Вычислительный преобразователь информации

 

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ, содержащий 2п вычислительных блоков, каждый из которых выполнен в виде первого и . второго входньк регистров, первого и второго преобразователей код напряжение , согласующего элемента и сумматора по модулю два, входы которого подключены к выходам знаковых разрядов соответственно первого и второго входных регистров, а выход соединен со знаковым входом первого преобразователя код - напряжение , подсоединенного информационным входом к информационному выходу первого входного регистра, выход первого преобразователя код напряжение подключен через согласующий элемент к аналоговому умножающему входу второго преобразователя код - напряжение,цифровой вход которого подключен к информационному выходу второго входного регистра, выходы вторых преобразователей коднапряжение всех вычислительных блоков .. I соединены между собой, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации алгебраических, дифференциальных и интегральных преобразований над таблично заданными функциями и реализации операций фильтрации, он содержит первый, второй и третий блоки элементов И, преобразователь напряжение - код и управляемый сумматор, аналоговый вход которого соединен с объединенным выходом вторых преобразователей код напряжение , два цифровых входа являются входами задания шага квантования вычислительного, преобразователя, о а выход подключен к входу преобразователя напряжение-код и является аналоговым выходом вычислительного преобразователя, причем 2п вычислительных блоков разделены на две группы по п вычислительных блоков в каждой группе, информационные выходы первых и вторых входных регистров i-ro (...n) вычислительного Од блока в каждой группе соединены с 00 первыми информационными входами ел соответственно первого и второго входных регистров (i+l)-ro вычислительного блока, первые информационные входы первого и второго входных регистров первого вычислительного блока являются первым и вторым информационными входами вычислительного преобразователя, вторые информационные входы первых и вторых входных регистров всех вычислительных блоков объединены и являются соответственнотретьим и четвертЬш информационными входами вычислительного преобразователя , входы синхронизации первых и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1176351, (,51) 4 С 06,Т 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фл-ц I

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3675047/24-24 (22) 19.12.83 (46) 30.08.85. Бюл. М 32 (72) Н. В.Алипов и В.М.Гусятин (» ) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники им. акад. M.Ê.Янгеля (53) 681.3 (088.8) (56) Смолов В.Б. Микропроцессоры и микропроцессорные системы, М., Радио и связь, 1981.

Смолов В.Б. и др. Универсальные электронные преобразователи информации. Л,, Машиностроение, 197,1, с. 235, рис. 1У.4. (54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ, содержащий 2п вычислительных блоков, каждый из которых выполнен в виде первого и второго входных регистров, первого и второго преобразователей код— напряжение, согласующего элемента и сумматора по модулю два, входы которого подключены к выходам знаковых разрядов соответственно первого и второго входных регистров, а выход соединен со знаковым входом первого преобразователя код — напряжение, подсоединенного информационным входом к информационному выходу первого входного регистра, выход первого преобразователя код— напряжение подключен через согласующий элемент к аналоговому умножающему входу второго преобразователя код — напряжение, цифровой вход которого подключен к информационному выходу второго входного регистра, выходы вторых преобразователей коднапряжение всех вычислительных блоков соединены между собой, о т л и ч а " ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации алгебраических, дифференциальных и интегральных преобразований над таблично заданными функциями и реализации операций фильтрации, он содержит первый, второй и третий блоки элементов И, преобразователь напряжение — код и управляемый сумматор, аналоговый вход которого соединен с объединенным выходом вторых преобразователей код— напряжение, два цифровых входа являются входами задания шага квантования вычислительного. преобразователя, а выход подключен к входу преобразо\ вателя напряжение-код и является аналоговым выходом вычислительного преобразователя, причем 2п вычислительных блоков разделены на две группы по и вычислительных блоков в каждой группе, информационные выходы первых и вторых входных регист. ров i-го (i=1...n) вычислительного блока в каждой группе соединены с первыми информационными входами соответственно первого и второго входных регистров (i+1)-го вычислительного блока, первые информационные входы первого и второго входных регистров первого вычислительнсго блока являются первым и вторым информационными входами вычислительного преобразователя, вторые информационные входы первых и вторых входных регистров всех вычислительных блоков объединены и являются соответственно третьим и четвертым информационными входами вычислительного преобразователя, входы синхронизации первых и

1176351 вторых входных регистров соответственно объединены и являются соответственно первым и вторым входами синхронизации вычислительного преобразователя, первые входы первого и второго блоков элементов И объединены и являются первым входом задания режима работы вычислительного преобразователя, их вторые входы соединены с информационными выходами соответственно первого и второго входных регистров и-го вычислительного блока, а выходы подключены к первым информационным входам соответственно

Изобретение относится к технике вычислительных преобразователей информации и может быть использовано как вычислительное устройство, работающее в реальном масштабе 5 времени в различных системах управления, а также в устройствах обра- ботки сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей нреобразователя за счет реализации алгебраических, дифференциальных и интегральных преобразований над таблично заданными. функциями и реализации операций фильтрации ° 15

На чертеже изображена функциональная схема вычислительного преобразователя информации (ВПИ).

