СУММАТОР ПО МОДУЛЮ q
ADDER MODULO q

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны сумматоры по модулю q (см., например, авт.св. СССР 1751747, кл. G06F 7/49, 1992 г.), которые реализуют операцию (X+Y)mod3, где X,Y∈{00,01,10} есть двухразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных сумматоров по модулю q, относятся аппаратурный состав, в частности, упомянутого аналога, образованный из логических элементов трех типов, и ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется операция (X+Y)mod7, где X,Y∈{000,…,110} есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип сумматор по модулю q (авт. св. СССР 1654812, кл. G06F 7/49, 1991 г.), который содержит логические элементы и реализует операцию (X+Y)mod3, где X,Y∈{00,01,10} есть двухразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся аппаратурный состав, образованный из логических элементов четырех типов, и ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется операция (X+Y)mod7, где Х,Y∈{000,…,110} есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
2
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации операции (X+Y)modq при q=3 либо при q=7, где X,Y(0≤X<q, 0≤Y<q) есть (log(q+1))-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, и уменьшение количества типов логических элементов аппаратурного состава.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в сумматоре по модулю q, содержащем два элемента И и два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены семь элементов И и десять элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый, второй входы i-го  и первый, второй входы j-го  элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с первым, вторым входами i-го элемента И и выходами (26-2×j)-го элемента И, (5×j-39)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы (j-5)-го и первый, второй входы шестого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами (j-8)-го элемента И, (j-7)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами четвертого элемента И, пятого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы восьмого и первый, второй входы двенадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами седьмого элемента И, четвертого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами девятого элемента И, десятого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы седьмого и первый, второй входы одиннадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первого, двенадцатого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходами пятого, третьего элементов И, а первый, второй, третий входы девятого и первый, второй входы k-го  элементов И соединены соответственно с выходами первого, четвертого, шестого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и k-ым, (3+k)-ым входами сумматора по модулю q, k-й выход которого образован выходом (6+k)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
На чертеже представлена схема предлагаемого сумматора по модулю q.
1
12
1
9
i
j
i
26-2×j
5×j-39
j-5
6
j-8
j-7
4
5
7
11
1
12
5
3
8
12
7
4
9
10
9
k
1
4
6
6+k.
Сумматор по модулю q содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1,…,1 и элементы И 2,…,2, причем первый, второй входы элемента 1и первый, второй входы элемента 1соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 2 и выходами элементов 2, 1, первый, второй входы элемента 1 и первый, второй входы элемента 1 подключены соответственно к выходам элементов 2, 1 и 2, 1, первый, второй входы элемента 1 и первый, второй входы элемента 1 соединены соответственно с выходами элементов 1 1 и 2, 2, первый, второй входы элемента 1 и первый, второй входы элемента 1 подключены соответственно к выходам элементов 2, 1 и 2, 1, а первый, второй, третий входы элемента 2 и первый, второй входы элемента 2 соединены соответственно с выходами элементов 1 1, 1 k-ым, (3+k)-ым входами сумматора по модулю q, k-й выход которого образован выходом элемента 1
0
1
2
0
1
2
2
1
0
2
1
0
2
2
0
0
0
1
2
1
12
1
9
0
1
2
0
1
2
Работа предлагаемого сумматора по модулю q осуществляется следующим образом. На его первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой входы подаются соответственно двоичные сигналы x,x,x∈{0,1} и y,y,y∈{0,1}, которые задают подлежащие обработке трехразрядные двоичные числа X=ххх, Y=yyy, причем х,y и x,y определяют значения старших и младших разрядов соответственно, X,Y∈{000,…,110}. В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов z,z,z предлагаемого сумматора, полученные с учетом работы элементов 1…,1, 2,…,2, для всех возможных наборов значений сигналов x,x,x,y,y,y.
2
1
0
0
1
2
2
0
0
0
1
2
1
2
1
2
2
1
2
1
2
1
1
1
1
Согласно представленной таблицы имеем Z=(Х+Y)mod7, где Z=zzz - трехразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами z,z,z∈{0,1} (z и z определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно). Если х=0, у=1, то согласно представленной таблицы (см. значения сигналов x,x,y,y,z,z, выделенные жирным шрифтом) получим Z={X+Y)mod3, где X=хх, Y=уу, Z=zz - двухразрядные двоичные числа, задаваемые указанными сигналами, причем x,y,z определяют значения младших разрядов и X,Y∈{00,01,10}.
2
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый сумматор по модулю q обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как реализует операцию (X+Y)modq при q=3 либо при q=7, где X,Y(0≤Х<q, 0≤Y<q) есть (log(q+1))-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
При этом аппаратурный состав предлагаемого сумматора образован из логических элементов двух типов.