Время-импульсное вычислительное устройство

 

1. ВРЕМЯ-даШУЛЬСНОЕ ВШИС-ЛИТЕЛЬНОЁ УСТРОЙСТВО по авт.Св. 886008, о т л и чающееся тем, что, с целью расиярения класса решаемых задач путем обеспечения возможности вычисления скалярного произведения п-мерных векторов, в него дополнительно введены линия задержки, (п-1) генераторов экспоненциального напряжения, (п-1) компараторов и преобразователь время код , выход которого является цифровым выходом устройства, а п входов ;подсоединенык выходам соответствуюидах п компараторов, вход линии задержки подключен к BTopoMj входу устройства , а ее :(п-1) выходов соединены с входами запуска соответствуюэдих (п-1) генераторов экспоненциаль- - . ного напряжения, подключенных выходами к первым вхрдам (n-l) дополнительньох компараторов, вторые входы - которых, объединены и соединены с | вторым входом компаратора. (О

(1% Ol) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗаЭ а 06 0 7 16.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

)i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 886008 (21) 3409600/18-24, (22 ) 23 ° 03.. 82 (46) 07,08 .83. Бюл. В 29 (72) В.Ф. Бардаченко, Г.И..Грездов, Ю.В. Королев, И.И. Митасов, В.В. Нестер и Г.Е. Пухов .(53) 681,3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельатво СССР

Р 886008 кл. G 06 0 7/161, 1981 (прототип). (54)(57) 1. ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО по авт.св.

:Р 886008, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем обеспечения воэможности вычисления скалярного произведения и-мерных векторов, в него дополнительно введены линия задержки, (n-1) генераторов экспо ненциального напряжения, (n-1) компараторов и преобразователь время-код,. выход которого является цифровим выходом устройства, à и входов подсоединены к выходам соответствую.щих и компараторов, вход линии за- держки нодключен к второму входу устройства, а ее, (и-1) выходов соеди» нены. с входами запуска соответствуюцих (n-1) генераторов экспоненциаль- . ного напряжения, подключенных выходами к первым вхсдам (n-1 ) дополнительных компараторов, вторые входы .которых объединены и соединены с Е

O вторим входом компаратора.

1034049 пульсов.

2. Устройство по п. 1, о т-и ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь время - код содержит элемент ИЛИ, входы которого являются входами преобразователя, элемент И, генератор импульсов и счетчик, выход которого является выходом преобразователя, а вход подключен к выходу элемента И, подсоединенного двумя входами соответственно к выходу элемента ИЛИ и к генератору импульсов. 4

Изобретение относится к аналоговой и гибридной, вычислИтельной технике и может быть использовано в устройствах с промежуточным времяимпульсным представлением информации.

По основному авт.св. 9 886008 известно время-импульсное вычислительное. Устройство, содержащее первый и второй генераторы экспоненциального напряжения, запускающие входы которых являются соответственно первым и вторым, входами устройства, выход первого генератора экспоненциального напряжения соединен с входом запоминающего элемента, а выход второго — с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, управляющий вход которого соединен с вторым входом .устройства; выход компаратора является выходом устройства, входы регулирования постоянных времени генераторов экспоненциального напряжения являются дополнительными входами устройства (13.

Известное устройство решает ограниченный класс задач. Так например, с помощью одного известного времяимпульсного вычислительного устройства невозможно реализовать сумму парных произведений, скалярное произведение двух векторов и другие групповые алгебраические операции. Использование для этой цели нескольких известных устройств приводит к избыточности затрачиваемых аппаратных средств.

Цель изобретения - расширение клас са решаемых задач путем обеспечения возможности вычисления скалярного произведения и-мерных векторов, а также повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что время-импульсное вычислительное устройство дополнительно содержит линию задержки, (и-1) генера торов экспоненциального напряжения, (и-i) компараторов и преобразователь

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, преобразо- ватель время-код содержит элемент

ИЛИ, счетчик и распределитель, вход которого подключен к генератору импульсов., и и. элементов И, первые, входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя, вторые входы являются входами преоб-, разователя, а выходы подсоединены к входам элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу счетчика.