Схема содержит 2п вычислительных блоков 11 -l< которые своими выхода- 2р ми объединены (на схеме каждый блок

1„ выделен пунктиром). Любой i-ый блок 1 состоит из преобразователя код-напряжение (ПКН) 2, согласующего элемента 3, первого и второго вход- 5 ных регистров 4 и 5, сумматора по модулю для 6, выполнлющего функции блока формирования результирующего знака и преобразователя код-напряжение (ПКН) 7. ВПИ включает в себя 3Q также четыре информационных входа

81-8„, два входа синхронизации 9,1 и

9, дна входа задания режимов работы

101 и 10 блоки элементов И 11 — 13, кодоупр; нляемый сумматор 14 и преобра

35 зователь напряжение-код 15. Входы

l6 и 17 кодоуправляемого сумматора первого и второго входных регистров (n+1)-ro вычислительного блока, один из входов третьего блока элементов И является вторым входо 1 задания режима работы вычислительного преобразователя, а его другой вход и BbI ход подключены соответственно к выходу преобразователя напряжение-код и к третьему информационному входу первого входного регистра (и+1)-ro вычислительного блока, выход преобразователя напряжение-код является цифровым выходом вычислительного преобразователя.

14 являются входами задания шага квантования ВПИ.

Взаимодействие блоков и обработка информации в ВПИ осуществляется следующим образом.

Подлежащая обработке цифровая информация в виде m-разрядных чисел Nl, N< параллельно поступает на входы

8 1 и 8 ВПИ, являющиеся одновременно вторымй входами первых и вторых соответственно регистров 4 и 5 всех

2п блоков 11 -1 „,либо — последователь но на .входы 81 и 8 ВПИ (первые входы регистров 4 и 5 блока 11). При последовательном занесении информации возможно независимое перемещение информации вдоль регистров 4 и 5 всех блоков 1 1-1 „ эа счет того, что их регистры 4 и 5 связаны между собой так, что выходы первых и вторых входных регистров 4 и 5 i-ro блока 1

1 соединены с первыми входами первых

4 и соответственно вторых 5 регистров (.+1)-ro блока 1 . Занесение а так(1и)

Э же независимое в первых и вторых регистрах 4 и 5 перемещение чисел

N1 и N вдоль всех блоков 1 -l „ возможно только при подаче синхроимпульсов (СИ) на входы синхронизации (сдвига) 91 и 9, которые соединены соответственно с первыми 4 и вторыми

5 регистрами всех блоков 1„ .

В каждом блоке 1, информация обрабатывается следующим образом.

В первый 4 и второй 5 регистры заносятся числа соответственно N и 11 имеющие знаковые разряды. Реги<тры

1176351

2 U ° 2m И получаем

U выл ши (4) U0 где й1 изователя.

4 и 5 своими выходами подключены к цифровым входам преобразователей ПКН.

Полярность напряжения на выходе ПКН 2 соответствует результирующему знаку перемножаемых чисел И! и И2. Резуль- 5 тирующее значение знакового разряда формируется в сумматоре по модулю два 6 и заносится в ПКН 2. Выход ПНК

2 через согласующий элемент 3 подключен к аналоговому входу (умножаю- !О щему) ПКН 7.

Таким образом, напряжение на выходе ПКН 7 любого i-ro блока 1 равно

„>(I „О«,;) И

" (1) î где К = — — коэффициент преобраЯ зования, U =/U, /=/Uol и, и К2 — значения знаковых разрядов соответственно чисел N1 и Л2.

Своими выходами ПНК 7 соединены гальванически в одну точку А, в которой кормируется напряжение UA 25 равное (о !; О сс,; !

QA-2 1- К, К2, 1 (2) ЭО где 2n — число блоков 1, в ВПИ.

Из точки А напряжение подается на вход кодоуправляемого сумматора

14, масштаб которого может изменять. ся путем задания чисел N,,N4 на 35

3 его входах 1б и 17 так, что на его выходе 1 появится напряжение, равное ъ (,; ам,,;

1: К+к N%1 М21 40

Bb>X q

Р (3) которое является аналоговым выходом

ВПИ.

Выход сумматора 14 подсоединен к 45 входу преобразователя напряжение-код (ПНК). 15, на выходе которого (выход

2) образуется двоичный цифровой экви валент напряжения !1, .

ы

Цифровой эквивалент на выходе ПНК

15 равен масштаб преобразования

ПНК 15 число разрядов преобра4

Подставив в (4) выражение (3 ): г (,„.@, 0 2 К -!(ЕМ ;!.М1

2п

6-2. н zr,("е,)н к1 z-2п м (5) Информация с ПНК 15, при наличии .разрешающего сигнала на входе 10 задания режимов работы, через блок элементов И 13 поступает на вход первого регистра 4 (п+1)-го блока ! <„., °

Все "2n" блоков 1,", разделены на две секции от 1 до и-го и от (и+1) до 2n-ro блока. Секции, при наличии разрешающего сигнала на входе 10» задания режимов работы, соединяются между собой через блоки элементов

И 11 и 12.

