, блока 3 вычисления сумм парных произведений по контрольному основанию, которые в совокупности обеспечивают обнаружение и исправление одиночных ошибок по рабочим основаниям. 1 з. п. ф-лы, 1 табл. , 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в процессорах обработки сигналов, в цифровых фильтрах и т. п.

Цель изобретения - повышение отказоустойчивости устройства для вычисления сумм парных произведений.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Основным достоинством системы остаточных классов (СОК) является независимость образования разрядов числа, в силу чего каждый разряд несет информацию обо всем исходном числе. Отсюда вытекает возможность их переллельной обработки. Это позволяет привлечь новые методы арифметического контроля. При введении дополнительного контрольного основания остаток, взятый по этому основанию, несет избыточную информацию об исходном числе, что позволяет обнаружить и исправить ошибки в цифрах по рабочим основаниям.

Любое число N, представленное в СОК как N= (₁₂. . . _n, _n+1), может быть выражено как N = -rP_n, (1) где _i - ортогональные базисы; r - ранг числа; P_n= p_i - полный диапазон (2); p_i - основания СОК, i= ; n - число рабочих оснований; P_n+1 - контрольное основание.

В то же время P_n= p_ip_n+1= Рp_n+1, (3) где Р - рабочий диапазон.

Число N считается правильным, если N<Р. Другими словами S = = 0, (4) где S - номер интервала, в котором находится число N.

Подставим в равенство (4) равенство (1), тогда S = = - rp_n+1= . (5)
Известно, что _i= РR_i+ A_i, где R_i= ; A_i - остаток от деления.

Но A_i= _i^I, где _i^I - ортогональный базис с основанием p₁, p₂ . . . p_n.

Полученные равенства подставляем в формулу (5), тогда
S = +
Но = r - ранг числа в системе по рабочим основаниям P₁, P₂, . . . P_n.

Так как выбранная система является упорядоченной (P₁<P . . . <P<P) и величина P_n+1>2P_n P_n-1, то по величине S можно однозначно определить величину коррекции результата. Например, пусть имеем систему оснований P₁= 3, Р₂= 5, Р₃= 31. (контрольные основание Р₃).

Тогда P_n= p_i= 3531= 465;
Р= p₁p₂= 35= 15.

Вычислим ортогональные базисы
₁= 310; ₂= 186; ₃= 435.

Вычислим коэффициенты
₁= 15R₁+= 1520+10;
₂= 15R₂+= 1512+6;
₃= 15R₃= 1529.

Получаем
R₁= 20, R₂= 12, R₃= 29, ₁^I= 10, ₂^I= 6
Возьмем N= 8. В СОК оно имеет вид N= (2, 3, 8).

Вычислим значение
S = +202+123+298= 0.

Допустим, что произошла ошибка и получено число N ^I= (1, 3, 8).

Тогда
S = +201+123+298= 10.

В соответствии со значением S, поданным на вход памяти, на выходе памяти появляется число, которое необходимо сложить с :
N_ист= +.

В нашем примере, память работает в соответствии с таблицей.

В соответствии с таблицей в первом примере имеем
N= 8, N_ист= 8+0= 8,
во втором примере
= 13, N_ист= 13+10= 8.

Ошибка исправлена.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для вычисления сумм парных произведений; на фиг. 2 - функциональная схема блока коррекции ошибки.

Устройство для вычисления сумм парных произведений (фиг. 1) содержит блоки вычисления парных произведений по произвольному модулю 1, 2 и по контрольному модулю 3, каждый из которых содержит регистр 4, память 5, матричный сумматор 6, матричный умножитель 7 и три группы буферных регистров 8, 9, 10, преобразователь 11 кода СОК в позиционный код, блок 12 коррекции ошибки, модульный сумматор 13, счетчик 14 тактов и выход 15 результата устройства.

Блок 12 коррекции ошибки (фиг. 2) содержит четыре регистра 16-19, коммутатор 20, два матричных умножителя 21, 22, модульный сумматор 23, счетчик 24 тактов переходов, три памяти 25, 26, 27, информационные входы 28, 29, 30, 31 блока, выход 32 блока и вход 33 разрешения работы блока.

Памяти, матричные умножители, матричные сумматоры в устройстве выполнены в виде постоянных запоминающих устройств (ПЗУ).

Устройство работает следующим образом.

