Генератор векторов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств для отображения графической информации, станков с ЧПУ и т.п. Цель изобретения - повышение быстродействия. Для этого в генератор введены реверсивные счетчики 20 и 21 с параллельной записью координат Х и У второй граничной точки вектора, вторая и третья группы элементов 22 и 23 ИСКЛЮ- и 3(mrfb KnioS (Л (jO со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЫИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А) (19) (И) (50 4 С 09 G 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У4 ЯУ/Кl 6

Хл 1(в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4102669/24-24 (22) 13.05.86 (46) 23.12.87. Бюл. )1 47 (71) Донецкий политехнический инсти— тут (72) Е.А.Башков, В.П.Боюн и В.А.Лисовин (53) 681.327.11(088.8)

;(56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1264232, кл. G 09 G 1/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1278926, кл. G 09 С 1/08, 1985. (54) ГЕНЕРАТОР ВЕКТОРОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств для отображения графической информации, станков с ЧПУ и т.п. Цель изобретения — повышение быстродействия, Для этого в генератор введены реверсив-ные счетчики 20 и 21 с параллельной записью координат Х и У второй граничной точки вектора, вторая и третья группы элементов 22 и 23 ИСКЛЮ1361613

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента 24 и 25 НЕ, четыре элемента 26-29 И и элемент 30

И-НЕ с соответствующими функциональными связями. Это обеспечивает достижение более высокого быстродействия при данной точности эа счет того, чтс в каждом такте производится вычисление координат двух точек, движущихся от границ вектора к его центру, и лишь при выполнении условия дХ 1, !

АУ 1 осуществляется вычисление координат одной точки, а при достижении граничными точками вектора расстояния в один шаг по )(или (процесс генерации заканчивается. 4 ил.

Изобретение относится к вычисли- капливающий сумматор 12, дешифратор тельной технике и может быть исполь- 13, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, перзовано при построении устройств для вый коммутатор 15, сумматор 16, перотображения графической информации, вую группу 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ станков с ЧПУ и т.п. ИЛИ, второй коммутатор. 18, преобразоЦель изобретения — повышение бы- ватель 19 кодов, реверсивные счетчистродействия генератора. ки 20 и 21 с параллельной записью ко, ординат Х и У второй граничной точНа ф 1 а фиг.1 пРедставлена Функциональ- !ки вектора, вторую 22 и третью 23 ! ная схема генератора векторов, на 10,группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фиг.2 — схема дешифратора; на фиг.3 — элементы НЕ 24 и 25, второй 26, четвременные диаграммы работы генерато- вертый 28 и пятый 29 элементы И и ,ра, на фиг.4 — примеры генерации век-, элемент И-HE 30.. торов. ° l дешифратор 13 содержит первый элеГенератор. векторов содержит ревер- мент НЕ 31, четыре элемента И 32-35, сивные,счетчики 1 и 2 с параллельной второй 36, третий 37 и четвертый 38 записью координат Хд и УА первой гра- элементы НЕ и имеет входы 39-44 и выничной точки вектора, выходы которых ходы 45-48. .подключены к одним из входов первого Сигналы с выходов 45 и 48 дешиф3 и второго 4 сумматоров, выходы ко ратора 13 вызывают соответсвенно торых соединены с информационными уменьшение и увеличение на единицу входами регистров 5 и Ь сдвига прира- содержимого реверсивного счетчика 1, щений дХ и b У, блоки 7 и 8 сравнения а сигналы с выходов 46 и 47 — уменьс нулем, которые подключены к перво- g5 шение и увеличение на единицу содерму и второму входам первого элемента жимого реверсивного счетчика 2.

И 9, выход которого соединен с одним Появление сигналов. на выходах 45иэ входов установки в нуль первого, 48 дешифратора 13 описывается следуютриггера 10, второй триггер 11, на- щими выражениями:

I вых. 45 = (вх. 39) 8 (вх. 40) & (вх. 42) & (вх. 43) & (вх. 41); (1) вых.46 = (вх. 39) & (вх. 40) 8 (вх. 41) & (вх, 43) & (вх. 44); (2) вых.4? = (вх.39)&(вх.40)&(вх.41)&(вх.43)&(вх.44); (3) ввх.48 = (вх.39)&(вх.40)&(вх. 41)&(вх.42)&(вх.43): (4)

Реверсивные счетчики 1 и 2, 20 и Сумматоры 3 и 4 необходимы для вы35

21 с параллельной записью предназна- числения приращений д Х = Х вЂ” Хд и чены для приема и модификации в про- ду = уь — уд, которые подаются на рецессе генерации координат Хд и У, гистры 5 и 6 сдвига.

Х и У граничных точек вектора. Эти координаты во время работы генератора 4О Группы 22 и 23 элементов ИСКЛЮЧАменяются, постоянно приближаясь друг ЮЩЕЕ ИЛИ, блоки 7 и 8 сравнения с к другу.,нулем, элементы НЕ 24 и 25 соответ1361613 ственно предназначены для определения ° условий дХ! 1, (дУ (1. (5) (6)

Элемент И-HE 30 необходим для определения момента совпадения младших разрядов координат Хд и Х или У

Элемент И 9 позволяет определить момент выполнения условия (АХ = О) &(ду1 1)V (ду = 0)8 (дХ 1) (7) 10 и подать сигнал установки в нуль на триггер 10.

