Устройство для умножения по модулю пять

(12) государственное плтвнтнов ведомство гвспъгвлики БЕЛАРУСЬ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ПО МОДУЛЮ ПЯТЬ(71) Заявитель Белорусский государственный университет (ВУ)(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет (В)Устройство для умножения по модулю пять,содержащее три элемента ЗАПРЕТА и семь элементов И, первые входы первою и второго из которых соединены со входом первого разряда первою сомножители, вход второго разряда которого соединен с первым входом третьего элемента И, а вход третьего разряда СОВДИНСН С ПЕРВЫМИ ВХОДЗМИ ЧЕТВЕРТОГО, ПЯТОГО И ШВСТОГО ЭЛЕМЕНТОВ И, ВТОРЫЕ, ВХОДЫ ПЕРВОГО И ШЕСТОПО ЭЛЕМЕНТОВ И СОВДИНСНЫ СО входом первого разряда второго сомножители,ВХОД ВТОРОГО разряда КОТОРОГО СОВДИНВН СО ВТОрыми входами второго и пятою элементов И,а вход третьего разряда соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И,ОТЛИЧЗЮЩЕВСЯ ТЕМ, ЧТО СОДЕРЖИТ ЧЕТВЕРТЫЙ элемент ЗАПРЕТА, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и мажоритарный элемент, причем вход первого разряда первою сомножители соединен с первым входом седьмого элемента И, с входами запрета первою и второго элементов ЗАПРЕТА и первым прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТА, вход первою разряда второю сомножители соединен с первым прямым входом четвертою элемента ЗАПРЕТА и первым входом мажоритарного элемента, вход второю разряда первого сомножители соединен со вторым входом седьмогоэлемента И, с первыми прямыми входами первою и второю элементов ЗАПРЕТА, с входом запрета третьего элемента ЗАПРЕТА, со вторым прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТА и вторым входом мажоритарного элемента, вход второю разряда второю сомножителя соединен с третьими входами седьмого элемента И и мажоритарного элемента, со вторым прямым входом второю элемента ЗАПРЕТА И входом запрета четвертою элемента ЗАПРЕТА, вход третьею разряда первою сомножители соединен с четвертым входом мажоритарною элемента, вход третьею разряда второго сомножителя соединен со вторыми прямыми входами первою и третьею элементов ЗАПРЕТА, входы первою элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первого по шестой соединены соответственно с выходами первою,четвертою, пятою и седьмого элементов И, первою элемента ЗАПРЕТА и мажоритарного элемента, входы второю элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первою по пятый соединены СООТВТСТВЕННО С ВЫХОДНЫЕ ВТОРОГО, ТРЕТЬЕГО,пятого и седьмою элементов И и четвертого элемента ЗАПРЕТА, входы третьею элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первою по четверТЫЙ СОСДИНВНЫ СООТБСТСТВЕННО С ВЫХОДЗМИ ШВстого элемента И, второго и третьего элементов ЗАПРЕТА и мажоритарного элемента, выходы первою, второю и третьего злементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первою, второю и третьего разрядов произведения.Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано для построения систем передачи и переработки дискретной информации.Известно матричное устройство для умножения п-разрядных чисел, содержащее блок формирования частичных произведений, два п-разрядных сумматора и блок коррекции результата 1.Недостатком устройства является низкое быстродействие при выполнении операции умножения по модулю пять.Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим решением является устройство для умножения по модулю пять 2, содержащее тринадцать двухвходовых элементов И, восемь элементов ИЛИ с числом входов от двух до четырех, три двухвходовых элемента ЗАПРЕТА, шесть входов и три выхода. Сложность устройства по числу входов логических элементов равна 53,а его элементы образуют 4-уровневую логическую схему.Недостатком известною устройства для умножсния по модулю пять является низкое быстродействие, определяемое глубиной схемы и равное 41, где т задержка на вентиль.Изобретение направлено на решение технической задачи повышения быстродействия устройства для умножения по модулю пять. Названный технический результат достигается путем использования новых логических элементов (элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и мажоритарною элемента с пороюм три), а также изменением межсоединений элементов в логической схеме устройства.