Устройство для вычисления суммы квадратов двух числоимпульсных величин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СУММЫ КВАДРАТОВ ДВУХ ЧИСЛОИМПУЛЬСНЫХ ВЕЛИЧИН, содержащее счетчик, первую группу элементов И, сумматор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ, элемент И элемент ИЛИ, элемент задержки, причем разрядные выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первьм и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАКИЦЕЕ ИЛИ и элемента ШШ, отличающееся тем, что, с целью повыпения быстродействия устройства, в не fCOfn ,. II .. - fe-, го введены вторая группа элементов И и группа элементов ИЛИ, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входы элементов ИЛИ с второго по Ц-и которой (t1 - разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группы с первого по (|1-1)-й, BTOpibre входы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, вторые входа элементов И которой объединены и соединены с выходом эле (Л мента ИСКПЮЧАНЯЦЕЕ ШШ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов с второго по .(О-й которого соединены соответственно с выходами элементов ИЖ группы, вход (п+2)-го разряда сумматора соединен с выходом П-го элемента И второй группы, втоCD Од рые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными.выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента заол держки, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ.

COI03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (33) 4(51) G 06 F 7/552

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

4Сасд@„, /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

CYMMbI КВАДРАТОВ ДВУХ ЧИСЛОИМПУЛЬСНЫХ

ВЕЛИЧИН, содержащее счетчик, первую группу элементов И, сумматор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И,. элемент ИЛИ, элемент задержки, причем разрядные -выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первьм и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыпе.ния быстродействия устройства, в не(2 1) 350 340 8/2 4-2 4 (22) 22.10.82 (46) 07.07,85. Бюл, Р 25 (72) В.А.Добрыдень, В.P.Êîâàëþõ и М.Б. Гуд (71) Харьковский инженерно-строительный институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

В 717759, кл. G 06 F 7/552, 1980.

2. Авторское свидетельство. СССР по заявке У 3474916/24, кл. G 06 F 7/552, 22.06.82 (прототип) . го введены вторая группа элементов И и группа элементов ИЛИ, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входы элементов ИЛИ с второго по и -й которой (tt — разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группы с первого по (й-1)-й, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, вторые входы элементов И которой объединены и соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов. с второго по .(11+1)-й которого соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ группы, вход (n+2)-ro разряда сумматора соединен с выходом и-го элемента И второй группы, вторые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными.выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ.

1166105

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в составе систем переработки информации, контрольно-измерительных и управляющих систем. 5

Известно устройство для вычисления суммы квадратов К чисел, содержащее счетчик, выходы которого соединены с первыми входами группь элементов И,информационныевходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которогь соединен с входом счетчика (1) .

Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие. Согласно принципудействия устройстванеоб ходимо в промежутке Т между входными импульсами формировать еще К равноотстоящих во времени импульсов, т.е. делить этими вспомогательными импульсами величину Т на К+2 интервала дли-20 тельностью ht, где Qt — время, достаточное для срабатывания счетчика основания и накопителя. Таким образом, на минимальный допустимый интервал между входными импульсами устройства 25 налагается весьма жесткое ограничение.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее сумматор, груп- 30 пу элементов И, счетчик, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, два триггера, два элемента задержки, формирователь импульсов. Известное устройстso вычисляет сумму и разность квад5 ратов двух чисел (2) .

Невысокое быстродействие известного устройства обусловлено тем, что ч слагаемые результаты, необходимые на текущем шаге алгоритма, формиру-. ются только после прихода очередного импульса, ввиду чего выходной сигнал устройства запаздывает относительно входного на время, необходимое для формирования слагаемого в счетчике и последующего прибавления его к содержимому сумматора.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем,50 что в устройство для вычисления суммы квадратов двух числоимпульсных величин, содержащее счетчик, первую группу элементов И, сумматор, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, элемент 55

ИЛИ, элемент задержки, причем разрядные выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элемен-, и-1 . n = X (21+1), (1)

Соответственно сумма квадратов двух чисел может быть представлена в виде

fl -1 и 2-I

2 Е(2;+ )+5:(2;+0 при ll, па (2)

О п1

n„-1 n,-l М (2 ) пр", и,. пz

2 и+Д =

Формулы (1) и (2) положены в основу работы предлагаемого устройства. тов И первой группы, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемента ИЛИ, введены вторая группа элементов И и группа элементов ИЛИ, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входя элементов ИЛИ с второго по п-й которой (n — разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группы с первого по (n-1)-й, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, вторые входы элементов И которой объединены и соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов с второго по (и+1)-й которого соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ группы, вход (и+2)-го разряда сумматора соединен с выходом n-ro элемента И второй группы, вторые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными выходами счетчика, счетный вход которого соединен с вы- . ходом элемента задержки, вход кото.рого соединен с выходом элемента ИЛИ, На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит элемент ИЛИ 1, элемент 2 . задержки, счетчик 3, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, группы элементов И 5 и 6, элемент И 7, группу элементов ИЛИ 8, сумматор 9, выполненный накапливающим.

