Устройство для возведения чисел в @ -ю степень

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЧИСЕЛ В N-Ю СТЕПЕНЬ, содержащее генератор импульсов, первый триггер, первый элемент И, управляемый делитель частоты, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, счетчик показателя степени, 1етвертьм элемент И, входы которого соединены соответственно с инверсными выходами счетчика показателя степени, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса первого триггера и является выходом конца вычислений устройства, вход установки первого триггера соединен с входом пуска устройства, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, счетный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом первого элемента И, информационные входы счетчика показателя степени соединены с входами показателя степени устройства, отличающе е с Я тем, что, с целью повыше- К31Я быстродействия, в него введены два регистра, группа элементов ИЛИ, группа элементов И, накапливающий сумматор, второй триггер, первый вход которого соединен с вычитающим входом счетчика показателя степени.и выходом управляемого делителя частоты, входы управления которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными входами устройства и первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, вькоды которых соединены с/первыми входами соответствующих М элементов И группы (М - разрядность входного числа), первые входы остальных L-M элементов И -группы соединены Q с соответствующими разрядными выходами второго регистра (I- разрядность сл результата), остальные М выходок которого соединены с вторьми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы элементов И группы соединены с выходом элемента ИЛИ и вхрдом передачи числа накапливающего сумматора, раз рядные входы которого соединены соответственно с выходами элементов И группы, тактовый вход второго регист-, ра соединен с выходом третьего элеСл мента И и вторым входом второго триг ч| гера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсньм выходом второго триггера, выход второго элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройства и тактовым входом первого регистра, разрядные выходы накапливающего сумма-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(д) С 06 F 7/552

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfÒÐ9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРК

К ABTGPCWOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ТЕНИЯ

1 (21) 3583731/18-24 (22) 25.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. Ф 32 (72) В.И. Абакумов, Е.Н. Бантюков, 3.Б. Бантюкова и О.А. Малиновский (71) Украинский заочный политехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР цо заявке к- 3429679/24, кл. С 06 F 7/552, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

В 1012250, кл. G 06 F 7/552, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ

ЧИСЕЛ В и -Ю СТЕПЕНЬ, содержащее генератор импульсов, первый триггер, первый элемент И, управляемый делитель частоты, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, счетчик показателя степени, четвертый элемент И, входы которого соединены соответственно с инверсными выходами счетчика показателя степени, выход четвертого

1 элемента И соединен с входом сброса первого триггера и является выходом конца вычислений устройства, вход установки первого триггера соединен с входом пуска устройства, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, счетный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом первого элемента И, информационные входы счетчика показателя степени соединены с входами показателя степени устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два регистра, группа элементов ИЛИ, „90„„111157 А группа элементов И, накапливающий сумматор, второй триггер, первый вход которого соединен с вычитающим входом счетчика показателя степени.и выходом управляемого делителя частоты, входы управления которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными входами устройства и первыми входами соответствующих элементов

ИЛИ группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих

М .элементов И группы (М вЂ” разрядность входного числа), первые входы остальных 1-M элементов И группы соединены © с соответствующими разрядными выхода- Е ми второго регистра (L- разрядность р результата), остальные М выходов которого соединены с вторыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы

Ф элементов И группы соединены с выходом элемента ИЛИ и вхрдом передачи числа накапливающего сумматора, раз-. рядные входы которого соединены соответственно с выходами элементов И группы, тактовый вход второго регистра соединен с выходом третьего элемента И и вторым входом второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, выход второго элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройства и тактовым входом первого регистра, разрядные выходы накапливающего сумма1111157 тора являются выходами результата устройства и соединены с соответст1

/ Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах.

Известно устройство для возведения чисел в М -ю степень, содержащее три управляемых делителя частоты, регистр исходного числа, счетчик результата, триггер, элемент И f13.

Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для возведения чисел в К-ю степень, содержащее генератор импульсов, элемент И, один вход которого соединен с выходом генератора импульсов, счетчик результата, М управляемых делителей частоты, импульсный вход первого из которых соединен с суммирующим входом счетчика результата и с выходом элемента И, счетчик числа, выходы которого подключены к управляющим входам управляемых делителей частоты, которые соединены между собой последовательно, группу из и =1 элементов И, на первый вход каждого из которых подключен выход соответствующего управляемого делителя, частоты, за исключением последнего, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы и с выходом последнего управляемого делителя частоты, триггер, на S -вход -. которого подключена управляющая входная шина, à íà R -вход - выход элемента ИЛИ, второй вход элемента И соединен с единичным выходом триггера, нулевой выход которого подключен к входам сброса управляемых делителей частоты, счетчик показателя, на входы которого подключены шина последовательной подачи кеда, шины парал- лельной подачи кода и шина сброса, показателя, дешифратор, выходы которого соединены с входами счетчика показателя, выходы дешифратора соединены с вторыми входами соответствуювующими разрядными входами второго регистра. ! з щих элементов И группы, на входы счетчика числа подключены шина последовательной подачи кода, шины па-. раллельной подачи кода и шина сброса, которая соединена с входом сброса счетчика .результата, выходы которого подключены к выходным шинам f23.

Недостатком этого устройства также является низкое быстродействие, так

10 как для возведения в N - ю степень числа А необходимо время +, = А Т.

М

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, 15 что в устройство для возведения числа в М -ю степень, содержащее .генератор импульсов, первый триггер, первый элемент И, управляемый делитель часто. ты, второй и третий элементы И, эле20 мент ИЛИ, счетчик показателя степени, четвертый элемент И, входы которого соединены соответственно с инверсными выходами счетчика показателя степени, выход четвертого элемента И со25 единен с входом сброса первого триггера и является выходом конца вычислений устройства, вход установки первого триггера соединен с входом пус, ка устройства, выход генератора имЗО пульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триг, гера, счетный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом первого .элемента И,.информационные

35 входы счетчика показателя степени соединены с входами показателя степени устройства, введены два регистра, группа элементов ИЛИ, группа элемен40 тов И, накапливающий сумматор, второй триггер, первый вход которого соединен с вычитающим входом счетчика показателя степени и выходом управляемого делителя частоты, входы управле45 ния которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными входами

1111157 устройства и первыми. входами соответствующих элементов ИПИ группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих И элементов И группы (И вЂ” разрядность входного числа), первые входы, остальных L-И элементов И группы соединены с соответствующими разрядными выходами второго регистра (L - -разрядность результата), остальные М выходов которого 10 соединены с вторыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы элемен", тов И группы соединены с выходом элемента ИЛИ и входом передачи числа накапливающего сумматора, разрядные 15 входы которого соединены соответственно с выходами элементов И группы, тактовый вход второго регистра соединен с выходом третьего элемента И и вторым входом. второго триггера, пря-20 мой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом г первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход кото- 25 рого соединен с инверсным выходом второго триггера, выход элемента И соединен с первым входом элемента

ИПИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройства и тактовым 30 входом первого регистра, разрядные выходы накапливающего сумматора являются выходами результата устройства и соединены с соответствующими разрядными входами второго регистра.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство .для возведения чисел в hl-ую степень, содержит генератор импульсов 1, первый триггер 2, элемент

И 3, первый регистр 4, управляемый делитель частоты 5, элемент И 6, второй триггер 7, элемент И 8, эле,мент ИЛИ 9, второй регистр 10, группу элементов ИЛИ 11, группу элементов 45

Н,12, накапливающий сумматор 13, счетчик показателя степени 14, элемент

И 15, вход пуска 16, вход числа 17, вход показателя степени 18, выход конца вычислений 19, выход результата 20.

Устройство реализует следующий алгоритм последовательного вычисления степеней числа А:

B„ = А+А+А+...+А = А А = А2

А-1

В = A +A 4A +...+А = A А = A ;

А-4

В „, =А +А +А" +...+А =А

А=А

В исходном состоянии триггер 2, УДЧ 5 и счетчик 14 находятся в нулевом положении, а .триггер 7 — в единичном (цепи установки устройства в исходное состояние на чертеже не показаны), элементы И 3 и И 8 закрыты

1 элемент И 6 подготовлен к пропуску импульсов, на шине 19 имеется сигнал.

