[發(fā)明專利]一種全符號MSD快速加法器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410733847.0
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104503729A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭俊杰;沈戎;平先順
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06F7/50
• 分類號: G06F7/50
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種全符號MSD(冗余數(shù)字系統(tǒng))快速加法器。

背景技術(shù)

在2012年出版的《中國科學(xué)E輯：信息科學(xué)》第42卷第7期“三值光學(xué)計算機一種限制輸入一步式MSD加法器”一文中公開了一種限制輸入符號的一步式MSD加法器技術(shù)，但是該加法器僅可應(yīng)用于輸入符號包含0和1的數(shù)據(jù)，無法完全覆蓋三值光學(xué)計算機的0，1，-1三種符號。采用MSD數(shù)進行加法運算時，遵循中位變換原理：假設(shè)操作數(shù)a，b進行加法運算，取其中任意連續(xù)的三位，即a_ia_i-1a_i-2與b_ib_i-1b_i-2。經(jīng)過運算后，最終結(jié)果中第i位c_i的值將唯一確定，我們稱之為中位變換原理。

現(xiàn)有的文獻“三值光學(xué)計算機一種限制輸入一步式MSD加法器”中所描述的限制輸入符號的一步式加法器，其真值表如下表所示。

表1：限制輸入符號的3位中位變換真值表

表2：限制輸入符號的2位中位變換真值表

表1是根據(jù)中位變換原理推出的一步式加法運算中位變換真值表。表2是去除最低位a_i-2和b_i-2影響后的簡化真值表。當進行光路運算時，表中的1對應(yīng)縱向光，0對應(yīng)無光，-1對應(yīng)橫向光。對于表2而言，相鄰四個運算結(jié)果可以由一個子變換代替，因此限制輸入符號為0和1的一步式MSD加法器，可以拆分為兩個子變換V和子變換U。

表3：子變換V和U真值表

對于輸入的一對操作數(shù)(a_ia_i-1，b_ib_i-1)，首先判斷a_i和b_i的值是否相同，若值相同則進入相應(yīng)子變換V進行后續(xù)操作，否則進入子變換器U進行后續(xù)操作。之后，根據(jù)具體a_i-1和b_i-1的值確定輸出結(jié)果。例如，若a_ia_i-1為11，b_ib_i-1為01時，此時運算遵循表2左下角部分，a_i與b_i的值不同，即進入子變換U過程。進入子變換U后輸出為0，即無光態(tài)。

上述一步式加法器的光學(xué)運算采用偏振片-液晶-偏振片結(jié)構(gòu)。使用符號LC代表常不旋光液晶；H表示橫向類型的偏振片；V表示縱向類型的偏振片；LD表示光電轉(zhuǎn)換器，能將有光態(tài)的光轉(zhuǎn)化為電信號。任何邏輯運算都可以通過若干個偏振片-液晶-偏振片完成。

一步式MSD加法器相對于傳統(tǒng)三步式MSD加法器而言，大大提高了運算效率，節(jié)省了運算所花費的時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用現(xiàn)有的限制輸入符號的一步式MSD加法器特點，提供一種全符號加法器，使得其支持兩個同時包含三種符號的操作數(shù)進行運算，即當輸入操作數(shù)的符號包含0、1、-1時，構(gòu)造一種全符號的MSD快速加法器，大為提高運算效率，節(jié)省運算時間。

為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：構(gòu)造一種支持全符號輸入的變換器，利用其將操作數(shù)的輸入符號情況進行劃分(主要研究輸入符號包含0、1、-1的情況)，分別采用相應(yīng)的子變換進行運算處理，最終得到加法結(jié)果。可能存在的情況包括：

1、文獻中已考慮的限制輸入符號為0和1的情況

該方案在文獻“三值光學(xué)計算機一種限制輸入一步式MSD加法器”已經(jīng)詳細描述，并提出了子變換器V和子變換器U。

2、本發(fā)明考慮的限制輸入符號為0和-1的情況

根據(jù)中位變換原理，減少位數(shù)影響，化簡后提出了子變換A和子變換B，如表4。

3、本發(fā)明考慮的限制輸入符號為1和-1的情況

根據(jù)中位變換原理，減少位數(shù)影響，化簡后提出了子變換C，如表5。

表4：子變換A和B真值表

表5：子變換C真值表

4、本發(fā)明考慮的輸入符號同時包含三種符號0，1，-1的情況