Високопродуктивні Компоненти Апаратних Багаторозрядних Спецпроцесорів Сумування Та Перемноження Двійкових Чисел

Abstract

Акцентована актуальність вирішення проблеми пріоритетного удосконалення функціонально-обчислювальних компонентів мікроелектроніки арифметико-логічних пристроїв (АЛП) сучасних суперкомп’ютерів. Показано, що у структурах АЛП операції типу: порівняння, мультиплексування та додавання впливає на граничну продуктивність АЛП. Обгрунтовано, що математичні операції додавання, накопичення сум, перемноження та ділення є визначальними для забезпечення гранично високої швидкодії векторних та скалярних комп’ютерів. Метою роботи є розробка нових алгоритмів обчислень та мікроелектронних структур співпроцесорів багаторозрядних АЛП, які характеризуються гранично мінімаксними параметрами швидкодії, апаратної та структурної складності. Такі високопродуктивні співпроцесори широко застосовуються у якості компонентів АЛП при реалізації алгоритмічно-складних обчислень статистичного, кореляційного, спектрального, кластерного та ентропійного аналізу. Максимально-швидкодіючі співпроцесори перемноження та накопичення цифрових даних з властивостями криптозахисту телекомунікаційних каналів, ефективно застосовуються в умовах військових операцій та сучасного інформаційного фронту. Наприклад, у безпілотних літальних апаратів, наземних пускових установках та процесорах систем протиповітряної оборони. Викладені пріоритетні напрямки покращення системних характеристик мікроелектронних компонентів процесорів АЛП векторних та скалярних суперкомп’ютерів. Систематизовані структури комбінаційних та синхронізованих однорозрядних двійкових суматорів з характеристиками мінімальної апаратної складності та максимальної швидкодії. Викладені теоретичні основи бінарної двійкової арифметики. Запропонована нова структура високопродуктивного матричного перемножувача згідно алгоритму Бута, який характеризується підвищеною швидкодією у порівнянні з відомими структурами. Обгрунтовані перспективні напрямки подальшого розвитку та покращення базових характеристик досліджуваного класу компонентів обчислювальної техніки.