Устройство для извлечения корня

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее управляемый делитель частоты, счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, делитель частоты, причем выходы счетчика являются выходами устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет получения возможности извлечения корня пятой степени, в него введены первый, второй и третий формирователи импульсов, второй делитель частоты , второй управляемый делитель частоты, накапливающий сумматор, третий и четвертый элементы И, элемент задержки, причем вход устройства соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходы которого соединенысоответственно с первой группой информационных входов второго управляемого делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соедине на соответственно с выходами накапливающего сумматора и первой группой информационных входов первого управляе.мого делителя частоты, вторая группа инфор.мационных входов которого объединена соответственно с выходами первого делителя частоты , вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера , вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход - с выходом первого управляемого де тителя частоты, в.ход элемента за держки соединен с выходо.м второго элемен та И и входом сброса первого триггера. информационный вход первого триггер;; о соединен с выходом второго формирователя (Л импульсов, с входом записи второго управляемого делителя частоты, с входом запич с первого управляемого делителя частоты, с входом записи накапливающего сумматора , информационные входы которого сое дияены соответственно с выходами счет чика, инверсный выход первого триггеру соединен с первым входом четвертого э,лео о мента И, второй вход которого соединен с входом устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго управляемого делителя частоты и входом ретьего формирователя импульсов, выход со которого соединен с вторым входом третьеос го элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом счетчика, входом второго формирователя импульсов и выxoдo устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3 5ц б 06 F 7/552

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 346659! /18-24 (22) 08.07.82 (46) 15.12.83. Бюл. № 46 (72) В. В. Шумаев и В. А. Иванов (71) Марийский политехнический институт им. М. Горького (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 691848, кл. G 06 F 7/552, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 744558, кл. G 06 F 7/552, 1978 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее управляемый делитель частоты, счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, делитель частоты, причем выходы счетчика являются выходами устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет получения возможности извлечения корня пятой степени, в него введены первый, второй и третий формирователи импульсов, второй делитель частоты, второй управляемый делитель частоты, накапливающий сумматор, третий и четвертый элементы И, элемент задержки, причем вход устройства соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходы которого соединены соответственно с первой группой информационных входов второго управ„„SU„„1061138 А ляемого делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соедияе на соответственно с выходами накапливающего сумматора и первой группой информационных входов первого управляемого делителя частоты, вторая группа информационных входов которого объединена соответственно с выходами первого делителя частоты, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход — с выходом первого управляемого делителя частоты, вход элемента задержки соединен с выходом второго элемев та И и входом сброса первого триггера. информационный вход первого триггер;: ф соединен с выходом второго формирователя импульсов, с входом записи второго управляемого делителя частоты, с входом запи и первого управляемого делителя частоты, ( с входом записи накапливающего cóììÿòî ра, информационные входы которого соединены соответственно с выходами счетчика, инверсный выход первого триггера соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен входом устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго управляемого делителя частоты и входом

"ретьего формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом третье- р го элемента И, выход четвертого элемент".

И соединен с входом счетчика, входом второго формирователя импульсов и выходом устройства.

1061138

У тройство (носится к цифровой вычислительной технике и может найти применс ие в .-.ппаратурной реализации операции вычисления корня пятой степени в управляющих и вычислительных системах, а также в генераторах сложных сигналов, изменяющихся по определенному закону.

Известно устройство для извлечения корня пятой степени, содержащее пять сумматоров-вылислителей, пять регистров сдвига, четыре блока умножения на коэффициенты, блок формирования констант, блок сравнения и блок управления (1).

Однако данное устройство не может выделять из импульсной последовательности импульсы и, где и =1, 2, 3, ..., кроме того, оно сложно в реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для извлечения квадратного корня, содержащее управляемый делитель частоты, счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, делитель частоты, причем выходы счетчика являются выходами устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И (2).

Недостатком известного устройства является невозможность извлечения корня пятой степени.

Цель изобретения — расширение облас ти применения устройства за счет извлечения корня пятой степени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены первый, второй и третий формирователи импульсов, второй делитель частоты, второй управляемый делитель частоты, накапливающий сумматор, третий и четвертый элементы И, элемент задержки, причем вход устройства соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходы которого соединены соответственно с первой группой информационных зходов второго управляющего делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соединена соответственно с выходами накапливающего сумматора и первой группой информационных входов первого управляемого делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соединена соответственно с выходами первого делителя частоты, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход— с выходом первого управляемого делителя частоты, вход элемента задержки соединен с выходом второго элемента И и входом сброса первого триггера, информационный вход первого триггера соединен с выходом второго формирователя импульсов, с Входом записи второго управляемого делителя частоты, с входом записи первого управляемого делителя частоты, с входом записи

5 накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены соответственно с выходами счетчика, инверсный выход первого триггера соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход котоtQ рого соединен с входом устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго управляемого делителя частоты и входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с вторим входом третьего элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом счетчика, входом второго формирователя импульсов и выходом устройства.

