DE4014141A1 - Multiplizierschaltung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der Multiplizierschaltung nach P 40 11 494.5 in der Weise, daß an Stelle einer Impuls-Schaltung 11 mit 4 Ausgängen nur eine Impuls-Schaltung 11 mit 3 Ausgängen zur Verwendung kommt.

Die Multiplizierschaltung Type A ist in Fig. 1 als Block- Schaltbild dargestellt, aber nicht in voller Länge, sondern um drei Teil-Schaltungen verkürzt. Die Stellen-Multiplizierschaltung 1 ist nur in Fig. 1 als Rechteck eingezeichnet. Die zweite Tetraden-Addierschaltung 3 ist in Fig. 2 dargestellt. Eine Übertrag-Addierschaltung 4 ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 4 ist der duale Voll-Addierer 23 dargestellt. In Fig. 5 ist ein Teilstück des vierfachen Schieberegisters 5b dargestellt. In Fig. 6 ist ein Teilstück des Schieberegisters 5a dargestellt. In Fig. 7 sind vereinfacht die Schieberegister 5b und 5a mit der doppelten Tor-Schaltung 50 dargestellt. In Fig. 8a und 8b ist das Steuerwerk 9a dargestellt. In Fig. 9 ist die Schaltung 60a dargestellt. In Fig. 10 ist die Schaltung 70 dargestellt. In Fig. 11 ist die Impuls-Schaltung 11 dargestellt. In Fig. 12 ist der Impuls-Zähler 12 dargestellt. In Fig. 13 ist der Impuls-Zähler 13 dargestellt. In Fig. 14 ist der Impuls-Zähler 14 dargestellt. In Fig. 15 ist das Ansteuer-Diagramm dargestellt. In Fig. 16 und 8c ist das Steuerwerk 9b dargestellt.

Die Multiplizierschaltung Type A besteht aus der Matrix- Stellen-Multiplizierschaltung 1 oder einer sonstigen Stellen- Multiplizierschaltung und der ersten Tetraden-Addierschaltung 2 und der zweiten Tetraden-Addierschaltung 3 und 6 Übertrag-Addierschaltungen 4 und dem vierfachen Ergebnis- Schieberegister 5b, welches auch eine Quer-Eingabe aufweist und dem vierfachen Scheiberegister 5a, das über die Tor-Schaltung 50 die rechtsseitige Verlängerung des Schieberegisters 5b bildet und dem Steuerwerk 9a und dem vierfachen Eingangs-Schieberegister AS, in welchem der Multiplikand gespeichert ist und dem vierfachen Eingangs-Schieberegister BS, in welchem der Multiplikator gespeichert ist. Das Multiplikanden-Schieberegister AS weist eine Neuner-Rückkopplung auf.

Die Tetraden-Addierschaltung 3 (Fig. 2) besteht aus 2 Negier-Schaltungen 11 und 4 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Eingängen und 2 Oder-Schaltungen 13 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 14 mit 2 Eingängen und 5 Und-Schaltungen 15 mit je 2 Eingängen und 5 Oder-Schaltungen 16 mit je 2 Eingängen und 7 Und-Schaltungen 17 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 18 mit 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 19 und der Oder-Schaltung 20 mit 2 Eingängen und 2 Oder- Schaltungen 21 mit je 3 Engängen und den dualen Voll-Addierern 22 und 23 und den zugehörigen Leitungen. Der Tetraden-Addierer 2 hat an Stelle des dualen Voll-Addierers 22 nur einen dualen Halb-Addierer 22b. Die Eingänge und die Ausgänge sind mit den zugehörigen Zahlenwerten 5 2 1 1 gekennzeichnet. Die dargestellte Multiplizierschaltung ist somit eine Multiplizierschaltung im 5211-Code, wenn die Stellen-Multiplizierschaltung 1 auch diesen Code aufweist.

