DE4019398A1 - Multiplizierschaltung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist die Idee, die Multiplizierschaltung nach P 40 02 660.4 auf den Stand der anderen Multiplizierschaltungen zu bringen, welche ein ziffernserielles Ergebnis-Schieberegister aufweisen. Außerdem wurde ein Fehler beseitigt, welcher darin besteht, daß das zeitliche Intervall für die Bildung der Stellen-Produktzahlen zu kurz ist, sofern nicht die Takt-Frequenz soweit gesenkt wird, daß eine Intervall-Verlängerung mit zusätzlichen Mitteln nicht erforderlich ist.

Die Multiplizierschaltung Type A ist in Fig. 1 als Block-Schaltbild dargestellt, aber nicht in voller Länge, sondern um zwei 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 Teil-Stück des Ergebnis-Schieberegisters 5b dargestellt (4 Teil-Schaltungen). In Fig. 6 ist ein Teil-Stück des Schieberegisters 5a dargestellt (ebenfalls 4 Teil-Schaltungen). Dieses Schieberegister 5a ist die rechts-seitige Verlängerung des Ergebnis-Schieberegisters 5b. In Fig. 7 ist ein Teil-Stück des Ergebnis-Schieberegisters 5d 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 ein Ansteuer-Diagramm dargestellt. In Fig. 16 und 8b ist das Steuerwerk 9c dargestellt und in Fig. 17 die zugehörige Impuls-Schaltung 11c.

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 einfachen Ergebnis-Schieberegister 5b, welches eine Verschiebung um 4 bit pro Takt aufweist und außerdem Parallel-Eingänge und Parallel-Ausgänge hat. An weiteren Teilen besteht diese Multiplizierschaltung Type A aus dem einfachen Schieberegister 5a, das die rechts-seitige Verlängerung des Schieberegisters 5b bildet und auch eine Verschiebung um 4 bit pro Takt aufweist (auch nach rechts). An weiteren Teilen besteht diese Multiplizierschaltung Type A aus dem Steuerwerk 9a, das in Fig. 8a und 8b dargestellt ist und dem vierfachen Eingangs-Schieberegister A, in welchem der Multiplikand gespeichert ist und dem Eingangs-Schieberegister B, in welchem der Multiplikator gespeichert ist. Das Multiplikanden-Schieberegister A weist eine Neuner-Rückkoppelung 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 Eingängen und den dualen Voll-Addierern 22 und 23 und den zugehörigen Leitungen. Der Tetraden-Addierer 2 kann an Stelle des dualen Voll-Addierers 22 nur einen dualen Halb-Addierer 22b aufweisen. Die Eingänge und die Ausgänge sind mit den zugehörigen Zahlenwerten 5211 gekennzeichnet. Die dargestellte Multiplizierschaltung verarbeitet somit 5211-codierte Dezimal-Ziffern, wenn die Stellen-Multiplizierschaltung 1 auch diese Codierung aufweist.

Die Übertrag-Addierschaltung 4, welche entsprechend der wirklichen Länge des Schieberegisters 5b in sechsfacher Anzahl angeordnet 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 Ergebnis-Schieberegister 5b, von dem ein Teilstück mit 4 Teil-Schaltungen in Fig. 5 dargestellt ist, hat Rechts-Verschiebung um 4 bit pro Takt und Parallel-Eingänge und außerdem Parallel-Ausgänge. Eine Teil-Schaltung besteht aus einem Doppel-Flip-Flop 40 und 2 Und-Schaltungen 41 mit je 2 Eingängen und der Und-Schaltung 42 mit 2 Eingängen und 2 Und-Schaltungen 43 mit je 2 Eingängen und 2 Oder-Schaltungen 44 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 45.

Das Schieberegister 5a, von dem ein Teilstück mit 4 Teil-Schaltungen in Fig. 6 dargestellt ist, hat auch Rechts-Verschiebung um 4 bit pro Takt und keine Parallel-Eingabe. Eine Teil-Schaltung besteht aus einem Doppel-Flip-Flop 40 und 2 Und-Schaltungen 42 und 2 Negier-Schaltungen 43.

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 34 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 36 mit 3 Eingängen und den Negier-Schaltungen 41 bis 44 und den Verzögerungs-Schaltungen 45 und der Start-Schaltung 35 und den zugehörigen Leitungen. Der Takt-Eingang hat die Bezeichnung T. 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 Multiplikatorstellen hat die Bezeichnung w.

Vom Ausgang A wird das Multiplikanden-Schieberegister A Takt-angesteuert.

Vom Ausgang B wird das Multiplikator-Schieberegister B Takt-angesteuert.

Vom Ausgang C wird das Ergebnis-Schieberegister 5b Parallel-Eingabe-angesteuert. Hierbei werden die Leitungen t und b des Ergebnis-Schieberegisters 5b mit je einem Takt angesteuert.

