Логарифмический преобразователь

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислителей, информационно-измерительных систем,: гибридных функциональных преобразователей и цифровых устройств для обработки сигналов в реальном времени. Цель изобретениясокращение оборудования . В cocTdb преобразователя входят регистр, коммутатор, два блока памяти, два сумматора, группа элементов И и элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ. Уменьшение объема памяти достигается за счет использования кусочнолинейной функции коррекции, аппроксимирующей разность между исходной функцией и ее линейным приближением, а также за счет использования симметрии функции коррекции, устранения двузначности функции коррекции и введения третьего канала коррекции. Преобразователь целесообразно использовать для логарифмического пре« i образования 8-16-разрядных чисел при восстановлении и сжатии сигна (Л лов, при цифровой нелинейной обработке звуковых и видеосигналов в устройс ствах реального времени, а также для повышения производительности микропроцессорных систем. 2 нл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„126912 (Я) 4 С 06 F 7/556

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44

gf Ô, W

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, И

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3868937/24-24 (22) 19.03.85 (46) 07.11.86. Бюл. Ф 41 (72) Ю.В. Хохлов, А.М. Литвин, В.Д. Циделко и С.В. Шантырь (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 959073, кл. G 06 F 7/556, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1196860, кл. G 06 F 7/556, 21.06.84. (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (5/) Изобретение относится к цифровой вычислительной техникеи может быть использовано при построении специализированных вычислителей, информационно-измерительных систем, гибридных функциональных преобразователей и цифровых устройств для обработки сигналов в реальном времени.

Цель изобретения — сокращение оборудования. В сост йь преобразователя входят регистр, коммутатор, два блока памяти, два сумматора, группа элементов И и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ. Уменьшение объема памяти достигается за счет использования кусочнолинейной функции коррекции, аппроксимирующей разность между исходной функцией и ее линейным приближением, а также за счет использования симметрии функции коррекции, устранения двузначности функции коррекции и введения третьего канала коррекции.

Преобразователь целесообразно использовать для логарифмического преобразования 8-16-разрядных чисел при восстановлении и сжатии сигналов, лри цифровой нелинейной обработ- й/й ке звуковых и видеосигналов в устрой- ( ствах реального времени, а также для повышения производительности микропроцессорных систем. 2 ил.

Мй

1 1269

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых устройств для обработки сигналов, информационно-измерительных систем, специализированных вычислителей и гибридных функциональных преобразователей.

Цель изобретения — сокращение оборудования. t0

На фиг. 1 приведена структурная схема логарифмического преобразователя; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие принцип преобразования.

Логарифмический преобразователь 15 содержит регистр 1, коммутатор 2, второй 3 и первый 4 блоки памяти, ! второй и первый сумматоры 5 и б, группу элементов И 7, элемент ИСКЛЮ-.

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8. 20

Работа преобразователя основана на кусочно-линейной аппроксимации

Функции y=1og (1+х), х е (0,1). Из графика воспроизводимой функции у(х) и аппроксимирующей прямой линии (фиг. 2<) видно, что код х содержит часть информации о величине у и является грубым приближением исходной функции. Разность между функцией y=log,(1+х) и ее линейным приближением лу,(х)=1ор, (1+х)-.х (фиг. 2Б). Построим функцию ч,(х) следующим образом:

1 1 а х хе (О ---)

2з 2

35 ч, (х) 1 1

° (1 х) х е(— — 1).

"3 9

Из фиг. 2о следует, что ф, (х) симметрична относительно оси, проведенной через точку х = i/2. Таким образом, определение у, (х) на интеруЗ х + g,(х) — 4<(x) + с9 (х) + ду (х); (2) 3 — -) у(х) =

1 — -):у(х) =

1 г 1 сегмент х F t

3 сегмент х 6 (-—

Э х +Ф,(1-х) .— ф,(1-х) + q»(1-х); (3) х + ф,(1-х) + 1о (1-х) . (4) Значения функций 4 (х), ф„ (х) и ьу,(х) запоминаются в блоках памяти и служат для получения точного результата преобразования, выступая в роли корректирующих функций. Анализ корректирующих функций показыва55 ет, что Р (х)„„, < 2; ду (х)„„„(2 ; кР (х) макс "

Таким образом, объемы блоков памяти, необходимых для запоминания сегмент х 6 (Π— -): у(х)

4 г 1 1 сегмент х с L- — — -):у(х) =

"4 2

126 з

1 вале (, †„-) сводится к операции

2 сдвига на три разряда влево, а определение V, (х) на интервале — 1-,1) может выполняться аналогично, если в качестве аргумента брать дополнение х до 1, что возможно ввиду симметрии функции Ф„(х).

На фиг. 2 5 показана пунктиром разность между функциями лу, (х) и Р,(х), т.е. лу = лу„(х) — Ф, (х) .

Построим функцию у (х), которая будет симметричным отображением ay>(x).

1 для х е — — 1) относительно пост г роенной оси (фиг. 2 5 ). Вследствие построенной симметрии при переходе черех х = 1/2 в качестве аргумента

Ф,(х) следует брать дополнение х до

1, тогда Р (х) будет совпадать с

Лу (х) на с= ãìåíòå (— —, 1), а на

1 сегменте PC, — -) ьу, (х) определяется (Фиг. 2 ) как сумма 1р (x) и у (х). Построим функцию %,(õ), 1 х e ((., — -) таким образом (фиг. 2д), чтобы

%д(х), х6 t (,х„) м кс xEjx ) где х — значение аргумента х, при котором функция Ц (х) принимает максимальное значение 9 макс .