Перед началом работы в счетчик 14 по входам 18 заносится уменьшенный на единицу код показателя степени (т.е. код числа м-1), исчезает сигнал на выходе 19, свидетельствуя о включении устройства в работу.

На входы 17 подается код числа А, а на вход 16 — импульс запуска, который синхроннзирован с импульсами генератора 1 и равен им по длительности. Импульс запуска, поступая непосредственно на тактовый вход записи информации в параллельном виде регистра 4 и через элемент ИЛИ 9 на тактовый вход записи информации сумматора 13, заносит в регистр 4 и сумматор 13 число А (которое на входы занесения информации сумматора 13 поступает через элементы ИЛИ 11 и

И 12, а на входы занесения информации регистра 4 непосредственно с входа

17). Кроме того, импульс запуска по своему заднему фронту устанавливает в единичное положение триггер 2. После окончания импульса запуска код числа А снимается с входов 17. Единичный сигнал с выхода генератора 1 подготавливает элемент И 3 к пропуску импульсов с выхода генератора

Все импульсы с выхода элемента И 3 поступают на вход УДЧ 5, коэффициент деления которого равен А, и на входы элементов И 6 и И 8. Первый импульс с выхода элемента И 3 проходит только через элемент И 6 на вход триггера 7 и на тактовый вход записи информации в параллельном виде регистра 10, а так как.к его входам занесения информации подключены выходы сумматора 13, то в регистр 10 записывается число А.

В момент окончания первого импульса с выхода элемента И 3, т.е. по его заднему фронту, триггер 7 устанавливается в нулевое положение, 1! 111

5 закрывая элемент И 6 и открывая элемент И 8. Таким образом, второй и последующИи импульсы с выхода элемента И 3 проходят только через эле" мент И 8. Каждый импульс с выхода элемента И 8 через элемент ИЛИ 9 поступает на тактовый вход записи информации сумматора 13 и открывает элементы И 12, при этом в сумматор

13 заносится содержимое регистра 10, 10 т.е. в данном цикле число А. После поступления А-го импульса с выхода элемента И 3 на вход УДЧ 5 и элемента И 8 (на элементы И 12 и. на тактовый вход записи информации сумматора 15

t3 поступит А-1 импульс) появляется импульс на выходе УДЧ 5> который проходит на Д -вход триггера 7 и по своему заднему фронту устанавливает триггер 7 в единичное положение, а из 20 содержимого счетчика 14 отнимает

"1". Оканчивает один цикл возведения числа А, в сумматоре 13 находится число В„ = А+А+А+...+А = А А = А, а в счетчике 14й -2. 25

Далее аналогично отрабатываются еще Ч -2 циклов возведения числа А, / каждый из которых состоит из перепиг си содержимого сумматора 13 в регистр

10 — осуществляется первым импульсом Зб данного цикла, а от момента включения устройства это 1-й (А+1)-й, 57 (2 А+1)-й,, С(-2)А+1)-й импульсыи прибавления А-1 раз к содержимому сумматора 13 содержимого регистра 10 (которое теперь равно содержимому сумматора 13), т.е. в течение одного цикла вычисляется число

А-1

В момент, когда после очередного импульса с выхода УДЧ 5 в счетчике

14 окажется число "0",, срабатывает элемент И 15 и сигналом со своего выхода устанавливается в нулевое положение триггер 2 (это происходит во время паузы импульсов генератора

1). На выходе 19 появляется сигнал, свидетельствующий об окончании воздействия. числа А в м -ю степень. Устройство возвращается в исходное состояние (триггер 2, УДЧ 5 и счетчик

14 устанавливаются в нулевое положение, триггер 7 — в единичное) и готово к возведению следующего числа.

Длительность возведения числа А в й-ю степень t = (й-1)А T.

Устройство обеспечивает увеличение быстродействия в

А"-T А

A(N- 1)Т -1

1111157

Составитель А. Казанский

Редактор О. Колесникова Техред Ж.Кастелевич Корректор М. Шароши

Заказ 6311/39 Тираж 698 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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