Вычисления в ВПИ осуществляются на базе следующих элементарных операций.

Операция умножения первой и второй функций, отсчеты которых записаны соответственно в регистры 4 и 5 блоков 1;. При этом отсчеты функций могут быть занесены либо параллельно за один такт во все регистры по входам 8 и 8, либо

3 последовательно за 2> тактов по входам 8 1 и 82.

После полного занесения информации во все регистры 4 и 5 на цифровом выходе ВПИ появится число

Z„ величина которого определяется следуюшим выражением:

2п кМ .Е х; ч;

, (6)

"э где Х, — цифровые отсчеты первой функции; !

1; — цифровые отсчеты второй функции.

В случае обработки информации в реальном масштабе времени соотношение (6) для момента времени записывают в виде

2п к!! .х; - 1;, ()

М

Ъ|1

Операция занесения информации по синхроимпульсу в момент вре1 1.76351 х; =Х если i=lx„(8) I5 ф

1; e Yt если i-=1;

I (10) мени t на первый регистр 4 первого блока 11через вход 8 с одновремен1 ной передачей (сдвигом) информации с первого регистра 4 (i-1) блока

1(i-1) на первый регистр 4 i-го блока I „.

Эта операция обозначена как

Ф

Хit=XI. t-1 если М; где Х - код, поступающий на вход 81

ВПИ и на первый вход первого регистра 4 первого блока 1 в момент времени t.

Стрелка над числом Х обозначает сдвиг на первых регистрах 4 этого числа по синхроимпульсу.

При выполнении данной операции ВПИ осуществляет вычисления для момента времени t в соответствии с соотношением кй г Х;, 1,, (9) э 1 1 Операция занесения информации У по синхроимпульсу в момент времени в регистр 5 первого блока II no входу 8 с одновременным сдвигом информации с регистра 5 (i-1)"ro

КВУ 1 (i-1) и на регистр 5 i-го блока 1, .

Эта операция обозначена как

1; если 1 — ко пост ающий н где С д уп а вход

8 и на вход регистра 5 первого блок 11 в момент времени t.

Стрелка над числом 1 обозначает, сдвиг на регистрах 5 этого числа по синхроимпульсу.

При выполнении данной операции

ВПИ осуществляют вычисления для момента времени t в соответствии с соотношением к 1 14, 2о

Е „ .Е: Х;t У;,e (111

Иэ „=1

Операция занесения информации Х по синхроимпульсу в момент, времени

t иа регистр 4 первого блока 14 по входу 81 и занесения информации Z t по синхроимпульсу в момент времени в регистр 4(п+1)-го блока 1(n+I) с одновременным сдвигом информации с регистра 4(,р -1)"го блока 1(-1) в регистр 4 p -ro блока l p(p= i,2..., 5 и) и сдвигом информации с первого регистра 4(1-1)-го блока 1(j-1) в регистр 4 J-го блока 11: (-((пИ),(Ь 2))„„, 2п)), Ið Эта операция обозначена так.

Х p e = Х g если Р =1

Х э Х,, если пЗ 7 I ф р Я1, если =п+1; 1 1 С3 4 1 если 2n3j 7(т Н) (12)

20 где Х вЂ” код, поступающий на вход

8 в момент времени t на первый вход регистра 5

1-ro блока 1

Э

Ze — код, поступающий с выхода

ПНК 15 через блок элементов И 13 в момент времени

t на третий входы регистра

4(п+1)"го блока 1 (и+1)

Стрелка над числами Х, Z обозначает сдвиг этих чисел на регист30 рах 5 блоков 1; по синхроимпульсу.

При выполнении данной операции

ВПИ осуществляет вычисления для момента времени t в соответствии с соотношением:

К 114, (П

2п

М „ Е Х . Y, у

М 1".=1 1= n+i 1 1 t I q (13)

Следует отметить, что время выполнения элементарных операций, в результате которых ВПИ осуществляется вычисления для момента времени t в соответствии с соотноше" .,ниями (7),(9),(11) и (13) одно и то ,же для всех элементарных операций .и равно периоду следования синхроимпульсов по входам синхронизации

9 < и 92. Информация Е с выхода блока элементов И 13 поступает только при выполнении элементарной операции (13)

Выполнение рассмотренных выше. элементарных операций (7),(9),(11) и (13) Обеспечивает в зависимости

55 от различных комбинаций сигналов на информационных входах 81-84, входах задания режимов работы 10,102 и входах синхронизации 91,92 обработ1176351

10>

ых./

Au. z г

Составитель А.Маслов

Редактор И.Ковальчук Техред Т.Фанта Корректор А.Обручар

Заказ 5363/49 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Фипиал 11ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ку сигналов в реальном масштабе времени при выполнении таких операций как алгебраическое сложение, умножение и деление двух чисел, интегрирование, дифференцирование, вычисление корреляционной функции, лрямое преобразование Фурье, операции фильтрации в соответствии с алгоритмом работы нерекурсивного или рекурсивного цифрового фильтра.