Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Матричный умножитель

88 байт убрано, 22:22, 19 января 2016
Вычисление частичных произведений
== Назначение ==
 
Матричный умножитель предназначен для арифметического умножения двух двоичных чисел произвольной разрядности.
 
== Принцип работы ==
==== Умножение в бинарной системе ====
[[Файл:mult_bin.png|180px300px|right|thumb|''Умножение в столбик'']]
Умножение в бинарной системе счисления происходит точно так же, как в десятичной {{- --}} по схеме "''умножения столбиком"''. Если множимое {{--- }} <tex>k</tex> разрядное, а множитель {{---}} <tex>n</tex> разрядный, то для формирования произведения требуется вычислить <tex>n</tex> частичных произведений и сложить их между собой.
===== Вычисление частичных произведений =====
В бинарной системе для вычисления частичного произведения можно воспользоваться логическими элементами "AND" <tex>\&</tex> {{--- }} конъюнкторами.Каждое частичное произведение (<tex>(m_i)</tex>) {{--- }} это результат выполнения <tex>k</tex> логических операции "AND" <tex>\&</tex> ( между текущим <tex>i ( </tex>, где <tex>i=1..n)</tex> , разрядом множителя и всеми <tex>k</tex> разрядами множимого) и сдвига результата логической операции влево на число разрядов, соответствующее весу текущего разряда множителя. Матричный умножитель вычисляет частичные произведения по формуле:
<tex>m_i = 2^{i - 1} (a \wedge & b_i), где (i=1..n)</tex>
===== Суммирование частичных произведений =====
==== Схема ====
[[Файл:Mult_3.png|700px|right|thumb|Схема матричного умножителя]]Принципиальная схема умножителя, реализующая алгоритм двоичного умножения в столбик для двух четырёх{{---}} разрядных чисел приведена на рисунке. Формирование частичных произведений осуществляется посредством логических элементов "AND"<tex>\&</tex>.
Полные одноразрядные сумматоры обеспечивают формирование разрядов результата.
Разрядность результата {{---}} <tex>l</tex> определяется разрядностью множителя{{---}} <tex>n</tex> и множимого{{---}} <tex>k</tex>:
<tex> l=n+k </tex>.
Время выполнения операции умножения определяется временем распространения переносов до выходного разряда <tex> p8 </tex>.
==== "'''Матричный умножитель" ''' ====Если внимательно посмотреть на схему '''матричного умножителя''' (англ. ''binary multiplier''), то можно увидеть, что она образует матрицу, сформированную проводниками, по которым передаются разряды числа <tex>A</tex> и числа <tex>B</tex>. В точках пересечения этих проводников находятся логические элементы “И”<tex>\&</tex>. Именно по этой причине умножители, реализованные по данной схеме, получили название матричных умножителей. 
==Схемная сложность==
Частичные произведения вычисляются за <tex>n</tex> шагов. Сложение с вычислением переносов включает <tex>n - 1</tex> шаг. Последнее сложение можно выполнить за <tex>O(\log n)</tex>.
Есть и более быстрые способы умножения двух чисел, например умножение с помощью [[дерево Уоллеса|дерева Уоллеса]], которое работает <tex>O(\log n)</tex>.
 
== См. также ==
*[[Дерево Уоллеса]]
*[[Двоичный каскадный сумматор]]
== Источники информации ==
[[Категория: Схемы из функциональных элементов ]]
 
 
== Смотри так же ==
*[http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%94%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE_%D0%A3%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%B0 Дерево Уоллеса]
172
правки

Навигация