Die Übertrag-Addierschaltung 4, welche entsprechend der wirklichen Länge des Schieberegisters 5b in sechsfacher Anzahl erforderlich ist, besteht aus 12 Und-Schaltungen 25 mit je 2 Eingängen und 6 Oder-Schaltungen 26 mit je 2 Eingängen und 2 Und-Schaltungen 27 mit je 3 Eingängen und 4 Negier-Schaltungen 28 und den zugehörigen Leitungen. Der Übertrag-Eingang hat die Bezeichnung a. Der Übertrag-Ausgang hat die Bezeichnung b. Die Eingänge und die Ausgänge sind mit den zugehörigen Zahlenwerten 5 2 1 1 gekennzeichnet.

Ein dualer Voll-Addierer (Fig. 4) besteht aus 4-Und-Schaltungen 51 mit je 2 Eingängen und 3 Oder-Schaltungen 52 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 53 und den zugehörigen Leitungen. Die Eingänge haben die Bezeichnungen a bis c. Der Ausgang hat die Bezeichnung d und der Übertrag- Ausgang die Bezeichnung e.

Das Schieberegister 5b (Fig. 5) ist ein vierfaches Schieberegister mit Rechts-Verschiebung und Quer-Eingabe. Eine Teil-Schaltung besteht aus einem Doppel-Flip-Flop 40 und 2 Und-Schaltungen 41 mit je 2 Eingängen und 2 Und-Schaltungen 42 mit je 2 Eingängen und 2 Oder-Schaltungen 43 mit je 2 Eingängen und den Und-Schaltungen 44 und 45 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 46, wovon eine nur als Punkt dargestellt ist.

Das Schieberegister 5a (Fig. 6) ist auch ein vierfaches Schieberegister, das jedoch nur Rechts-Verschiebung und keine Quer-Eingabe aufweist. Eine Teil-Schaltung besteht aus einem Doppel-Flip-Flop 40 und 2 Und-Schaltungen 42 mit je 2 Eingängen.

Das Steuerwerk 9a, welches in Fig. 8a und 8b dargestellt ist, besteht aus den Schaltungen 60a und 70 und der Impuls-Schaltung 11 und den einfachen Flip-Flops 15 und 16 und den Und-Schaltungen 17 bis 26 mit je 2 Eingängen und den Oder-Schaltungen 28 bis 35 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 36 mit 3 Eingängen und der Oder-Schaltung 38 mit 8 Eingängen und den Negier-Schaltungen 41 mit 44 und der Verzögerungs-Schaltung 45 und den zugehörigen Leitungen. Der Takt-Eingang hat die Bezeichnung T. Der Start- Impuls-Eingang hat die Bezeichnung S. Der Gesamt-Rückstell- Eingang hat die Bezeichnung R. Der Impuls-Eingang für die Anzahl der Multiplikanden-Stellen hat die Bezeichnung v. Der Impuls-Eingang für die Anzahl der Multiplikator-Stellen hat die Bezeichnung w. Vom Ausgang A wird das Multiplikanden- Schieberegister AS Takt-Angesteuert. Vom Ausgang B wird das Multiplikator-Schieberegister BS Takt-angesteuert.

Vom Ausgang C wird die Eingabe der jeweiligen Stellen-Produktzahl in das Schieberegister 5b Takt-angesteuert. Vom Ausgang H wird das Schieberegister 5b Verschiebetakt-angesteuert (Rechts-Verschiebung). Vom Ausgang E wird das Schieberegister 5a Verschiebetakt-angesteuert (auch Rechts-Verschiebung). Vom Ausgang N wird der Eingang n der Tor-Schaltung 50 angesteuert. Die Endlauf-Takt-Ansteuerung der Schieberegister 5b und 5a wird damit ausgelöst, daß der Ausgang der Oder-Schaltung 34 von H-Potential auf L-Potential wechselt.

Die Schaltung 60a (Fig. 9) besteht aus den Impuls-Zählern 12 und 13 (Fig. 12 und 13) und 8 Und-Schaltungen 1 mit je 2 Eingängen und 7 Und-Schaltungen 2 mit je 2 Eingängen und 7 Negier-Schaltungen 3 und der Oder-Schaltung 4 mit 8 Eingängen und den zugehörigen Leitungen.

Die Schaltung 70 (Fig. 10) besteht aus den Impuls-Zählern 12 und 14 (Fig. 12 und 14) und 8 Und-Schaltungen 1 mit je 2 Eingängen und den zugehörigen Leitungen.