2 время - код,выход которого является цифровым выходом устройства, а п входов подсоединены к выходам соответствующих и компараторов, вход линии задержки подключен к второму входу устройства, а ее (n-1) выходов соединены с входами запуска соответствующих (и-1) генераторов экспоненциального напряжения, подключенных выходами к первым входам (n-1) дополнительных компараторов, вторые входы которых объединены и соединены с вторым входом компаратора.

Преобразователь время - код содержит элемент ИЛИ„ входы которого являются входами преобразователя, эле» ,мент И, генератор импульсов и счетчик, выход которого является выходом преобразовател;,:., а вход подключен к выходу элемента И, подсоединенного двумя входами соответственно к выходу элемента ИЛИ и к генератору имДля повышения быстродействия преобразователь время-код содержит элемент ИЛИ, счетчик и распределитель, вход которого подключен к генератору импульсов, и п элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя, втоЗО рые входы являются входами преобразователя, а выходы подсоединены к входам элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу счетчика.

На фиг. 1 изображена функциональная схема время-импульсного вычислительного устройства; на фиг. 2 и 3 варианты исполнения преобразователя время - код; на фиг. 4 - временные диаграммы сигналов, характеризующие.

40 последовательный режим работы устройства; на фиг. 5 - то же, параллельный режим работы; на фиг. б временные диаграммы сигналов, пояс.няющие работу преобразователя времякод (согласно п. 3 формулы изобре45 тения).

Устройство:..содержит первый вход

1, второй вход 2,генераторы 3,31,..., 1034049...,3 экспоненциального напряжения, запоминающий элемент 4, компараторы 5 — 5и, .линию б задержки с входом б и выходами б - 6, а также преобразователь 7 время - код с входами 7 - 7 . Преобразователь 7 время — код содержит элемент ИЛИ 8, элементы И 9,91,...,.9, генератор10 импульсов, счетчик 11 и распределитель 12. Генераторы 3,3,...,3 экспоненциального напряжения содер- 10 жат регулируемые RC- или L-элементы постоянных времени, определяющих крутизну напряжения экспоненциальных разверток. Входы регулирова-. ния RGL-элементов или их электрон- 15 ных аналогов (квазианалогов) являются .цополнительными входами устройства.

Операция вычисления скалярного произведения двух векторов 20 (х,у) = r х у. ;(1) .1 1! где х. и у. — соответствующие компо1 -Ф. ф ненты векторов х и у, 75 . является универсальной в вычислительной технике. Известно, что построение однородной вычислйтельной среды возможно на основе Функциональных модулей, реализующих операцию !(1} при условии оротогональности векторов 2 .и . В этом случае k-я компо"-. нента вектора определяется выражением (2)

Л=1,1М к;у.

К кк фуйкционапьные модули, выполняющие операции (1},и (2), йринято на-зывать скаляторами., 40

-Устройство может работать в последовательном и параллельном режимах. Цикл работы устройства начинается с приходом запускающего импульса на вход 1 (фиг. 4 или 5). 45

В этот момент производится запуск генератора 3 экспоненциального напряжения. Через интервал времени на входе 2 устройства появляется импульс, по которому мгновенное зна- . 0 чение экспоненциального напряжения на выходе генератора. 3 фиксируется и запоминается на время длительности цикла с помощью запоминающего элемента 4. Это запомненное напря-жение является .опорным напряжением

П„д для всех и компараторов.

В последовательном режиме (Рйботы устройства (фиг. 4) сигналом на входе 2 одновременно запускаются гене- ратор ЗА экспоненциального напряже- 60 ния и линия б задержки. Напряжение генератора 3, экспоненциального напряжения сравнивается компаратором

5, с опорным напряжением U01,. На выхо- де компаратора 5< формируется прямоугольный импульс напряжения длительностью Т, который подается на вход

71 преобразователя 7.время — код.Че рез интервал времени, превосходящий максимально возможное значение Т„, на выходе 6 линии 6 задержки появляется импульс, запускающий генератор

32 экспоненциального напряжения. да-. лее процессы повторяются в последо- вательности, описанной для первого канала устройства. Благодаря линии б задержки, обеспечивающей последо вательное во времени появление импульсов на ее выходах 6z - б 1, последовательно срабатывают все п каналов устройства и появляются импульсы Т„ — Т1 на входах 7 — 7» преобразователя 7 время вЂ, код.

