Brevet FR2276633A1 — publié le 19760123

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs additionneurs-soustracteurs numériques comportant au moins deux étages en cascade. On connais déjà des additionneurs-soustracteurs numériques permettant d'additionner ou de soustraire deux nombres. Un tel additionneur-soustracteur comporte une unité de calcul aux entrées de laquelle sont appliqués les deux nombres, et aux sorties de laquelle apparaissent respectivement le résultat du calcul et un chiffre de retenue, une unité de commande recevant les signes des deux nombres et commandant en addition ou en soustraction ladite unité de calcul, la commande en soustraction ayant pour effet d'interposer un inverseur sur le trajet des chiffres d'un des nombres appliqués à ltunité de calcul, un inverseur conditionnel recevant le résultat du calcul de l'unité de calcul, un dispositif de commande de ltinverseur conditionnel commandé à partir du chiffre de retenue et de l'unité de commande et une unité de calcul du signe du résultat de l'opération effectuée. Dans un tel additionneur-soustracteur, en cas de commande de l'unité de calcul à la soustraction, l'absence de retenue indique que le résultat apparaissant à la sortie de unité de calcul est fourni sous la forme de son complément restreint. Par suite, le dispositif de commande actionne l'inverseur conditionnel pour fournir le résultat désiré en représentation directe. Lorsque l'on désire additionner algébriquement trois nombres, on est obligé de monter en cascade deux additionneurssoustracteurs du type décrit ci-dessus. Le premier calcule la somme ou la différence des deux premiers nombres et le second calcule la somme ou la différence du résultat du premier calcul et du troisième nombre. Ainsi, le troisième nombre ne peut être additionné ou soustrait aux deux autres que lorsque le premier additionneur-soustracteur a terminé de travailler. Il en résulte une perte de temps si les trois nombres sont disponibles simultanément. On remarquera qu'une telle perte de temps saccroit avec le nombre des additionneurs-soustracteurs en cascade, aisqutà chaque étage, on ne peut effectuer une opération que si lton a reçu le résultat de l'étage précédent. La présente invention remédie notablement à cet inconvénient. Selon linvention, le dispositif additionneur-soustrac- teur numérique à au moins deux étages dont le premier est chargé d'additionner algébriquement deux nombres tandis que le second additionne algébriquement un troisième nombre au résultat de lto- pération effectuée sur les deux premiers et dont chacun comporte une unité de calcul qui comprend deux entrées et aux sorties de laquelle apparaissent respectivement le résultat du calcul et un chiffre de retenue, une unité de commande en addition ou en soustraction de ladite unité de calcul, la commande en soustraction ayant pour effet d'interposer sur le trajet des chiffres d'un des nombres appliqués à l'unité de calcul, un inverseur intégré à cette dernière, et une unité de calcul du signe du résultat de l'opération effectuée, est remarquable en ce que d'une part, la sortie de calcul de l'unité de celcul du premier étage est directement reliée à l'une des entrées de l'unité de calcul de l'unité correspondante du second étage, et en ce que d'autre part, l'unité de commande du second étage comporte un élément logique du type "ou exclusif" recevant les signes d'un des deux premiers nombres et du troisième et commandant l'inverseurintégré dans l'unité de calcul du second étage. Ainsi, comme on le verra ci-après, la présente invention permet de positionner de façon anticipée la commande du second étage avant de connattre le mode de représentation(représentation directe ou en complément restreint) et le signe du résultat du calcul du premier étage, Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre un additionneur-soustracteur numérique connu du genre auquel s'applique l'invention. La figure 2 montre un additionneur-soustracteur connu à deux étages composé de deux additionneurs-soustracteurs conformes à la figure 1. La figure 3 montre un additionneur-soustracteur numérique à deux étages conforme à l'invention L'additaonneur-soustracteur AS montré par la figure 1 permet d'ajouter ou de retrancher deux nombres X et Y positifs ou de négatifs/N-l chiffres chacun, le nombre N étant entier, arbitraire et pouvant etre ajusté par adjonction de circuits supplémentaires. Les deux nombres X et Y sont appliqués respectivement aux entrées A et B d'une unité d'addition-soustraction UAS dont la sortie Fournit un nombre Q de N chiffres. L'unité UÂS fournit