Цифровой генератор функций

 

ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ , содержащий первый регистр сдвига, выход старшего разряда которого подключен к тактовому входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу вычитающего счетчика , второй регистр сдвига, второй триггер и блок формирования пачек импульсов, отличающийс я тем, что, с целью увеличения бьютродействия , в него введены два элемента ИЛИ, два элемента ИЛИ-НЕ,, сумматор по модулю два, реверсивный счетчик и блок сравнения, прит чем выход первого триггера подключен к входу запуска блока формиро- , вания пачек импульсов и первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к тактовому входу второго регистра сдвига, ин-. формационный выход которого подключен к первому входу блока сравнения , выход которого подключен к установочному входу второго триггера, выход которого подключен к первому входу сумматора по модулю два и управляющему входу реверсивного счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока сравнения и является выходом функций Шаудера генератора, выход блока формирования пачек импульсов подключен к установочному входу первого триггера и управляющему входу вычитающего счетчика, информационный выход которого поразрядно подключен к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента (О ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу сумматора по модулю два и тактовому входу реверсивного счетчика, выход переноса которого подг лючен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом окончания вычислений генератора, выходом функа ций Хаара которого является выход сумматора по модулю два, информационсз ный вход вьгчитающего счетчика подключен к-информационному выходу первого регистра сдвига, тактовый вход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, элемента И, тактовым входом блока формирования пачек импульсов и является тактовым входом генератора , выходом начала вычислений которого является выход первого триггера .

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 06 F 1/02

ЮЕСОЮ Ия

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ЩЦ4ць ТЕКА

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3694517/24-24 (22) 23.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. 9 25 (72) P,Х. Садыхов, С.А, Золотой, А.В. Шаренков и А.А. Кравцов (71) Институт технической кибернетики АН Белорусской ССР (53) 681.32(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 765796, кл. С 06 Р 1/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

У 809124, кл. G 06 F 1/02, 1981 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ, содержащий первый регистр сдвига, выход старшего разряда которого подключен к тактовому входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу вычитающего счетчика, второй регистр сдвига, второй триггер и блок формирования пачек импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены два элемента ИЛИ, два элемента ИЛИ-HE сумматор по модулю два, реверсивный счетчик и блок сравнения, при-. чем выход первого триггера подключен к входу запуска блока формиро-, вания пачек импульсов и первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к тактовому входу второго регистра сдвига, ин- . формационный выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен к установочному входу второго триггера, выход которого подключен к первому входу сумматора по модулю два и управляющему входу реверсивного счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока сравнения и является выходом функций Шаудера генератора, выход блока формирования пачек импульсов подключен к установочному входу . первого триггера и. управляющему входу вычитающего счетчика, информационный выход которого поразрядно подключен к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента

ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу сумматора по модулю два и тактовому входу реверсивного счетчика, выход переноса ко торого под::лючен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом окончания вычислений генератора, выходом функций Хаара которого является выход сумматора по модулю два, информационный вход вычитающего счетчика подключен к.информационному выходу. первого регистра сдвига, тактовый вход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов

ИЛИ-НЕ, элемента И, тактовым входом блока формирования пачек импульсов и является тактовым входом генератора, выходом начала вычислений которого является выход первого триггера.

1 1

Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть использовано в задачах спектрально-корреляционного анали.за и синтеза аппрокеиматоров произвольных кривых в цифровых системах управляемого эксперимента.

Известен генератор функций Хаара, содержащий два регистра сдвига, два счетчика, три триггера, четыре элемента И, сумматор по модулю два )1j .

Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие и невозможность формирования функций

Шаудера.

Наиболее близким по.технической сущности к изобретению является цифровой генератор ортогональных функций, содержащий три регистра сдвига, одноразрядный регистр сдвига, блок преобразования прямого кода в дополнительный, два триггера,. сумматор по модулю два, элемент

И, блок Формирования пачек импульсов, причем выход старшего разряда второго регистра сдвига соединен с единичным входом второго триггера, выход которого подключен к .первому входу схемы И, второй вход которой соединен с тактовым входом второго регистра сдвига и первым выходом блока формирования пачек импульсов (2) .

Недостатком известного устройст-. ва является низкое быстродействие, а именно вычисление произвольной функции Хаара и Шаудера осуществляется за (n+i)N тактов.

Цель изобретения — увеличение быстродействия устройства (за счет уменьшения числа тактов генерирования функций Хаара и Шаудера на основе использования специального алгоритма их формирования).