Эксноненциальное напряжение на выходах генераторов 3 имеет .вид. и1 (t) = Ее

-а tR1C1 (3) где Е --амплитуда экспоненциальногс напряжения ;

R С - параметры регулируемых

ВС-цепей, определяющих крутизну напряжения.

Длительность импульсов Т на вы1 ходах компараторов 51 определяется ,как

T. — Б1 Cj (4)

В,.С 01 где 8 С вЂ” параметры RC-цепи генерао о тора 3 экспоненциального напряжения;

- длительность входного временного интервала.

В преббразователе 7 время — код (фиг. 2), приемлемом для последовательного режима работы устройства, сигналы T„ « n каналов объединяютея с помощью элемента ИЛИ 8, заполняются высокочастотной последовательностью импульсов генератора 10 с помощью элемента И 9, затем поступают на счетчик 11. Счетчик- 11 выполняет цифровое суммирование длительностей импульсов, поступивших на вхоцы 7 — 7 преобразователя 7 время - код за время одного цикла, в конце цикла в счетчике будет содержаться цифровое отображение величины

1 . к с;. и,с, Можно ускорить процесс вычисления скалярного произведения в устройстве, используя параллельный режим его работы и выполнив преобразова-. тель 7 время-код по схеме, изображенной на Фиг. 3. Параллельный режим работы устройства иллюстрируют временные диаграммы, изображенные на фиг..5. Работа блоков 3, 3„, 4 и не отЛичается от работы их в после1034049

72

7>

7ë довательном режиме. По сигналу на входе 2 устройства одновременно запускаются генераторы 3 - 3 экспоненциального напряжения, прй этом линия б задержки не нужна (или ее задержка должна быть пренебрежимо мала). На 5 выходах компараторов 5 -. 5„ одновременно появляются импульсы Т » Tg соответствующей длительности, которые в преобразователе 7 время-код заполняются с помощью элементов И,91 - 9„ iO несовпадающими во времени последовательностями импульсов. Такие последовательности импульсов создаются на выходах распределителя 12, получающего импульсы от генератора 10 15 (фиг. 6). На выходе элемента ИЛИ 8 объединяются импульсные последовательности с выходов элементов И

9 - 9р и подаются на вход счетчика

11. Поскольку ни один импульс на вхо.2О де счетчика 11 не перекрывается- во времени с другими импульсами, в счетчике 11 одновременно просуммируются цифровые значения интервалов времени Т вЂ” Тп. Результат суммирования определится. по. формуле (5) .

Обозначая в формуле (5 ) R „=х, С„- = у,, а 1„ /H>C< = const, получим решение уравнейия(1). Если обозначить х < Ro u Q /Co — const р чис» ло в счетчике 11 будет соответствовать величине у, определяемой уравнением (2). Таким образом, время-импульсное вычислительное устройство может использоваться для определения скалярного произведения двух и-мерных векторов.

Технико-экономический эффект от использования устройства заключается в простоте и минимальных затратах аппаратных средств. При увеличении размерности векторов на одну компоненту достаточно добавить к устройству один аналоговый компаратор и генератор э»кспоненциального напряжения (управляемая RC-цепь с ключом). При этом достигается точность и гибкость структуры, так как используемые в качестве входных величин RCL-параметры могут снимать ° ся непосредственно с датчиков анализируемых процессов беэ предвари« тельного преобразования и запоми нания информации.

1034049

+9@

4Ъг. Ф, Ф»: - .. -;;:, БНИИПИ Закан 5627/Ы

Тнр@ж 70б Подписное

1 юа ° »ав фри g Филиал ППП "Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, .4