de plus un chiffre de retenue R. La commande du fonctionnement de l'unité UAS en addition ou en soustraction effectue au moyen d'une pluralité de chiffres provenant d'un dispositif de commande C et dont l'état peut être déterminé, extérieurement à l'unité USAS, à partir d'un seul chiffre de commande D fourni au dispositif C. Le chiffre de commande D provient d'un comparateur C 0 recevant à ses entrées les signes S et S de X et Y, respectivement. L'état du chiffre x y de commande D résulte de cette comparaison et est significatif de l'addition ou de la soustraction. Par exemple, lorsque D = 1, il commande l'unité UAS à la soustraction. Dans ce cas, le chiffre D a pour effet d'interposer un inverseur sur le trajet de chacun des N-l chiffres de ltentrée B.C'est donc le complément restreint Y du nombre Y qui est alors appliqué à l'unité de calcul USAS, qui effectue toujours une addition. Bien entendu, le fait d'ajouter à X le complément restreint Y de Y revient à effectuer la soustraction X - Y. L'un des chiffres de commande provenant du dispositif C sert à corriger ltéventuelle erreur d'une unité qui serait due au fait que Y est représenté par son complément restreint et non par son complément vrai. En cas de soustraction (D = 1), l'absence de retenue (R = O) indique que Q, à la sortie de Usas, est représenté en complément restreint. A partir des chiffres D et R, on élabore dans un dispositif OR extérieur à l'unité UAS, un signal "complément restreint" qui est appliqué à l'entrée de commande d'un inverseur conditionnel IC dont l'entrée reçoit les N chiffres de Q en provenance de l'unité USAS. Ainsi, à la sortie de l'inverseur conditionnel IG, on peut obtenir le résultat de l'addition ou de la soustraction de X et de Y en représentation directe. Pour obtenir une représentation en complément restreint, il suffirait d'appliquer le signal complémentaire du signal de complément restreint à lten- trée de commande de IC. Le signe Sxy du résultat de l'opération effectuée par l'unité UAS sur X et Y est élaboré dans un dispositif S, à partir des signaux 5x (ou Sy), D et R. Le dispositif additionneur-soustracteur connu montré par la figure 2 est constitué de deux étages AS1 et AS2, montés en cascade et chacun identique à l'additionneur-soustracteur AS de la figure 1. Sur la figure 2, des éléments semblables à des éléments de la figure 1 portent les memes références, affectées des indices 1 ou 2, selon qutils appartiennent à AS1 ou AS2 respectivement. La représentation des étages AS1 et AS2 a été simplifiée par rapport à celle de AS, en ce sens qu'on a représenté par une liaison unique, les liaisons servant à transférer des pluralités de chiffres. L'additionneur-soustracteur de la figure 2 est destiné à effectuer les additions et/ou les soustractions de trois nombres X, Y et Z positifs ou négatifs. A cet effet, de la façon dé crite ci-dessus, dans AS1 on effectue l'opération désirée sur X et Y Le résultat de cette opération est transmis à l'une des cntrées de l'unité USAS2, dont l'autre reçoit le nombre Z De plus, le si gne S de cette opération est transmis à l'une des entrées du xy comparateur C02 de AS2, dont l'autre reçoit le signe S du nom z bre Z.L'étage AS2 effectue donc sur les nombres X + Y d'une part, et Z d'autre part, l'opération qu'il doit effectuer(de la manière décrite en regard de la figure 1) et fournit à sa sortie le ré- sultat des additions-sostractions désirées, ainsi que le signe de de ce résultat. xyz On remarquera que dans un tel additionneur-soustracteur à deux étages, Z ne peut être additionné ou soustrait au résultat partiel de l'opération effectuée sur X et Y par l'étage AS1, que lorsque ce résultat partiel est disponible en sortie de cet étage Par suite, lorsque X, Y et Z sont disponibles simultanément, Z doit être emmagasiné dans une mémoire en attendant l'apparition dudit résultat partiel Il en résulte de plus que le fonctionnement d'un tel additionneur est long, puisque son second étage ne peut commencer à fonctionner que lorsque le premier a terminé. Comme il a déjà été mentionné ci-dessus, l'objet de la présente invention est de réduire au maximum ce temps de fonction nement A cet effet, l'additionneur-soustracteur à deux étages, conforme à l'invention et montré par la figure 3, comporte une structure, voisine de celle montrée par la figure 2, de laquelle ont été supprimés le dispositif de complément restreint CR1, et l'inverseur conditionnel IC1; au comparateur C02 est adjoint un dispositif C02 différent, recevant le signe S de X au lieu de c x recevoir le signe S de l'addition ou de la soustraction de