В основу работь устройства положено следующее представление квадрата числа

Каждый из п первых входных импульсов поступает одновременно на оба входа элемента ИЛИ, элемента И 7 и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. Импульсы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 45

ИЛИ 4 при этом не возникают. Первый импульс с выхода элемента И 7 прибавляет к нулевому содержимому сумматора 9 число 2 — удвоенное первое нечетное число. Действительно, этот им- 50 пульс поступает через первый элемент

ИЛИ 8 группы на вход второго разряда сумматора 9 и, кроме того, на первые входы элементов И 5, прибавляя тем самым одновременно к содержимому сум-55 матора 9 содержимое счетчика 3 (через. группу элементов И 5 и группу элементов ИЛИ 8) со сдвигом на два разряда з 11661

Числа и и п представлены число-.,, импул ьсным кодом, причем . о ба числа начинают формироваться одновременно,. и импульсы на обоих входах устройства синхронизированы (эти условия как и для известного устройства являются обязательными условиями правильного функционирования схемы).

Устройство работает следующим образом. l0

В исходном состоянии импульсы на обоих входах отсутствуют, счетчик

3 и сумматор 9 установлены в нуль.

Ввиду синхронности входных импульсов при поступлении их одновременно !5 на оба входа элемента ИЛИ на выходе последнего формируется один импульс; импульс на выходе сумматора по модулю два формируется тогда, когда импульс поступает лишь на один(любой) 20 из его входов.

Пусть, для определенности, прп,фО.

При этом согласно (2) .для получения правильного результата вычислений необходимо просуммировать п„первых, 25 удвоенных нечетных чисел (рассматриваются согласно (2) только положительные нечетные числа, полагая их упорядоченными по величине и. пронумерованными натуральным рядом чисел, т.е. 1 — первое нечетное число, 3— второе, 5 — третье и т.д.), а затем к полученной сумме прибавить и п следующих нечетных чисел, например

3 +5 =2(1+3+5)+(7+9)=2+6+10+7+9 ——

3 5-32

=34.

Именно этот алгоритм реализует предложенное устройство.

4 в сторону старших разрядов, с учетверением содержимого счетчика.

Импульс с выхода элемента ИЛИ 1, формируемый одновременно с импульсом на выходе элемента И 7, через элемент 2.задержки, время задержки которого выбирается достаточным для завершения процесса передачи содержимого счетчика 3 в сумматор 9, поступает на счетный вход счетчика 3, увеличивая его содержимое на единицу.

Второй импульс. с выхода элемента

И 7 вызывает прибавление к содержимо- му сумматора 8 числа "6", т ° е. удвоенного второго нечетного числа (число

"2" поступает в сумматор 9, как и в предыдущем случае, непосредственно с выхода элемента И 7, а учетверенное содержимое счетчика 3 добавляет еще число "4"), в соответствии с формулой (2).

Аналогично, каждый i-й импульс с выхода элемента И 7 увеличивает содержимое. сумматора 9 на число

2(2(i — 1)+1) в соответствии с формулой (2), так что после обработки п этих импульсов в сумматоре 9 сформируется первая из сумм, фигурирующих в этой формуле (для рассматриваемоГО случая nt(п )

Теперь импульсы продолжают поступать только на один вход устройства, при этом импульсы на выходе элемента

И 7 прекратятся, импульсы на выходе элемента ИЛИ 1 продолжаются по-прежнему, и кроме того, начнут формироваться — одновременно с импульсами на выходе элемента ИЛИ 1 — импульсы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4..

Первый иэ этих импульсов вызывает увеличение содержимого накапливающего сумматора 9 на 2n1+1. Действительно, на счетчике 3 зафиксировано к этому моменту число и< а выходы счетчика 3 соединены с входами накапливающего сумматора" 9 (через элементы И первой группы 6 и элементы

ИЛИ группы 8) с сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов; импульс с выхода элемента ИСКЛЮЧАНЩЕЕ

ИЛИ 4 поступает непосредственно на вход первого разряда (разряда единиц) сумматора 9, и, поступая на первые входы элементов И 6, добавляет одновременно к содержимому сумматора 9 удвоенное содержимое счетчика 3. f 166105

Составитель А.Казанский

Редактор Г.Волкова Техред M.Ãåðãeëü Корректор М. Самборская

Заказ 4311/44 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Каждый следующий входной импульс обрабатывается аналогично, в соответствии с формулой (2) .

При п1> и< устройство работает точно так же, отличие состоит лишь S в том, что теперь пе рвые и импульс сов сформируются на выходе элемента

И 7, а последующие n - п — на выходе элемента ИСКЛЮЧЮЩЕЕ ИЛИ 4, каждый выходной импульс этих элементов об10 рабатывается ицентичноописанному выше.

Введение в предлагаемое устройство групп элементов И и ИЛИ позволяет повысить его быстродействие, так как в счетчике формируются числа, необходимые в следующем такте работы устройства, поэтому с приходом следующего импульса одновременно происходит суммирование числа из счетчика и содержимым сумматора и формирование следующего числа.