Vom Ausgang H wird das Ergebnis-Schieberegister 5b Verschiebetakt-angesteuert. Hierbei wird der Inhalt dieses Schieberegisters 5b mit einem Takt um 4 bit nach rechts verschoben und werden die Leitungen t und a dieses Schieberegisters mit diesem H-Impuls angesteuert.

Vom Ausgang E wird das Schieberegister 5a mit einem Verschiebetakt angesteuert. Hierbei wird immer gleichzeitig auch vom Ausgang H das Schieberegister 5b mit einem Verschiebetakt angesteuert und vom Ausgang N der Eingang n der Tor-Schaltung 50 mit einem H-Impuls angesteuert.

Die Schaltung 60a (Fig. 9) besteht aus den Impuls-Zählern 12 und 13 (Fig. 12 und 13) und 7 Und-Schaltungen 1 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 2 mit 7 Eingängen und der Negier-Schaltung 3 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 der Oder-Schaltung 2 und 8 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 Haupt-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 5 Eingängen und den Oder-Schaltungen 14 und 15 mit je 2 Eingängen und dem weiteren 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 r 2. 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 5 Eingängen und der Oder-Schaltung 14 mit 2 Eingängen und dem weiteren 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 sind mit den Ziffern 1 bis 9 gekennzeichnet.

Die Wirkungsweise dieser Multiplizierschaltung Type A ergibt sich wie folgt: Der Multiplikand wird 5211-codiert im Schieberegister A gespeichert, das eine Neuner-Rückkoppelung aufweist. Der Multiplikator wird ebenfalls 5211-codiert im Schieberegister B gespeichert, das keine Rückkoppelung aufweist. Vor Beginn der Multiplikation wird die Anzahl der Multiplikandenstellen über den Eingang v in den Impuls-Zähler 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 Impuls-Zähler 12 der Schaltung 60a auf 3 und der Impuls-Zähler 12 der Schaltung 70 auch auf 3. Vor Beginn der Multiplikation muß die Takt-Frequenz-Ansteuerung des Eingangs T eingeschaltet werden, womit die Multiplikation jedoch noch nicht ausgelöst wird. Diese Auslösung des Multiplikations-Vorganges erfolgt durch Ansteuerung des Start-Eingangs S mit einem H-Impuls; die Und-Schaltung 22 ist hierbei schon vor-angesteuert, weil der Impuls-Zähler 14 der Schaltung 70 eine Spezial-Schaltung aufweist. Beim ersten H-Impuls des Ausgangs a der Impuls-Schaltung 11 haben die Ausgänge A und B H-Potential und werden somit die Eingangs-Schieberegister A und B mit je einem Takt angesteuert und befindet sich die erste (niederste) Ziffer des Multiplikanden in der Zeile s des Eingangs-Schieberegisters A und die erste (niederste) Ziffer des Multiplikators in der Zeile s des Eingangs-Schieberegisters B. Damit bildet sich in der Stellen-Multiplizierschaltung 1 die Multiplikations-Ergebniszahl dieser beiden Ziffern und wird diese Zahl in den Addierschaltungen 2 und 3 zur Zahl Null addiert, weil das gesamte Ergebnis-Schieberegister 5b an seinen Wertungs-Ausgängen durchweg nur L-Potential hat. Beim zweiten Impuls der Schaltung 11 hat deren Ausgang b H-Potential. Hierbei werden vom Ausgang C des Steuerwerks 9a die Leitungen t und b des Ergebnis-Schieberegisters 5a mit je einem H-Impuls angesteuert und damit die Ergebniszahl der Schaltungen 2 und 3 im Ergebnis-Schieberegister 5a gespeichert. Beim dritten Ausgangs-H-Impuls der Schaltung 11 hat deren Ausgang c H-Potential. Hierbei werden vom Ausgang H des Steuerwerks 9a die Leitungen t und a des Ergebnis-Schieberegisters 5a mit einem H-Impuls angesteuert und damit die gespeicherte Zahl um 4 bit nach rechts verschoben, weil dieses Ergebnis-Schieberegister 5b (und auch das Schieberegister 5a) eine Verschiebung um 4 bit pro Takt aufweist. Beim zweiten Zyklus der Schaltung 11 wird auf dieselbe Weise die zweite Ziffer des Multiplikanden mit der ersten Ziffer des Multiplikators verarbeitet, wobei in den Schaltungen 2 und 3 zur Zahl 4 die Zahl 30 addiert wird. Dann folgt wieder die Eingabe dieser Ergebniszahl in das Ergebnis-Schieberegister 5a und dann die Verschiebung dieser Ergebniszahl um 4 bit nach rechts. Das entsprechende Diagramm für den ersten Haupt-Zyklus ist in Fig. 15 dargestellt und die ganze Zahlendarstellung der Multiplikation 357×236 auf Seite 9. Die Multiplikation ist dann zu Ende, wenn der Ausgang u der Schaltung 70 von H-Potential auf L-Potential wechselt, weil dann die Und-Schaltung 22 nicht mehr vor-angesteuert ist. Dann folgt der Endlauf, bei dem die Ergebniszahl soweit in das Schieberegister 5a hinein-getaktet wird, daß sich der Stellenwert 10° im Stellenwert 10° des Schieberegisters 5a befindet, der mit z gekennzeichnet ist.