На Фиг. 2е показана функция разности Й (х) =М (x) — 42 (х), xC(- -, — — ), 2 которую необходимо учитывать при определении Ц>,(х) через Ф (х) на сегменте — — вЂ,--). Тогда итого1 1

4 2 вые уравнения преобразований можно записать следующим образом: з 1269 функции,(х), д у, (х) и ф, (х), равны соответственно

Q с:, (x) = (п — 5). 2" (5)

ЯдУз(к)=(п — 6) . 2 2 = (п — 6) 2" ; (g) 126 вом и втором выходах разрядов регистра 1, что соответствует сегменту

1 1 3 — — -). Супса х + V (х) х +

4 4

1 у

+ %, (х) — Ю,(х) или х + g, (1-х), х +

Q q)„(x) = (n — 7) 2

Дополнительная двойка в выражении 10 (6) учитывает двузначность (в математическом смысле) функции д у (х) .

Иэ выражений (5) и (6) следует, что хранения значений корректирующих функций 4 (х) и ду (х) можно ис- 15 пользовать один блок памяти с общим полем адресов, содержащий две группы выходов. Тогда для запоминания корректирующих функций необходимо два блока памяти, объемы которых со- 20 ответственно равны

ОФз(+) Оду (х1 = (2n-11) 2; (8) (9) 25

О =OqÄ(x)= (n-7). 2

3 и 2 4

) при этом управление блоком 3 памяти осуществляется элементом ИСКЛЮЧАЮ0(ЕЕ ИЛИ 8, активный сигнал на выходе которого формируется при различных состояниях на перИз итоговых уравнений преобразований (1) — (4) видно, что корректирующая функция а у (х) на сегменте

1) не используется а в качест 1 30

t ве аргумента функций Ч,(х), 4 (х), %д(х) для х ъ 1!2 берется дополнение х до единицы, т.е. его обратный код. Таким образом, работа коммутатора 2 заключается в том, что для

1 х Е. (Π†-) он пропускает значения

1 х без изменения, а для х Е (— —, 1) значения аргумента х инвертируются, 40 а работа группы элементов И 7 заклю1 чается в том, что для х E. (О, ) она пропускает значения ду (х) на входы сумматора 6. 4S

Управление коммутатором 2 и группой элементов И 7 осуществляется старшим раэрядом кода аргумента х.

Значения корректирующей функции ф (х) хранятся в блоке 3 памяти и 50

1 1 используются на сегментах (— — †-)

4 2 выходах сумматора 5, причем преобра1 зование вида Я1= — —, х или 4, =

1 (1-х) выполняется путем соеди2з кения выходов коммутатора с (n-4)

1 входами второй группы младших разрядов сумматора 5, что соответствует пространственному сдвигу на три разряда влево кода аргумента х или (1-х), т.е. умножению аргумента на

Операция вычитания Ю (х) также обеспечивается на сумматоре 5, при этом в блок 3 памяти значения записываются в дополнительном коде °

Окончательный результат преобразования формируется на выходе сумматора 6 после суммирования значений

+q(х) и пу (х), выбираемых из блока 4 памяти, и значения, получаемого на выходе сумматора 5.

Логарифмический преобразователь имеет однородную структуру и полностью комбинационный принцип работы, его отличает также простота схемной реализации, что позволяет выполнить преобразователь в интегральном исполнении, при этом уменьшается объем используемой памяти в 1,4-1,5 раза. Наиболее целесообразным является использование логарифмического преобразователя для n = 8-16, что позволяет испольэовать его при цифровой нелинейной обработке сигналов в системах реального времени.

Формула изобретения

Логарифмический преобразователь, содержащий регистр, первый и второй блоки памяти, коммутатор, первый и второй сумматоры, причем вход преобразователя соединен с входом регисгра, разрядные выходы которого, с второго по (n-3)-й соединены с информационными входами коммутатора, где n — - разрядность аргумента, выход первого разряда регистра соединен с управляющим входом коммутатора, выходы которого, кроме последнего, соединены с адресными входами первого блока памяти, выходы младших

S 12691 разрядов которого соединены с входами с шестого по и, первой группы первого сумматора, выход которого соединен с выходом преобразователя, разрядные выходы регистра соединены с входами первой группы второго сумматора, выходы которого соединены с входами группы первого сумматора, выходы коммутатора соединены с разряднымн входами, с пятого по и, щ второй группы второго сумматора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения оборудования, в него введены группа элементов И и элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй раз-q5 рядные выходы регистра соединены соответственно с первым и вторым входа вЂ

26 Ь ми элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго блока памяти, выходы которого соединены с разрядными входами, с восьмого по и, третьей группы второго сумматора, разрядные выходы, с второго по (n-6), коммутатора соединены с адресными входами второго блока памяти, выходы старших разрядов первого блока памяти соединены с информационными входами группы элементов И, выходы которой соединены с разрядными входами, с седьмого по п, третьей группы первого сумматора, выход. первого разряда

4 регистра соединен с управляющими входами группы элементов И.

1269126

o,s У ) ф (Х) г

Уя

y2 г»

Л Ур(х)

2 г

6р

Поцписное

ВНИИПИ Заказ 6037/51 Т аж 671

Произв.-полигр. пр-тие; г. Ужгород, ул. Проектная, 4