Die Impuls-Schaltung 11 (Fig. 11) besteht aus 2 Doppel-Flip-Flops und somit aus 4 einfachen Flip-Flops 1 bis 4 und 4 Und-Schaltungen 5 mit je 2 Eingängen und 2 Oder-Schaltungen 6 mit je 2 Eingängen und der Negier-Schaltung 7 und 4 Und-Schaltungen 8 mit je 2 Eingängen und 3 Und-Schaltungen 9 mit je 2 Eingängen und der Negier-Schaltung 10 und der Und-Schaltung 11 mit 2 Eingängen und dem zusätzlichen einfachen Flip-Flop 12 und den zugehörigen Leitungen. Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung d. Der Rückstell-Eingang hat die Bezeichnung r. Die Impuls-Ausgänge sind mit den Buchstaben a bis c gekennzeichnet.

Der Impuls-Zähler 12 (Fig. 12) besteht aus 8 einfachen Flip-Flops 1 bis 8 und 7 Und-Schaltungen 9 mit je 2 Eingängen und 4 Und-Schaltungen 10 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 11 mit 4 Eingängen und dem weiteren einfachen Flip-Flop 12 und 4 Und-Schaltungen 13 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 14 und den zugehörigen Leitungen. Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der Rückstell-Eingang hat die Bezeichnung r. Die Ausgänge sind mit den Ziffern 1 bis 8 gekennzeichnet.

Der Impuls-Zähler 13 (Fig. 13) besteht aus 9 einfachen Flip-Flops 1 bis 9 und 8 Und-Schaltungen 11 mit je 2 Eingängen und 8 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 13 mit 4 Eingängen und den Oder-Schaltungen 14 und 15 mit je 2 Eingängen und dem einfachen Flip-Flop 16 und 4 Und-Schaltungen 17 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 18 und den zugehörigen Leitungen. Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der Rückstell-Eingang auf Null hat die Bezeichnung r. Der Rückstell-Eingang auf 1 hat die Bezeichnung r2. Die Ausgänge D sind mit den Ziffern 1 bis 9 gekennzeichnet.

Der Impuls-Zähler 14 (Fig. 14) besteht aus 9 einfachen Flip-Flops 1 bis 9 und 8 Und-Schaltungen 11 mit je 2 Eingängen und 8 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 13 mit 4 Eingängen und dem einfachen Flip-Flop 16 und 4 Und-Schaltungen 17 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 18 und den zugehörigen Leitungen. Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der Rückstell-Eingang hat die Bezeichnung r. Die Ausgänge D sind mit den Ziffern 1 bis 9 gekennzeichnet.

Die Impuls-Zähler 13 und 14 (Fig. 13 und 14) sind spiegelbildlich dargestellt.