Die Multiplizierschaltung Type C weist im Vergleich mit der Multiplizierschaltung Type A den Unterschied auf, daß an Stelle des Steuerwerks 9a das Steuerwerk 9c angeordnet ist, das in Fig. 16 und 8b dargestellt ist. Das Steuerwerk 9c weist im Vergleich mit dem Steuerwerk 9a den Unterschied auf, daß an Stelle der Impuls-Schaltung 11 die Impuls-Schaltung 11b angeordnet ist, welche in Fig. 17 dargestellt ist. Diese Impuls-Schaltung 11c (Fig. 17) besteht aus 6 einfachen Flip-Flops 1 bis 6 und 6 Oder-Schaltungen 11 mit je 2 Eingängen und 18 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Eingängen und 2 Und-Schaltungen 13 mit je 3 Eingängen und der Oder-Schaltung 14 mit 3 Eingängen und 3 Negier-Schaltungen 15 und dem weiteren einfachen Flip-Flop 16 und der Verzögerungs-Schaltung 55 und den zugehörigen Leitungen. Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der Rückstell-Eingang hat die Bezeichnung r. Diejenigen Ausgänge, welche gebraucht werden, sind mit den Buchstaben a und e und f gekennzeichnet. Die entsprechend vereinfachte Impuls-Schaltung 11c hat 6 Und-Schaltungen weniger.

Die Multiplizierschaltung Type B weist im Vergleich mit der Multiplizierschaltung Type A den Unterschied auf, daß an Stelle des Steuerwerks 9a das Steuerwerk 9b angeordnet ist, dessen abweichendes Detail in Fig. 20 dargestellt ist. Das Steuerwerk 9b weist somit im Vergleich mit dem Steuerwerk 9a den Unterschied auf, daß an Stelle der Impuls-Schaltung 11 die Impuls-Schaltung 11b angeordnet ist, welche in Fig. 18 dargestellt ist. Die Impuls-Schaltung 11b (Fig. 18) besteht aus 4 einfachen Flip-Flops 1 bis 4 und 13 Und-Schaltungen 11 mit je 2 Eingängen und der Und-Schaltung 12 mit 3 Eingängen und 5 Oder-Schaltungen 13 mit je 2 Eingängen und 3 Negier-Schaltungen 14 und dem weiteren einfachen Flip-Flop 15 und der Verzögerungs-Schaltung 55 und den zugehörigen Leitungen., Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der Rückstell-Eingang hat die Bezeichnung r. Diejenigen Ausgänge, welche gebraucht werden, sind mit den Buchstaben a und c und d gekennzeichnet.

Die Multiplikation 357×236=84252 ergibt sich wie folgt:

Claims (8)

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, dadurch gekennzeichnet, daß erforderlichenfalls die zeitlichen Intervalle für die Bildung der Stellen-Produktzahlen und der Zwischen-Ergebniszahlen mittels Nicht-Ausnützung von Zwischen-Impulsen auf das erforderliche Maß (zeitliche Länge) vergrößert werden.

2. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Haupt-Zyklen auf die Anzahl der Multiplikator-Ziffern beschränkt ist.

3. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls-Schaltung (11 oder 11b oder 11c) nur so lange durchgesteuert wird, bis beim betreffenden Haupt-Zyklus die letzte Multiplikanden-Ziffer aufgearbeitet ist.

4. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls-Schaltung (11b) nur 4 Haupt-Ausgänge aufweist und daß nur ein Impuls übersprungen wird.

5. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls-Schaltung (11c) 6 Haupt-Ausgänge aufweist und daß 3 Impulse übersprungen werden.

6. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls-Schaltung (11) eine sonstige Anzahl Ausgänge oder Haupt-Ausgänge aufweist und daß somit eine beliebige Anzahl Impulse übersprungen werden.

7. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3 oder nach Anspruch 1 bis 4 oder nach Anspruch 1 bis 3 und 5 oder nach Anspruch 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis-Schieberegister (5b) ein bit-serielles Schieberegister ist, das pro Takt eine Verschiebung um 4 bit oder nur 1 bit aufweist.

8. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3 oder nach Anspruch 1 bis 4 oder nach Anspruch 1 bis 3 und 5 oder nach Anspruch 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis-Schieberegister (5b) ein Ziffern-serielles Schieberegister ist, das pro Takt nur eine Verschiebung um 1 bit aufweist.