На чертеже представлена схема устройства для вычисления корня пятой сте 0 пени.

Устройство содержит формирователи 1—

3 коротких импульсов, элементы И 4 — 7, делитель 8 на десять, делитель 9 на два, управляемые делители 10 и 11, триггеры

12 и 13. с раздельными входами, накапливаюший сумматор 14,элемент 15 задержки, двоичный счетчик 16, вход 17 устройства, выход 18 в число-импульсном коде устройства, выход 19 в параллельном коде устройства.

В основу алгоритма работы устройства положено итерациональное выражение, полученное после несложных преобразований:

n — (и — 1) =5п(п — 1) (п(п — 1) +1) +1, (1) где п=1, 2, ...

35 Если учесть, что произведение n(n — 1) j2 является суммой (п — 1) -х членов арифметической прогрессии вида а; = а, + ц, при а, =0 и g=1, т. е. — Я: — = i, то можно .! записать:

n — (и — 1) =2X5 i(2 Р, i+1) +1 или п — (п — 1) =10у i (2g i+1) +1 (2).

Будем считать, что п =m, тогда итерациональное выражение (2) может быть использовано для построения устройства. осушествляюшего вычисление и = (11гп) где

45 () — целая часть числа.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все разряды двоичного счетчика 16, первого и второго управляемых деталей 10 и 11, накапливаюшего сумматора 14 установлены в нулевое сос тояние. Триггеры 12 и 13 с раздельными входами также установлены в нулевое состояние. На прямом выходе триггера 13 и на первом входе элемента И 14 — нулевой

55 уровень, на инверсном выходе триггера 13 и на первом входе элемента И 7 — логическая «1». Первый входной импульс положительной полярности проходит на вы1061138

3 ход 18 через элемент И 7 и поступает на вход двоичного счетчика 16, записывая в него единицу. Импульс, сформированный по спаду входного, поступает на тактируемый вход накапливаюгцего сумматора 14, в котором записывается единица (0+1=1) на записывающие входы управляемых делителей 10 и 11, коэффициент деления которых становится равным единице, и на вход установки единичного состояния триггера 13.

Формирователь 3 импульсов по спаду входного импульса служит в качестве временной задержки на время, равное длительности входного импульса, необходимое для работы двоичного счетчика 16 и накапливаюшего сумматора 14. На известном выходе триггера 13 и на входе элемента И 7— нулевой уровень. Элемент И 7 закрыт, элемент И 4 открыт. Импульсы, сформированные по спаду входных импульсов устройства формирователем 1, поступают на делитель

8 на десять, который выделяет десятый импульс. Этот импульс проходит через управляемый делитель 10 с коэффициентом деления равным единице, через формирователь 2 и открытый элемент И 5 поступает на счетный вход делителя 9 на два, который пропустит на выход только второй из своих входных импульсов или первый из входной импульсной последовательности устройства. Этот импульс проходит через управляемый делитель 11, с коэффициентом деления, равным единице, и устанавливает триггер 12 в единичное состояние.

При этом элемент И 5 закрывается, а элемент И 6 открывается и пропускает на выход следу юши и импульс, который будет тридцать первым из входной импульсной последовательности. Этот импульс устанавливает триггер 13 в нулевое состояние, а через время, заданное элементом задержки 15, 4 устанавливает триггер 12 также в нулевое состояние. При этом элементы И 4 и 6 закрываются, а элементы И 5 и 7 открываются, последний из которых пропускает на выход 18 устройства следующий импульс

5 из входной импульсной последовательности,порядковый номер которого будет тридцать вторым (25 =32).

Таким образом, в соответствии со структурой выражения (2) двоичный счетчик 16

10 совместно с накапливаюшим сумматором 14

ll-! осуществляет вычисление членов х i, .еХ литель 8 на десять совместно с управляемым делителем 10 осуществляет вычисление 10 и-I 5; i, делитель 9 на два совместно с управ-с ляемым делителем 11 осушествляет вычис15 ление 2 „ Е, триггер 12 совместно с элементом И 6 добавляют единицу (2Q i+1), а триггер 13 совместно с элементом И 7 пропускают только те импульсы входной последовательности, номера которых представляют значения пятой степени целого числа. Результат вычисления снимается в виде число-импульсного кода с выхода 18 устройства,в виде параллельного двоичного кода с выходов 19 устройства.

25 В предлагаемом устройстве выходные импульсы равны по длительности входным и для обеспечения работы устройства без сбоев необходимо, чтобы период следования импульсов входной последовательности удовлетворял отношению Т „ъ 5 l, +Lqр, 0 где 1о — максимальное время задержки распространения используемых логических элементов, р — длительность импульса. вырабатываемая формирователем 3 и определяемая максимальной длительностью переходных процессов в накапливающем сумматоре 14 и в управляемых делителях

10 и 11.

Составитель Л. Горская

Редактор К. Волошук Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 10041/5! Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4