Цифровой масштабный преобразователь
ЦИФРОВОЙ МАСЖАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий входной и выходной сдвигатели, блок маскирования , дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования управляющие, входы которых соединены с входами соответственно двоичного порядка длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя,входы опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого .соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходом дешифратора, выход блока маскирования соединен с информационньш входом выходного сдвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора,выходы первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами i сумматора, выход которого соединен с выходом преобразователя, отли (П чающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повьш1ения точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два, вход деш
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) ЗШСО F
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ j
/ (21) 3416086/18-24 (22) 26.03.82 (46) 15.04.84. Бюл. II 14 (72) В.И. Жук, А.А. Савостьянов и Б.И. Шитиков (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Смолов В.Б., Фомичев В.С.
Аналого-цифровые и цифро-аналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л., "Энергия", 1974, с. 196.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 857980, кл. G 06 F 7/548, 1979 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ МАСШТАБНЪ|Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной и выходной сдвигатели, блок маскирования, дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования управляющие
I входы -которых соединены с входами соответственно двоичного порядка
I длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя,входы .опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого. соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходом дешифратора, выход блока маскирования соединен с информационным
В входом выходного сдвигателя,управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выходы . первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами сумматора, выход которого соединен с выходом преобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два, вход дешифратора соединен с выходом входного сдвигателя.
1 10864
Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, более конкретно к цифровым масштабным преобразователям, используемым в измерительно-вычислительных системах, 5 например в системах для регистрации спектров в ядерной физике (понятие
"спектр" в ядерной физике близко к понятию "гистограмма"), и предназначено для решения, задачи масштабного преобразования значений целой величины, соответствующих некоторой исходной равномерной шкале, в зна чения, соответствующие сжатой шкале, разные точки которой могут соответствовать одинаковому или„разному количеству точек исходной шкалы, с коэффициентами преобразования, являющймися стейенью числа два.
Известен цифровой масштабный пре20 образователь, содержащий регистр для приема значения преобразуемой величины (аргумента), блок для определения номера интервала значений преобразуемой величины, два шифратора констант и блок для сложения и умножения, включающий в себя узел управле-. ния, узел поочередного выделения разрядов множителя, регистр сдвига множик )го, накапливающий сумматор со входным коммутатором (1).
Недостатком этого преобразователя является низкое быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности к.предложенному является преобразователь, содержащий узел маскирования, входной и выходной . сдвигатели, дешифратор, сумматор и
° два коммутатора, информационные входы входного двигателя и узла маскирования служат для подачи значения 40 преобразуемой велччины, управляющий вход входного сдвигателя, вход маски в узле маскирования и информационные входы обоих коммутаторов слу- жат для подачи контстант, входы 45 сумматора соединены с выходом первого коммутатора и выходного сдвигателя, у которого управляющий вход соединен с выходом второго коммута-" тора, а информационный вход — с вы- 50 ходом узла маскирования, выход дешифратора соединен с управляющими входами коммутаторов. Кроме того, преобразователь содержит .также инкрементор (дополнительный сумматор), установленный между выходом входного сдвигателя и входом дешифратора, и дешифратор нуля,.у
28 2 которого вход соединен с выходом узла маскирования, а выход — с входом добавления "1" в инкременторе ф, Недостаток известного устройства заключается в том, что при числе интервалов шкалы, большем одного возможны погрешности преобразования, если преобразуемое число равно целой степени числа два. Целью изобретения является упрощение преобразователя и повьппение точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два.
Ноставленная цель достигается тем, что в цифровом масштабном преобразователе, содержащем входной и выходной сдвигатели, блок маскирования, дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования, управляющие входы которых соедиУ иены с входами соответственно двоичного порядка длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя, входы опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходом дешифратора, выход блока маскирования соединен с информационным входом выходного сдвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выходы первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами сумматора, выход которого соединен с выходом преобобразователя, вход дешифратора соединен с выходом входного сдвигателя.
На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2— диаграмма соответствия исходной и сжатой шкал.
Цифровой масштабный преобразователь (фиг.1) содержит входной сдвигатель 1, дешифратор 2, коммутаторы 3 и 4, блок 5 маскирования, выходной сдвигатель 6, сумматор
7, входы 8-13 преобразователя.
Для повьппения быстродействия преобразователь может быть выполнен однотактным. В этом случае связи-, покаэанные на чертеже, будут потенциальными. Все блоки преобразо0 ах< х, (1) предварительно разбивается на рав-. ные соприкасающиеся интервалы значений, имеющие длину L равную целой степени числа два, и
Ь=2 (2) где и -целое, n ) 1.
Эти интервалы имеют номера (3) =О, 1, 2, ...,р
Начальным точкам этих интервалов исходной шкалы соответствуют.значения х; „„, а конечным точкам—
1>МИН >
ЧЕННЯ Х1 МаКС
> (4) (5) х1,мин = L-i
1> М<: t> < 1, Мн Н
Для каждого.i-го, интервала исходной шкалы Х предварительно задают шаг h сжатия, равный целой степени числа два.
3 вателя могут быть выполнены известными способами.
