Вычислительное устройство

 

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй счетчики, :первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счет-; чика соединен с импульсным входом i-ro элемента И первой группы,где 1-количество разрядов первого и вто . рого счетчиков,потенциальный вход которого подключен к выходу стасянего разряда второго счетчика,выходы элементов И первой, и второй групп соединены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ,о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения функций вида 1Г к-х И ч, и снижения аппара - - , Ъ тпо :Турных затрат,В него Дополнительно :введены реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор , генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго ;элемента ИЛИ соединен с первЕлт вхо1деал первого и второго элементов И, I выходы которых подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам .реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом выЧитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счет-, чика, вход управления устройства соединен с установочным входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы, $ импульсный вход которого подключен $ к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу установки .второго триггера, прямой выход кото- 5 (рого соединен со вторым входом третьего элемента И и с первым входом э четвертого элемента И,выход которого : /подключен ко второму входу треть вго X) элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента и; третьим входом третьего элемента И и первым о: входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу {Четвертого элемента ИЛИ, выход котоiporo соединён с информационным входом второго счетчика, выход первого . элемента ИЛИ подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четjsepToro элемента ИЛИ,прямой зыход Iпервого триггера соединен со вторыми Iвходами первого,четвертого и шестого элементов И и через формирователь импульса с управляющи ш входгми перjBoro и второго счетчиков, информациюнный вход устройства подкл йчен ко

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) G 06 F 7/556

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3540217/18-24 (22) ll ° 01.83 (46) 15.03.84. Бюл. Р 10 (72) A.Ñ.Витер, В.Б.Дудыкевич, A.Â.l(îçàêîâ, В.И.Отенко, О.В.Старостенко и З.М.Стрилецкий (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ô 454552, кл. G 06 F 7/52, 1974.

2. Данчеев В.П. Цифрочастотные вычислительные устройства. М., Энергия, 1976, с. 49 (прототип) .. (54) (57) ВЫЧИСЛИТЕЛЪНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй счетчики, первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счет чика соединен с импульсным входом

l-го элемента И первой группы,где

1-количество разрядов первого и вто . рого счетчиков, потенциальный вход ко. торого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика, выходы элементов И первой, и второй групп соеди-. нены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ,о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения функциональных воэможностей за счет воспроизведения функций вида а х (Г,„.>el>ill« =-е Ви —,и снижения аппара т Ъ щ„

;турных затрат,в него дополнительно

:введены реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго ,элемента ИЛИ соединен с первыми вхо.:дами первого и. второго элементов И, ;выходы которых подключены соответ- ственно к вычнтающему и суммирукщему входам .реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом выЧитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счет-. чика,.вход управления устройства соединен с установочным входом пер-. вого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы,< импульсный вход которого подключен Е к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу. установки

1 второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом треть его элемента И и с первым входом .четвертого элемента И, выход которого -. подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента И; третьим входом третьего элемента И и первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход кото.

:рого соединен с информационным входом

:второго счетчика, выход первого .элемента ИЛИ подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом чет:вертого элемента ИЛИ,прямой выход первого триггера соединен со вторыми, входами первого, четвертого и шестого элементов И и через формирователь импульса с управляющими входами перI вого и второго счетчиков, информационный вход устройства подключен ко

1080.1 37

О К Х 4 — wа6t а1Ь а х шО

35 вторым входам вычитателя и пятого элемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сброса второго триггера, выход генератора опорной частоты подключен к третьему

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых систем управления, в качестве специализирован. 5 ного вычислителя, входящего в состав устройств ., автоматики, управления и контроля.

Известно частотно-импульсное устройство для возведения в степень, 19 содержащее двоичный делитель, схему выделения периода, схему управления, умножитель, два реверсивных счетчика схемы И и ИЛИ, счетчик степени, ключи. набора возводимой степени N.

Недостатком устройства является его сложность и невозможность воспроизведения функции вида U = к ха Ь

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вычислитель" ному устройству является устройство для воспроизведения степенной зависимости y= х с цифровым регулируемым показателем, содержащее информационный вход, первый, второй, третий, четвертый,и пятый счетчики, регистр управляющего кода, схему сравнения кодов, первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, счетчик-делитель.

Однако известное устройство воспроизводит только функции с целочисленным показателем степени,и не .воспроизводит функции вида

К недостаткам этого устройства относятся также большие аппаратурные затраты.