Коммутатор 15 предназначен для подачи на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ группы 17 содержимого регистров

5 и 6 сдвига приращений Х или д У.

Управляется коммутатор 15 инверсным 20 выходом знакового разряда накапливающего регистра 12. При этом, если содержимое накапливающего регистра 12 положительно или равно нулю, то на выходе. коммутатора 15 имеется число 25 из регистра сдвига приращения d X.

При отрицательном содержимом накапливающего регистра 12 на выходе коммутатора 15 имеется число из регистра сдвига приращения ЬУ. Группа 17 эле- З0 ментов ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ служит для инвертирования под управлением элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 информации с выхода коммутатора 15.

Преобразователь 19 кодов предназ35 начен для образования абсолютного значения приращения А У. При этом, если приращение положительно, то оно появляется на выходе преобразователя

19 кодов без изменений ° При отрица- 40 тельном приращении У на выходе преобразователя 19 кодов находится дополнительный код исходного приращения ду.

Коммутатор 18 под управлением триггера 11 пропускает на соответствующий вход сумматора 16 абсолютное значение приращения У или содержимое накапливающего регистра 12. При этом, 50 если триггер 11 находится в состоянии логического нуля, то на выходе коммутатора 18 имеется абсолютное значение приращения ду с выхода преобразователя 19 кодов. Если триггер 11 находится в состоянии логической единицы, то на выходе коммутатора 18 имеется число из накапливающего регистра 12.

Триггер 10 предназначен для формирования цикла работы генератора векторов от момента прихода сигнала на вход "Пуск" и до прихода сбрасывающего сигнала с выхода на вход "Пуск" элемента И 9.

Триггер 11 необходим для выделения первого тактового импульса, поступающего на вход генератора векторов после приходА сигнала "IIycx"

Дешифратор 13 служит для подачи импульсов суммирования,или вычитания на реверсивные счетчики 1 и 2 координат XA и Уа первой граничной точки вектора. Распределение импульсов по выходам дешифратора .13 осуществляется в зависимости от знаков приращений, поступающих с выходов знаковых разрядов регистров 5 и 6 сдвига, и от текущего значения с выхода знакового разряда накапливающего регистра 12.

Элементы И 26-29 необходимы для подачи импульсов вычитания или суммирования на реверсивные счетчики 20 и 21 координат Х и У второй граничной точки вектора. Подача этих импульсов осуществляется при выполнении условий (5) и (6).

Генератор векторов работает следующим образом.

В начале каждого цикла работы на информационные входы ХА, УА,X>, У> поступают координаты начальной и конечной точек вектора в дополнительном коде. При этом знаковые разряды участвуют в арифметических операциях наряду с информационными и подаются вместе с ними на входы соответствующих сумматоров. В результате этого с информационных входов Х, УА, Х, У> по переднему фронту сигнала "Запись кодов" в реверсивные счетчики 1, 2, 20 и 21 вводятся значения координат

Х и У первой и второй .граничных точек вектора и производится обнуление триггера 10. Сумматоры 3 и 4 производят вычисление приращений b X = Х - XA и 4 У = У> — Уд, после чего сигнал

"Запись кодов" снимается и своим задним фронтом записывает приращения A X и ЬУ в регистры 5 и 6 сдвига.

В соответствии с этим длительность сигнала "Запись кодов" должна удовлетворять условию

t>к= г,, + t<» где t „ — длительность сигнала "Запись кодов";

1361613 — максимальное время записи в реверсивные счетчики 1, 2, 20 и 21, — максимальное время вычисления Д Х и ДУ на сумматорах

Зи4, Регистры 5 и 6 сдвига имеют число разрядов на единицу большее, чем сумматоры 3 и 4, поэтому знаковые разряды сумматоров 3 и 4 записываются одновременно в два старших разряда соответствующих регистров 5 и 6 сдвига.

Так как триггер 10 соединен с асин хронным инверсным входом сброса и динамическим входом триггера 11, а также с инверсным входом сброса накапливающего регистра 12, то нулевой потенциал на выходе триггера 10 также вызывает сброс триггера 11 и накапливающего регистра 12 в нуль.

В результате этого на выходах коммутаторов 15 и 18 находятся соответственно приращение ДХ и абсолютное значение приращения дУ. При этом, если приращение ДХ отрицательно, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 имеется потенциал логического нуля, в результате чего на соответствующий информационный вход сумматора 16 поступает отрицательное приращение дХ без преобразования.

При положительном приращении Д Х группа 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ под управлением элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 14 пропускает на соответствующий информационный вход сумматора 16 инверсное значение приращения ДХ. На вход переноса сумматора 1б при этом поступает потенциал логической единицы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 14.

В результате этого при любом знаке приращения д Х сумматор 16 осуществляет вычисление разности абсолютных значений приращений Д У и ДХ.