Блок 5 маскирования выполнен, например, по схеме логического поразрядного умножения и содержит набор элементов И, по одному элементу И на каждый разряд преобразуемой величины х и маски М, подаваемых на входы 9 и 11 блока 5 соответственно. Кроме того, блок 5 может содержать также регистр с входным набором элементов И.
Преобразователь работает следующим образом.
Перед началом работы на входы
10-13 преобразователя подаются константы, которые сохраняются на этих входах постоянно в процессе масштабного. преобразования потока величин х, подаваемых на входы 8 и 9. Эти константы, представляющие собой параметры сжатой шкалы, определяют- ся предварительно в соответствии с диаграммой на фиг.2 следующим образом. а
Исходная равномерная шкала Х,на которой отложены исходные значения (7) мин - — -макс (Y (Например, У „„„, = 0 или 1 .
Каждому i-му интервалу значений исходной шкалы Х соответствует i-й интервал значений сжатой шкалы Y имеющий длину ; (8) = ь
Эти интервалы значений сжатой шкалы также являются соприкасающимися. Каждый i-й интервал значений сжатой шкалы определен точкой начала интервала, соответствующей значению Y и точкой конца этого
1> Мин интервала, соответствующей значеHHIo Y „„а к
При этом имеет место равенство
1 >ИОН ®, +Ч -ч
Значения, соответствующие точкам начала (i+1)-го интервала сжатой шкалы, предварительно вычисляются
30 с учетом формулы (3) по формуле
>с «> Ф
"Ч.Мин 1, Мин й,гДе,миН = 4ИН
Максимальное количество (р+1) интервалов разбиения шкал фиксировано и равно количеству констант, которые могут быть поданы одновременно на входы каждого из коммутато4б ров 3 и 4.
Сжатую шкалу задают константами и, К>, М, и константами Y = Y
1 1>Мин
Константы и и К определяются 14з
1 формул (2) и (6):
45 п =?og2L (11)
log 1;., (12) Двоичная маска М определена формулой
M=L-1 =2 -1
h (13) и ее двоичный код имеет вйд
1086428 4
Исходная шкала Х преобразуется в заданную сжатую шкалу Yq на которой отложены преобразованные значения
55 (6) К °
Ь1 = 2 где К;=0,1,2,3,.
М = 0...01...1, (14) где количество единиц, расположенных подряд, начиная с младшего разряда, равно и.
1086428 ьу =(— „), (20) Ч1 мин+d>1
Константы К;, У; задаются для всех интервалов. Эти константы и константы и и М определяются предварительно, например, при по- . мощи ЭВМ и до начала работы преобразователя вводятся во внешний источник констант (не показан), подключенный к входам 10-13.
Таким образом, в процессе работы преобразователя на входы 10 сдви- ip гателя 1 постоянно подана константа п сдвига,.определенная формулой (11) на входы 11 блока 5 - дво-. ичная маска М, определенная формулой (13), на входы 13 - константы
К для всех интервалов, определенные формулами (12); на входы 12 - .
1 константы 1
, миН для всех интервалов, определенные формулой (10) ..
Очередное исходное целое двоич- 20 ное число х, соответствующее исходной шкале, поступает на вход 8 сдвигателя 1 и на вход 9 блока 5 маскирования. Сдвигатель 1 сдвигает число х на и разрядов вправо, после д чего на его выходах образуется двоичный код номера i интервала
1 х ° 2 (15) что эквивалентно выполнению операции деления целых
Дешифратор 2 преобразует двоичный код номера i в один из сигналов управления коммутаторами 3 и 4.По
i-му сигналу, поданному на управляющие входы коммутаторов 3 и .4, на выход коммутатора 4 пропускается константа К ., а на выход коммута-.. тора 3 — койстанта у „„и„, Далее
tfMHH константа К1 поступает в качестве константы сдвига на управляющие входы сдвигателя 6, который сдвигает на К разрядов вправо число дх, 1 поступившее с выходов блока 5 маскирования, -K.
ЙУ =ах 2, (lg) что эквивалентно операции деления целых т.е. dy.. — целая часть частного ,1
dx
h„.
Сумматор 7 вычисляет искомое преобразованное значение у, соответствующее сжатой шкале Y (16) где - ) — целая .часть частного —. х ! ь) На выходах блока 5 маскирования образуется величина (17) 40
dx - хЛМ, dx x mod L. (18) где Л вЂ .знак поразрядного логического умножения. Эта операция маскирования в данном случае эквивалентна операции взятия остатка по моду- 45 лю
При этом слагаемое 3; „и поступает на вход сумматора 7 с выходов коммутатора 3, а слагаемое .ау ° вЂ” с выходов сдвигателя 6.
При поступлении очередного исходного числа х на входы 8 и 9 описанный процесс масштабного преобразования повторяется.
Исключение погрешности преобразования обеспечивается тем, что вход дешифратора 2 соединен с выг ходом сдвигателя 1 непосредственно, а не через инкрементор, как это сделано в прототипе. Это позволяет также упростить устройство (исключены инкрементор и дешифратор нуля).
1086428
РЮТС аказ" 2243/46
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4