X et xy de Y.Ainsi, la sortie de Si continue à être reliée à C02 , le dispositif C02 étant alimenté par S et S qui sont disponibles c x z dès le début du calcul Ainsi, le signe S de l'opération à effectuer sur X, xyz Y et Z est obtenu dans S2, à partir de la retenue R2, du signe 5z de Z et de D2 . Le signal D20 maintenant émis par C02c.n'est plus, comme on le verra ci-après, représentatif de la différence des signes des deux nombres, ctest-à-dire X X+ Y et Z, arrivant sur le second étage. On remarquera que dans l'additionneur-soustracteur de la figure 2, on pourrait également appliquer sur S2 le signal S xy au lieu d'appliquer le signal D2. Bien entendu, dans ce cas, il faudrait recréer, à l'entrée de S2, la fonction du dispositif C02. Une remarque semblable est valable pour S1. Selon l'invention, le dispositif C02 est un circuit du c type "OU exclusif, c'est-à-dire que D2 est égal à 1 lorsque S c x est différent de L'invention revient à inverser le signal D2 lorsque IC 1 aurait dû être inversé(c'est-à-dire CRI = 1). Le calcul logique suivant(dans lequel l'addition est représentée par +, la multiplication par . et la fonction OU exclusif par Q) apporte une Justification à l'invention. Pour le premier étage on peut écrire s s = s . D1 + (Sx Q R1) . D1 xy x et CR1 = Ri . D1 Quand CR1 = 1, D2 doit être inversé, donc c D2c P xy z Sz) g CRI xy ou en remplaçant Sxy et CR1 par leur valeur D2C ={[Sx . D1 + (Sx o R1) ~ ni ] Q SZ}#Rl-Dl) La résolution de cette équation donne D2 = Sx #Sz (ce c que l'on peut facilement vérifier dans les quatre cas où D1 et R1 sont respectivement égaux à O ou à 1), c'est-à-dire que le cir cuit C02 doit être un circuit "OU exclusif" de façon que D2 c c soit égal à 1 lorsque Sx #Sx x # 5z# Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de positionner les commandes du second étage avant que le premier ait terminé de fonctionner. Cette invention peut être particulièrement mise en application dans les filtres numériques de fréquences connus comportant une unité de calcul pourvue d'additionneurs-soustracteurs susceptibles de fournir à leur sortie une fonction dans laquelle xo est l'amplitude d'un échantillon de signal arrivant sur ladite unité de calcul à un rythme fixe de période T, tandis que les yi sont les valeurs de yo aux instants -i.T, si yo est supposé être calculé au temps O et que les Ai sont des coefficients. Des filtres numériques de ce type sont décrits par exemple dans l'article "Recent Advances in the Synthesis of Comb filters" (1957 I.R.E. Nat. Conv. Rec., pages 186 à 199) et dans l'article "Digital Filter Design Techniques in the Frequency Domain" de Charles M.RADER et Bernard GOLD (Proceeding of the I.E.E.E. février 1967). L'intérêt de tels filtres numériques est grand, notamment dans les techniques du radar et de la transmission d'informations, par exemple en téléphonie. REVENDICATIONS 1.- Dispositif additionneur-soustracteur numérique à au moins deux étages dont le premier est chargé d'additionner algébriquement deux nombres tandis que le second additionne algébriquement un troisième nombre au résultat de ltopération effectuée sur les deux premiers et dont chacun comporte une unité de calcul qui comprend deux entrées et aux sorties de laquelle apparaissent respectivement le résultat du calcul et un chiffre de retenue, une unité de commande en addition ou en soustraction de ladite unité de calcul, la commande en soustraction ayant pour effet d'interposer sur le trajet des chiffres d'un des nombres appliqués a l'unité de calcul, un inverseur intégré à cette dernière, et une unité de calcul du signe du résultat de l'opération effectuée, caractérisé en ce que d'une part la sortie de calcul de l'unité de calcul du premier étage est directement reliée à l'une des en trées de l'unité de calcul de l'unité correspondante du second étage, et en ce que d'autre part, l'unité de commande du second étage comporte un élément logique du type "OU exclusif" recevant les signes d'un des deux premiers nombres et du troisième et commandant l'inverseur intégré dans l'unité de calcul du second étage. 2.- Filtre numérique de fréquences comportant une unité de calcul susceptible de fournir à sa sortie une fonction dans laquelle xo est l'amplitude d'un échantillon de signal arrivant sur ladite unité de calcul à un rythme fixe de période T, tandis que les yi sont les valeurs de yo aux instants -i.T, si yO est supposé être calculé au temps O et que les Ai sont des coefficients, caractérisé en ce que ladite unité de calcul comporte au moins un additionneur-soustracteur tel que spécifié sous la revendication 1