В информационные регистры 4 блоков 1, 2, 3 до начала работы записаны числа в коде СОК. Счетчик тактов формирует адреса для считывания коэффициентов, которые хранятся в блоках 1, 2, 3 в памяти 5 в коде СОК. Содержимое регистров 4 в каждом из блоков 1, 2, 3 перемножается с коэффициентами с помощью матричных умножителей 7. Результат умножения записывается в первую группу буферных регистров 8, содержимое которых складывается с содержимым буферных регистров 10 третьей группы (в первом цикле происходит сложение с нулем). Сложение осуществляют матричные сумматоры 6 в каждом из блоков 1, 2, 3. Сумма записывается в буферные регистры 10 третьей группы. С выходов буферных регистров 10 блоков 1 и 2 результат подается на входы преобразователя 11 кода СОК в позиционный код и на информационные входы блока 12 коррекции ошибки, на третий вход которого подается также информация с выходов буферных регистров 10 блока 3. Счетчик тактов по окончании суммирования парных произведений выдает разрешающий сигнал на вход разрешения преобразователя 11 и блока 12 коррекции ошибки. С второго выхода преобразователя 11 на четвертый вход блока 12 коррекции ошибки поступает сигнал о переходе через Р. Структура преобразователя 11 аналогична прототипу. Результаты с выходов преобразователя 11 кода СОК в позиционный код и блока 12 коррекции ошибки подаются на входы модульного сумматора 13, где и происходит сложение. Выход модульного сумматора 13 является выходом 15 устройств. Слагаемые кода СОК в информационные регистры 4 блоков 1, 2, 3 могут быть записаны из аналого-цифрового преобразователя.

Блок 12 коррекции ошибки работает следующим образом.

Значения ₁, ₂и₃ записываются в соответствующие регистры 16, 17, 18. Значения ₁и₂ последовательно через коммутатор 20 подаются на умножитель 21, на второй которого поступает величина R₁ и R₂ с выхода памяти 25 ПЗУ. Значение ₃ с выхода регистра 18 поступает на матричный умножитель 22, где производится умножение ₃R₃. Значения ₁R₁и₃R₃подаются на вход модульного сумматора 23, где складываются. Результат заносится в регистр 19. Затем этот результат, который является промежуточным, поступает на вход сумматора 23, где суммируется со значением ₂R₂ . Полученный результат заносится в регистр 19, а затем снова подается на вход сумматора для сложения со значением r^I , которое подается с выхода счетчика 24 числа переходов. Конечный результат поступает на вход памяти 26, на выходе которой появляется значение коррекции, которое подается на выход 32 блока коррекции ошибки.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СУММ ПАРНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ, содержащее преобразователь кода СОК в позиционный код, счетчик тактов и два блока вычисления парных произведений по произвольному основанию, каждый из которых содержит регистр, память, матричный умножитель, три группы буферных регистров и матричный сумматор, причем выход счетчика тактов соединен с адресными входами памяти первого и второго блоков вычисления сумм парных произведений по произвольному основанию и входом разрешения работы преобразователя кода СОК в позиционный код, а в каждом из блоков вычисления сумм парных произведений по произвольному модулю выход регистра соединен с первым входом матричного умножителя, второй вход которого соединен с выходом памяти, а выходы - с входами буферных регистров первой группы, выходы которых соединены с входами первого слагаемого матричного сумматора, выходы которого соединены с входами буферных регистров второй группы, выходы которых соединены с входами буферных регистров третьей группы, выходы которых соединены с входами второго слагаемого матричного сумматора и соответственно с первым и вторым информационными входами преобразователя кода СОК в позиционный код, отличающееся тем, что в него введены блок коррекции ошибки, модульный сумматор и блок вычисления сумм парных произведений по контрольному основанию, состоящий из регистра, памяти, матричного умножителя, матричного сумматора и трех групп буферных регистров, причем выход счетчика тактов соединен с адресным входом памяти блока вычисления сумм парных произведений по контрольному основанию и входом разрешения работы блока коррекции ошибки, выход которого соединен с входом первого слагаемого модульного сумматора, вход второго слагаемого которого соединен с первым выходом преобразователя кода СОК в позиционный код, а выход - с выходом результата устройства, а в блоке вычисления сумм парных произведений по контрольному основанию выход регистра соединен с первым входом матричного умножителя, второй вход которого соединен с выходом памяти, а выходы - с входами буферных регистров первой группы, выходы которых соединены с входами первого слагаемого матричного сумматора, выходы которого соединены с входами буферных регистров второй группы, выходы которых соединены с входами буферных регистров третьей группы, выходы которых соединены с входами второго слагаемого матричного сумматора и первым информационным входом блока коррекции ошибки, второй и третий информационные входы которого соединены соответственно с выходами буферных регистров третьей группы первого и второго блоков вычисления сумм парных произведений по произвольному основанию, второй выход преобразователя кода СОК в позиционный код соединен с четвертым информационным входом блока коррекции ошибки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок коррекции ошибки содержит четыре регистра, коммутатор , три памяти, два матричных умножителя, модульный сумматор и счетчик числа переходов, выход которого соединен с первым входом модульного сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго матричных умножителей, первые входы которых соединены соответственно с выходами первой и второй памяти, адресные входы которых соединены с входом разрешения работы блока и управляющим входом коммутатора, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, входы которого соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами блока, первый и четвертый информационные входы которого соединены соответственно с входами третьего регистра и счетчика числа переходов, выход модульного сумматора соединен с входом регистра, первый выход которого соединен с четвертым входом модульного сумматора, выход блока соединен с выходом третьей памяти, адресный вход которой соединен с вторым выходом регистра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2