I 40

Целью изобретения является расши-. рение функциональных возможностей за счет воспроизведения функций (ида в=к х и =-е Ь вЂ” и снижение аппа«1Ь а Х

Ь о 45 ратурных затрат., Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройст- . во, содержащее первый и второй счетчики, первую и вторую группы элементов Й, первый и второй элементы

ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счетчика соединен с импульс-, входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора. ным входом i-го элемента И первой группы, где i-количество разрядов первого и.второго счетчиков, потенциальный вход которого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика, выходы элементов И первой . и второй групп соединены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ, введены дополнительно реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго элемента

ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно ,к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, вход управления устройства соединен с установочным входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы, импульсный вход которого лодключен к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу установки второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента И, третьим входом третьего элемента Й и первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход котоI рого соединен с информационным входом

1080137 второго счетчика, выход hepsoro элемента ИЛИ подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера соединен со вторыми 5 входами первого, четвертого и шестого элементов И и через формирователь импульса с управлякщими входами первого и второго счетчиков, информационный вход устройства подключен ко вторым входам вычитателя и пятого элемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сброса второго триггера, выход генератора опорной частоты подключен к третье- 15 му входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора. l

На фиг. 1 представлена структур1 ная схема вычислительного устройства

1 на фиг. 2 — структурная схема вычи- тателя.

Вычислительное устройство содержит информационный вход 1 устройства, 25 управляющий вход 2 устройства, реверсивный счетчик 3, первый и второй счетчики 4 и 5, первую и вторую группы элементов И б и 7, первый, второй, третий и четвертый элементы

ИЛИ 8-11 первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы

И 12 - 17,. первый и второй триггеры

18 и 19, вычитатель 20 с вторым 21 и первым входами 22 и выходом 23, 35 генератор опорной частоты 24, формирователь 25 импульса, коммутатор 26 с первой и второй группами входов

27 и 28, установочные входы второго счетчика 29 ° 40

Вычитатель (фи г. 2) содержит

9 -триггер 30 и элемент ИЛИ 31. абота импульсного вычитателя поясняется временными диаграммами (фиг. 2) .

Вычислительное устройство работает следующим образом.

В начальном состоянии триггеры

18 и 19, реверсивный счетчик 3, счетчики 4 и 5 находятся в нулевом состоянии

Импульсная входная последовательность Х, поступающая на вход 1 через элемент И 16 и элемент ИЛИ 11, поступает на информационный вход счетчика 5. После поступления на вход ,устройства а4 импульсов (Ф4-коэффи.циент пересчета счетчиков 4 и 5), ;счетчик 5 вновь обнуляется, на вы .ход переполнения счетчика 5 поступает импульс переполнения, который 60 устанавливает триггер 19 в единичное состояние. Сигнал с выхода триг гера 19 разрешает прохождение импульсов через элемент И 14 и элемент

ИЛИ 10, на информационный вход счет- 65 чика 4. В счетчике 5 формируется текущее значение числа Хл, которое с учетом пропуска первых rn4нмпульсов связано с входной импульсной последовательностью Х следукхцим соотношением

\ о

Ч=,„,„

Прдставив в выражение ние Хл из выражения (1), (4) (4) значеполучим =" — „ах. (5)

Проинтегрировав выражение (5) с учетом пределов интегрирования, получим текущее значение числа у в счетчике 4

Ч х

q/ =,Е.( о

" 4 (6) Окончательно

Ч=4- . — (7) х

Й это же время управляющим сигналом с выхода триггера 18 на выходы коммутатора 26 передается с первой группы входов 27 код числаа .Выходы коммутатора управляют двоичным умножителем частоты, состоящим иэ счетчика 4,группы элементов 7 и элемента

ИЛИ 9.

Приращение dq импульсной последовательности у„поступайицей на счетный вход счетчика 4, вызывает на выходе элемента 9 приращение дл), импульсной послецовательности у, где т 2, причем н14 количество разрядов (выходов) коммутатора. х,=х-ь, . (1)

Счетчик 5 разрядными выходами управляет двоичным умножителем частоты, состоящим из счетчика 4, группы элементов И б и элемента ИЛИ 8.

ПриращениедЧ импульсной последовательности у, поступающей на счетный вход счетчика 4 с выхода 23 вычитателя 20 через элемент И 14 и элемент ИЛИ 10, вызывает на выходе элемента ИЛИ 10 приращением импульс.ной последовательности 2 = Ч.