Устройство для умножения по модулю пять содержит семь элементов И, четыре элемента ЗАПРЕТА, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и мажоритарный элемент с порогом три. Первые входы первою и второю элементов И соединены с входом первою разряда первою сомножителя, вход второю разряда которою СОВДИНСН С ПЕРВЫМ ВХОДОМ ТРЕТЬЕГО ЭЛСМВНТЗ. И, а вход третьею разряда соединен с первыми ВХОДЗМИ ЧЕТВЕРТОГО, ПЯТОГО И ШВСТОГО ЭЛЕМЕНтов И. Вторые входы первою и шестою элементов И соединены с входом первою разряда второю сомножители, вход второю разряда коТОРОГО СОЕДИНН СО ВТОРЫМИ ВХОДЗМИ ВТОРОГО и пятою элементов И, а вход третьею разряда СОСДИНЕН СО ВТОРЫМ БХОДЗМИ ТРЕТЬЕГО И ЧЕТвертою элементов И. Вход первою разряда первою сомножители соединен с первым вхоДОМ СЕДЬМОГО ЭЛЕМЕНТЭ И, С ВХОДЗМИ запрета первою и второю элементов ЗАПРЕТА и первым прямым входом третьею элемента ЗАПРЕТА. Вход первого разряда второго СОМНОЖИТСЛЯ СОЕДИНСН С ПЕРВЫМ ПРЯМЫМ ВХОдом четвертого элемента ЗАПРЕТА и первым ВХОДОМ МЗЖОРИТЗРНОГО ЭЛЕМСНТЕ. ВХОД ВТОРОГО разряда первою сомножители соединен со вторЫМ ВХОДОМ СЕДЬМОГО ЭЛСМСНТН И, С первыми прямыми входами первою и второю элементов ЗАПРЕТА, с входом запрета третьею элемента ЗАПРЕТА, со вторым прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТА и вторым входом маЖОРИТЭРНОГО ЭЛСМСНТЗ. ВХОД ВТОРОГО разряда второю сомножители соединен с третьими входами седьмою элемента И и мажоритарного элемента, со вторым прямым входом второю элемента ЗАПРЕТА и входом запрета четвер 5 ВУ 1300 01 6тою элемента ЗАПРЕТА. Вход третьего разряда первою сомножители соединен с четвертым входом мажоритарного элемента. Вход третьего разряда второю сомножители соединен со вторыми прямыми входами первою н третьего элементов ЗАПРЕТА. Входы первою элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первою по шестой соединены соответственно с выходами первою, четвертого, пятою и седьмою элементов И, первого элемента ЗАПРЕТА и мажоритарного элемента. Входы второю элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первою по пятый соединены соответственно с выходами второю, третьего, пятого и седьмого элементов И и четвертою элемента ЗАПРЕТА. Входы третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с первого по четвертый соединены соответственно с выходами шестого элемента И, второю и третьего элементов ЗАПРЕТА и мажоритарного элемента. Выходы первою, второю и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ СОЕДИННЫ СООТВЕТСТВВННО С ВЫХОДНЫЕ ПСрВОГО,второю и третьего разрядов произведения. На чертеже представлена схема устройства для умножения по модулю пять (фит). Устройство для умножения по модулю пять содержит семь элементов И 17, четыре элемента ЗАПРЕТА 8, 9, 10 и 11, мажоритарный элемент с пороюм три 12, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, 14 и 15, шесть входов 1 б 21 и три выхода 22, 23 и 24. Умножаемые операнды Х и У задаются трехразрядными двоичными кодами Х х 3 х 2 х 1,г у 3 у 2 у 1, где х 1,у 1 - первые (младшие) разряды операндов х 2,у 2 - вторые (средние) разряды операндов х 3,у 3 третьи (старшие) разряды операндов, т.е. Х х 1 2 х 2 4 хЗ и Т у 2 у 2 4 уЗ. В соответствии с выбранным модулем Р 5 каждый операнд может принимать значения 0 (000), 1 (001), 2 (010), 3 (011) и 4 (100).Результатом работы устройства для умножения по модулю пять является операнд 2, заданный трехразрядным двоичным кодом 2 232221, где 2 21 222 423.На входы 16, 17 подаются значения младших разрядов х 1, у 1 операндов Х и 1 соответственно на входы 18, 19 - значения средних разрядов х 2, у 2 операндов Х и У соответственно на входы 20,21 - значения старших разрядов хЗ, уЗ операндов Х и У соответственно на выходе 22 реализуется младший разЛогические функции 21, 22, 23, значения которых представлены в таблице, реализуются устройством согласно следующим аналитическим выражениямДостоинством устройства для уъшожения по модулю пять является высокое быстродействие. Так, ею быстродействие, определяемое глубиной схемы, равно 21, где т - задержка на вентиль. В то время, как быстродействие устройства-прототипа равно 41. Также отметим, что сложность предлагаемого устройства ПО ЧИСЛУ ВХОДОВ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕНЬШЕ сложности устройства-прототипа и равна 46УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ПО МОДУЛЮ ПЯТЬГосударственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.