Die Wirkungsweise dieser Multiplizierschaltung Type A ergibt sich wie folgt: Der Multiplikand wird 5211-codiert im nicht dargestellten Eingangs-Schieberegister AS gespeichert, das eine Neuner-Rückkopplung aufweist. Der Multiplikator wird 5211-codiert im Eingangs-Schieberegister BS gespeichert, das keine Rückkopplung aufweist. Vor Beginn der Multiplikation wird die Anzahl der Multiplikandenstellen über den Eingang v in den Impuls-Zähler 12 der Schaltung 60a eingetaktet. Dann wird die Anzahl der Multiplikatorstellen über den Eingang w in den Impuls-Zähler 12 der Schaltung 70 eingetaktet. Sofern hierbei die Zahl 357 mit der Zahl 236 multipliziert wird und die Zahl 357 als Multiplikand verarbeitet wird und die Zahl 236 als Multiplikator verarbeitet wird, steht damit der Impulszähler 12 der Schaltung 60a auf 3 und der Impuls-Zähler 12 der Schaltung 70 auch auf 3. Die Multiplikation wird mit einem H-Impuls über den Eingang S eingeleitet. Nach dem ersten H-Impuls der Schaltung 11 über ihren Ausgang a stehen die Impuls- Zähler 13 der Schaltung 60a und 14 der Schaltung 70 auf 1 und hat die Oder-Schaltung 38 und somit auch die Oder-Schaltung 34 an ihrem Ausgang H-Potential und ist somit die Und-Schaltung 22 Dauer-vorangesteuert. Dieser erste H-Impuls vom Ausgang a der Schaltung 11 beliefert außerdem die Ausgänge A und B mit je einem H-Impuls, womit die Eingangs-Schieberegister AS und BS mit je einem Takt angesteuert werden und sich somit die Ziffern 7 und 6 in ihrer aktiven Stellung befinden, in der sich in der Schaltung 1 die Stellen-Produktzahl 42 bildet. Dann folgt der zweite H-Impuls der Schaltung 11 über ihren Ausgang b, der über den Ausgang C die Einspeisung dieser Produktzahl 42 in das Ergebnis-Schieberegister 5b bewirkt. Dann folgt der dritte H-Impuls der Schaltung 11 über ihren Ausgang c, der über den Ausgang H das Schieberegister 5b Verschiebetakt-ansteuert. Bei diesem H-Impuls hat auch die Und-Schaltung 17 an ihrem Ausgang H-Potential. Damit wird gleichzeitig vom Ausgang N der Eingang n der Tor-Schaltung 50 mit einem H-Impuls angesteuert und das Schieberegister 5a auch mit einem H-Impuls angesteuert, womit die Ziffer 2 der Zahl 42 in das Schieberegister 5a abgezweigt wird. Dann folgt der Zyklus 2 und 3 der Impuls-Schaltung 11, bei denen die Und-Schaltung 17 nicht vor-angesteuert ist und somit beim dritten Takt nur das Ergebnis-Schieberegister 5b Verschiebetakt- angesteuert wird. Nach dem H-Impuls 1.3.3 der Impuls-Schaltung 11 hat die Und-Schaltung 20 an ihrem Ausgang H-Potential und somit der Ausgang i H-Potential und wird somit in der Impuls-Zwischenzeit das Flip-Flop 16 so umgeschaltet, daß die Und-Schaltung 18 vor-angesteuert ist. Dann liefert der Ausgang e der Und-Schaltung 18 aufeinanderfolgend 6 H-Impulse, weil erst nach dem sechsten H-Impuls der Ausgang k der Und-Schaltung 25 von H-Potential auf L-Potential wechselt und damit das Flip-Flop 16 wieder in der Impuls-Zwischenzeit umgeschaltet wird, weil die Und-Schaltung 25 vom Ausgang der Negier-Schaltung 43 vor-angesteuert wird. Somit ist nun wieder die Und-Schaltung 19 vor-angesteuert und beginnt der zweite Haupt-Zyklus, bei dem die Impuls-Schaltung 11 zunächst auch wieder 3 Zyklen durchläuft. Die Stellung des Flip-Flops 15 ist hierbei deshalb richtig, weil es schon mit Beginn des Impulses 1.3.3 umgeschaltet wurde und bei diesem Impuls 2.1.1 somit wieder an seinem Ausgang o H-Potential hat. Somit werden beim H-Impuls 2.1.1 wieder die Schaltungen 60a und 70 angesteuert und die Ausgänge A und B mit je einem H-Impuls beliefert. Die nächste Umschaltung des Flip-Flops 15 erfolgt beim Impuls 2.1.3, weil hierbei der Ausgang m H-Potential hat. Somit hat beim Impuls 2.2.1 wieder der Ausgang n des Flip-Flops 15 H-Potential und wird bei diesem Impuls und bei dem Impuls 2.3.1 nur die Schaltung 60a angesteuert und nur der Ausgang A mit einem Impuls beliefert. Bei der Gesamt-Rückstellung werden auch die Flip-Flops 15 und 16 so rückgestellt, daß ihre Stellung stimmt, wenn die Multiplikation beginnt. Hierbei muß das Flip-Flop 15 an seinem Ausgang o H-Potential haben und das Flip-Flop 16 an seinem Ausgang u H-Potential haben. Bei der Multiplikation 357×236 hat die Impuls-Schaltung 11 pro Haupt-Zyklus nur 3 Zyklen, welche mit je 6 Zusatz-Takten ergänzt werden, bei denen nur die Ausgänge H und A je einen H-Impuls liefern. Nach Ablauf von 3 Haupt-Zyklen (3 Zyklen des Impuls-Zählers 13 der Schaltung 60a) ist diese Multiplikation zu Ende. Die entsprechende Abschaltung bewirkt der H-Impuls 4.1.1, weil hierbei die Oder-Schaltung 38 an ihrem Ausgang von H-Potential auf L-Potential wechselt. Die erforderliche Verzögerung wird hierbei dadurch erreicht, daß die Oder-Schaltung 34 an ihrem zweiten Eingang vom Ausgang c der Schaltung 1 angesteuert wird. Nach 5 Endlauf-Impulsen, bei denen die Ausgänge H und E je einen Impuls abgeben und der Ausgang N dauernd H-Potential hat, ist der Endlauf zu Ende und befindet sich der Stellenwert 10° der Ergebniszahl im Stellenwert 10° des Schieberegisters 5a. Wenn die Ergebniszahl 12 Stellen hat, befinden sich somit 8 Stellen im Schieberegister 5a und die anderen 4 Stelleen im Schieberegister 5b. Die Rückstellung ist eine Einstellung auf die Grund-Stellung; infolgedessen muß die Rückstellung vor Beginn der Multiplikation erfolgen oder vor Beginn der Multiplikation wiederholt werden.