Хл (2)

Однако приращением импульсной последовательности у определяется разностью приращений d x и dz, импульсных последовательностей Х и Z соответственно у=а. -а.. (3)

Из выражений (2) и (3) 1080137

Ч=

Q Х о

| (13) или

J1 j2 (14) илн

Ц .nl ° ц=и Е (17) <.ь —"

Ъ Юо (18) или (19) 50 р Ч2

alb и (20) 55

Импульсная последовательность у,через элемент И 13 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 3.

Проинтегрировав выражение (8) и подставнв значение У из выражения (7),можно записать значение числа у, в реверсивном счетчике 3

По окойчании импульсной последовательности Х на управляющий вход 2 устройства поступает управляющий импульс, который устанавливает триггер 15

18 в единичное состояние. При переходе триггера 18 из нулевого в единичное состояние на выходе формирователя 25 импульса появляется короткий импульс, который обнуляет счетчик 4 и записывает в счетчик 5 с установоч-20 ного входа 29 код числа „.

После установки триггера 18 в единичное состояние управляющий сигнал на входе коммутатора 26 меняется и на выходах коммутатора 26 устанав- 25 ливается код числа b записанный на второй группе входов 28.

Далее работа устройства происходит следующим образом.

От генератора 24 импульсная после-30 довательность у через элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 поступает на вход счетчика 4.

Приращение dg< импульсной последовательности )< вызывает на выходе 35 ,элемента ИЛИ 8 приращение du имлульсйой последовательности и, поступающей через элемент И 17 и элемент

ИЛИ 11 на информационный вход счетчика -5. 40

На разрядных выходах счетчика 5 устанавливается управляющий код двоичного умножнтеля, состоящего из счетчика 4, группы элементов И 6 и элемента ИЛЙ 8.

Приращение du равно и

du =- —ù,3LI1. (10)

Проинтегрировав выражение (10) с учетом пределов интегрирования, получим текущее значение числа ll в счетчике 5

Приращением j< импульсной последовательности у одновременно вызывает приращениедч импульсной последователь- ности ч на выходе элемента ИЛИ 9дч * — ЙЧ 2 ° (12)

Импульсная послед(овательность Y поступает через элемент И 12 на вычи-. .тающий вход реверсивного счетчика 3. g5

При поступлении на вход реверсивного счетчика 3 количества импульсов, равного числу у,, зафиксированному ранее согласно выражению (9) в реверсивном счетчике 3, реверсивный счетчик 3 обнуляется и сигналом с выхода обнуления этого счетчика-триггер 19 устанавливается в нулевое состояние, которое запрещает дальнейшее поступление импульсной последовательности у от генератора 24 через элемент И

15 и элемент ИЛИ 10 на вход счетчика

4. В этот момент процесс вычисления закончен.

Окончательно проинтегрировав выражение (12) с учетом пределов интегрирования, получим

Найдем q из выражения (14) Itl y

Jg* )Ъ У, (15)

Подставив выражение (15) и (11) получим

0 N< Ч1

8n — = — — (16)

Ile Ъ Hlo

Подставив в выражение (17) значение, из выражения.(9), получим значение числа U, зафиксированное в счетчике 5 по окончании вычисления

Поскольку числа ho м() а и Ъ константы, то выражение (19) можно записать в следующем виде:

ebb где К.по, В счетчике 4 после окончания вычислений .фиксируется число у .

С учетом выражений (15) и (9) можно записать

a x

3 =b o ", (21) Таким образом, введение в состав устройства укаэанных узлов н измене1080137 ние связей позволяет вычислять функ1 ции вида Ч=кх (" н у2=ьщ.Ь вЂ” õ исни о жает аппаратурные затраты.

Технико-экономические преимущества предлагаемого вычислительного устройства по сравнению с базовым обьектом, в качестве которого принят прототип, следующие. Во-первых, пред лагаемое вычислительное устройство реализует степенную функцию с любым показателем степени, в то время как базовый объект способен возводить только в целую степень. Во-вторых, помимо воспроизведения степенной функции, предлагаемое устройство дополнительно воспроизводит логарифмическую зависимость. В-третьих, уменьщаются аппаратурные затраты.

Согласно расчету предлагаемое изобре-. тение позволяет уменьщить относитель-

" но базового объекта себестоимость !

О íà l2,8% за счет комплектующих ,:изделий.

1080137

Составитель A.Øóëÿàîç

Техред A,Ач Корректор A. Зимокосов, Редактор С.Тимохина юВ ю ВЭ ВО

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ЮЮ Ф Ч

Заказ 1339/49 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д.4/5