Поставленная цель достигается .тем, что в цифровой генератор функций, содержащий первый регистр сдвйга, выход старшего разряда которого подключен к тактовому входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу вычитающего счетчика, второй регистр сдвига, второй триггер и блок формирования пачек импульсов, введены. два элемента ИЛИ, два элемента ИЛИ-НЕ, сумматор по

166091 2 модулю два, реверсивный счетчик и блок сравнения, причем выход первого триггера подключен к входу запуска блока формирования пачек импульсов и первому входу первого элемента

ИЛИ-HE выход которого подключен к тактовому входу второго регистра сдвига, информационный выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого под.— ключен к установочному входу второго триггера, выход которого под-, ключен к первому входу сумматора по модулю два и управляющему входу реверсивного счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока сравнения и является выходом функций Шаудера генератора, выход блока формирования

15

20 пачек импульсов подключен к уста25

35

Ненормированные функции Хаара

Н (х) определяется следующим образом

2 ц1

1, ес ли х е,, > 2Р)

1 хе, если 2,1 a ã - J

Н„(х) =Hp;(x) 55

О, в остальных случаях, новочному входу первого триггера и управляющему входу вычитающего счетчика., информационный выход которого поразрядно подключен к входам первого .элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу сумматора по модулю два и тактовому входу реверсивного счетчика, выход переноса которого подключен к второму входу второго элемента

ИЛИ, выход которого является выходом окончания вычислений генератора, выходом функций Хаара которого является выход сумматора по модулю два, информационный вход вычитающего счетчика подключен к информационному выходу первого регистра сдвига, тактовый вход которого соединен с вторыми входами первого и второго элемента ИЛИ-НЕ, элемента И, тактовым входом блока формирования пачек импульсов и является тактовым входом генератора, выходом начала вычислений которого является выход первого триггера.

4 х +1 х — 2" - .1

2 р -1 +1 х 2"+ в м .. . ) 1166091

S (х) (8) (2) 30

1111111

1 1 1 1-1-1-1-1

11-1-10000

О О О 0 1 1-1-1

1-1 0 О О О О 0

001-10000

00001-100

12345678

1 00 00000

000000 1 О

50 з где р — номер группы функции, — номер функции в группе.

Тогда функции Шаудера определяемые как (х) = ) Н (х)Дх о имеют вид

Я,„ (х) .

2i+1 g

2 (X ер- 1 р еели "е(ер 2р .)рр р

$ (х)

pi +, s если I Я 1 1+1 !

Иэ (1) и (3) следует, что, если

Н„(х) О Tî, SÄ(x) Ф О р-l.

Н0,(х) = H< (2, х-i)

S„(x) = S,(2 х-i) . (4) . при 06 Ф 0 °

20 .Таким образом, системы функций

Хаара и Шаудера согласно (4) могут быть сформированы при помощи сжатия и сдвига Н1(х) и S<(х) соответственно. А так как 25

2х; х 6 (О, 1/2f

2-х, х6 j1/2, 1) зеркально симметрична относительно прямой х 1/2, то функции Шаудера могут .быть получены при помощи функ ции

Р(х) = 2х, х E (О, 1/2), (6) используя операции сжатия, сдвига и .зеркального отображения. Для и 8 матрицы функции Хаара и Шауде- 35 ра имеют вид.

Если номер функции oC = (Мщ

К,, ..., Ж, ), где 05121 — старший 55 единичный разряд (m = 1, n), то

$е(х) Ф О пик х = х + 2 i 2" где х = О, 2" " и .

1 В э т °

Аналогично, для функций Хаара

Н (х) 4 О.при х = х + 2 ° i "2" где х = 0 2" 1 1 — 1 и

1, х 6 20-7"-1

Н (х) = 1 2, m (9)

-1, х>2

Соотношения (8) и (9) представляют аналитические выражения для систем функций Шаудера и Хаара в .тех точках, где они не равны нулю.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового генератора функций; на фиг. 2 — первые восемь функций Хаара и соответствующие им функции Шаудера; на фиг. 3 — табл. 1, поясняющая принцип формирования по тактам функций Н S и H«S на фиг. 4 — функциойальная схема блока формирования пачек импульсов.

Цифровой генератор функций (фиг. 1) содержит регистры 1 и 2 сдвига, вычитающий счетчик 3 ревер" сивный счетчик 4, триггер 5 и 6, элемент... И 7, элемент ИЛИ-НЕ 8 и 9, элементы ИЛИ 10 и 11, сумматор 12 по модулю два, блок 13 сравнения, блок

14 формирования пачек импульсов, выходы 1S-18 устройства, тактовыйвход 19 устройства.

На фи8 ° 4 представлена функцио нальная схема блока 14 формирования пачек импульсов, которая содержит двоичный счетчик 20, элемент

ИЛИ 21, одновибратор 22.