Die Zahlen-Darstellung der Multiplikation 357×236=84 252 befindet sich auf Seite 9.

Die Multiplizierschaltung Type A kann auch so ausgebildet werden, daß auch der Ausgang B beim Endlauf keinen Impuls abgibt. In diesem Fall ist der Bereich der Schaltung 70 (Fig. 8b) entsprechend Fig. 8c von P 40 11 494.5 ausgebildet.

Bei der Multiplizierschaltung Type B werden die Ziffern des Multiplikanden und des Multiplikators über ein entsprechendes Leitungsnetz in die Stellen-Multiplizierschaltung 1 eingebeben und somit über vierfache Leitungen und vierfache Tor-Schaltungen der Schaltung 1 zugeführt. Hierbei sind 16 vierfache Tor-Schaltungen erforderlich. Das entsprechende Steuerwerk 9b ist in Fig. 10 dargestellt.

Die Multiplikation 357×236=84 252 ergibt sich wie folgt:

Claims (5)

1. Elektronische Multiplizierschaltung, welche so ausgebildet ist, daß die Ziffern-Teilprodukte einzeln zur Gesamt-Zwischenproduktzahl addiert werden und bei der das Ergebnis-Schieberegister (5b) nur eine Verschieberichtung aufweist und bei der die Anzahl der Haupt-Zyklen auf die Anzahl der Multiplikator-Ziffern beschränkt ist und bei der die Impuls-Schaltung (11) nur so lange durchgesteuert wird, bis beim betreffenden Haupt-Zyklus die letzte Multiplikandenziffer aufgearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltung (11) eine Impuls-Schaltung (11) mit 3 Haupt-Ausgängen (a und b und c) zur Verwendung kommt (Dreier-Umlauf- Impuls-Schaltung).

2. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls-Schaltung (11) nur 5 einfache Flip-Flops aufweist.

3. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe der jeweiligen Multiplikandenziffer in den A-Bereich der Stellen-Multiplizierschaltung (1) und die Eingabe der jeweiligen Multiplikatorziffer in den B-Bereich der Stellen-Multiplizierschaltung (1) mittels Schieberegistern erfolgt, welche entsprechend Takt-angesteuert werden.

4. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe der jeweiligen Multiplikandenziffer in den A-Bereich der Stellen-Multiplizierschaltung (1) und die Eingabe der jeweiligen Multiplikatorziffer in den B-Bereich der Stellen-Multiplizierschaltung (1) über direkte Leitungs-Verbindungen erfolgt, in denen Vierfach-Tor-Schaltungen angeordnet sind.

5. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 3 oder nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Sonder-Ausführungen als Impulsschaltung (11) eine Impulsschaltung mit mehr als 5 einfachen Flip-Flops zur Verwendung kommt oder eine Impuls-Schaltung mit nur 4 einfachen Flip-Flops zur Verwendung kommt.