三值光学计算机MSD迭代除法算法研究

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三值光学计算机是众多新型计算机中被理论和实验成功验证过、最接近实际应用的代表,它具有数据位众多、数据位可分组独立使用和各位的计算功能可重构三大特征。然而三值光学计算机硬件可提供的计算能力仍然很有限,更多运算需要依靠数学计算例程来实现。在最常用的算术运算——加减乘除中,除法的计算延时相比于其它初等运算要长很多,如何加快除法计算过程是计算机科学领域长期关注的一个课题。传统电子计算机面临着许多技术瓶颈,而三值光学计算机依靠它的三大特征表现出不同于电子计算机的特色,能够满足人们目前追求的计算能力,成为加速除法算法的有力工具。本文首先建立了以MSD数字为基础的除法迭代算法的理论和实现方法,详细讨论了这种除法例程需要的数据位数、对处理器的重构策略、与三值光学计算机监控软件各部分的协作方式、迭代次数、商的小数点位置等,并对这一除法例程的完整运行过程作了详尽描述。随后又论述了对该例程进行的三个重要改进,形成了速度更快且占用更少硬件资源的新例程。文中给出的模拟实验证实了该例程的有效性,对比实验表明三值光学计算机具有比电子计算机更强大的除法运算能力。本文的主要创新点有:1、首次建立了三值光学计算机的MSD迭代除法计算例程。该例程将被纳入三值光学计算机的底层软件,作为一个软件模块被用户调用。2、首次在计算机中采用工程和生活中的有效数字位数表示原始数据和计算结果的数据位数,并据此确定计算例程的迭代次数。在所研究的除法例程中对这一新方法进行了实践,在合理确定用户所需数据位数方面获得满意效果。3、在除法例程中实现了按位分配数据位资源的技术。
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