Блок формирования пачек импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии двоичный счетчик 20 обнулен и на втором входе элемента ИЛИ 21 установлен "0".

Коэффициент пересчета и двоичного счетчика 20 равен log N. По накоплении в двоичном счетчике 20 и импульсов на его выходе появляется импульс, который через элемент

ИЛИ 21 поступает на вход одновибратора 22, на выходе которого по фронту входного сигнала сформируется . импульс. На выходе одновибратора

22 также сформируется импульс на втором входе элемента ИЛИ 21 перепа«0« 11111

Цифровой генератор функций работает следующим образом °

5 11

По первому тактовому импульсу в регистр 1 сдвига записывается код номера функции Ы ., в регистр 2 сдвига и вычитающий счетчик 3 — код

001, реверсивный счетчик 4 обнуляется, триггер 5 устанавливается в

"0", а ..триггер 6 — в "1". По следующим тактовым импульсам происходит сдвиг информации в регистрах 1 и 2 сдвига до появления "1" в старшем разряде регистра 1 сдвига, после чего триггер 5 устанавливается в

11 11 при этом на выходе 1 5 появляется сигнал ."Пуск", означающий начало . формирования функций . Далее происходит запись младших разрядов кода оС в старшие разряды вычитающе го счетчика. 3 по импульсу, формируемому на выходе блока 1 4 формирования пачек импульсов . Элемент ИЛИ-НЕ 8 запрещает прохождение импульсов н а тактовый вход регистра 2 сдвига, а элемент И 7 разрешает прохождение импульсов на тактовый вход вычитающего счетчика. 3, С каждым ,следующим импульсом содержимое вычитающего. счетчика 3 уменьшается: на "1", и по его обнулению элемент

ИЛИ 10 сформирует сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов: .на вход сумматора 12 по модулю два . (на выходе которого формируются функции Хаара) и тактовый вход реверсивного счетчика 4 (на выходе которого формируются функции Шауде. ра). Код с выхода реверсивного счетчика 4 поступает на блок 13 сравнения, который при совпадении кодов на своих входах вырабатывает сигнал, устанавливающий триггер 6 в "0". При "0" на первом входе сумматора 12 по модулю два на выходе

17 формируются отрицательные значения функций Хаара ("0" соответствует значению функции "-1™ при состоянии выхода 16 — "0") в соответствии с табл. 2.

Низкий уровень на управляющем входе реверсивного счетчика 4 означает, что содержимое счетчика с каж66091 дым последующим тактовым импульсом уменьшается на "1" и по достижении. нулевого кода на выходе переноса реверсивного счетчика 4 появится

5 "1, которая, поступая через элемент ИЛИ 11 на выход 16, означает конец формирования функций ° В табл. 1 (фиг. 3) приведена последовательность формирования по тактам

10 функции.Н Бь (код 110) и функции

Н, S (код 001) для N = 8.

При формировании функций Н,S единица в коде 6 не будет обнаружена. В этом случае на втором вы15 ходе блока t4 формирования пачек импульсов по и-му такту (n = Tog>N) вырабатывается импульс, по которо-. му происходит запись нулевого кода в вычитающий счетчик 3 и установка

20 триггера 5 в "1", далее процесс формирования функции происходит . согласно описанному вьппе алгоритму, сигнал, переноса на выходе реверсивного счетчика 4 при этом по-.

25 является по достижении кода в реверсивном счетчике 4, равного " 111".

Таким образом, значения всех элементов матриц Хаара и Шаудера размерности N N будут сформированы.

30 за (n+5)N/ + Nz/2 тактов, в то время как в.известном устройстве за (и+1) И тактов (n = log z N), т.е. быстродействие устройства увеличилось более, чем.в 2п раз. Так, 35 например, для И = 64 в р в быстродействии составляет 12 раз.

Т а блица 2

- Выход Выход Значение Выход Рначе40 16 7 18 ие

0 Безраз- 0 лично.

1 Безразлично

Содержимое счетчика 4

Содержимое счетчика 4

1166091! 166091

0 1

00f

00

010

0 . f

001

f 1

Конец

0 0

0 У

00f

001

00f

001

ООО

0 f

001 - 1

010

010 /

011 1

f00

011

ОП

010

010

00f f

0 1

Конец

ФигЗ

erucmp1

OOf

100

Счетчик

l l б6091

ТаЮлаца 1

Рег"с a md

1б

001 1

00f

00/ 1

001 t

100 . 0

100 0

100 О

ВыжИ

8(x) Вымд

S(x) Bread

Ф д ск

1166091

Выход

Заказ 4310/43 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель А. Баранов Редактор Г. Волкова Техред А.Бабинец Корректор E. Сирохман