С приходом сигнала "Пуск" триггер

10 устанавливается в состояние логической единицы и с управляющего входа накапливающего регистра 12 снимается сигнал установки в нуль.

После этого по переднему фронту первого тактового импульса разность абсолютных значений приращений Д У и дХ с выхода сумматора 16 записывается в накапливающий регистр 12 и триггер

11 устанавливается в состояние логи10

30 ческой единицы. В результате этого .по переднему фронту сигнала с выхода триггера 11 регистры 5 и 6 сдвига сдвигаются на один разряд влево, причем в младший их разряд записывается потенциал логического нуля, а коммутатор 18 пропускает на свой выход содержимое накапливающего регистра 12.

В дальнейшем до конца прогресса генерации вектора триггеры 10 и 11 находятся в состоянии логической единицы, в результате чего в регистрах

5 и 6 сдвига неизменно находятся приращения 2ЬХ и 2дУ, а коммутатор 18 пропускает на свой выход содержимое накапливающего регистра 12.

При этом, если содержимое накапливающего регистра 12 положительно или равно нулю, то еумматор 16 производит вычитание абсолютного значения приращения 2дХ из содержимого накапливающего регистра 12, если отрицательное на сумматоре 16 выполняется сложение числа из накапливающего регистра 12 и абсолютного значения приращения 2дУ. .По переднему фронту тактовых импульсов в накапливающий регистр 12 записывается информация с выхода сумматора 16.

По заднему фронту любого тактового импульса, если триггеры 10 и 11 находятся в состоянии логической единицы, дешифратор 13 подает на управляющие входы реверсивных счетчиков t

35 и 2 суммирующий или вычитающий импульс в зависимости от знаков приращений 2дХ и 2дУ и знака числа в накапливающем регистре 12.

При этом если число в накапливаюУ щем регистре 12 положительно или равно нулю, то дешифратор 13 выдает суммирующий и вычитающий в зависимости от знака приращения 2дУ импульс на

45 соответствующий управляющий вход реверсивного счетчика 2. При отрицательном содержимом накапливающего регистра 12 импульс суммирования или вычитания поступает в зависимости от знака приращения 2дХ на соответствую50 щий управляющий вход реверсивного счетчика 1 °

Параллельно с этим, если условие (S) или (6) не выполняется, то с вы55 хода соответствующего элемента И 2629 реверсивные счетчики 20 и 21 получают приращение, противоположное по знаку относительно приращения реверсивных счетчиков 1 и 2.

1361613

При выполнении условия (5) или (6) на выходе соответствующего блока 7 или 8 сравнения с нулем появляется потенциал логической единицы, который вызывает на выходе соответствующего элемента НЕ 24 или 25 потенциал логического нуля, запрещающий появление на выходах элементов И 26, 27 и 28, 29 управляющих импульсов.

Таким образом, после прихода сигнала "Запись кодов" генератором векторов производится вычисление разности абсолютных значений приращений дУ и дХ. По переднему фронту первого 15 тактового импульса, поступающего после прихода сигнала "Пуск" на вход генератора векторов, вычисленная разность записывается на накапливающий регистр 12, взводится в единицу триг- 2р

rep 11 и осуществляется сдвиг влево регистров 5 и 6 сдвига. По заднему фронту первого тактового импульса дешифратором 13 производится подача соответствующих, в зависимости от знака 2дУ, противоположных по знаку приращений на реверсивные счетчики 2 и 21, либо, если содержимое накапливающего регистра 12 отрицательно,— подача соответствующих в зависимости З0 от знака 2дХ противоположных по знаку приращений на реверсивные счетчики

1 и 20.

В следующих тактах, в зависимости от знака числа в накапливающем регистре 12, производится либо вычитание абсолютного значения приращения 2ДХ, хранящегося в регистре 5 сдвига из содержимого накапливающего регистра

12 и подача соответствующих в зависимости от знака 26У противоположных по знаку импульсов на реверсивные счетчики 2 и 21 либо, если содержимое накапливающего регистра 12 отрицательно, суммирование абсолютного значения 2дУ, хранящегося в регистре 6 сдвига, с числом, находящимся в накапливающем регистре 12, и подача соответствующих в зависимости от 2дХ противоположных по знаку импульсов на реверсивные счетчики 1 и 20 ° При этом суммирующие или вычитающие импульсы на реверсивные счетчики 20 и

21 поступают до тех пор, пока не выполняются условия (5) и (6) соответ55 ственно.

Цикл работы продолжается до поступления на элемент И 9 сигналов с выходов блоков 7 и 8 сравнения с нулем и элемента И-HF. 30, говорящих о том, что текущие координаты первой граничной точки вектора, находящиеся в реверсивных счетчиках 1 и 2, более чем на 1" по X или У отличаются от текущих координат второй точки вектора, находящихся в реверсивных счетчиках 20 и 21. Элемент И 9 при этом сбрасывает в "0" триггер 10, на чем работа генератора векторов заканчивается.

Предложенное устройство обладает более высоким быстродействием при данной точности и это достигается тем, что в каждом такте производится вычисление координат двух точек, движущихся от границ вектора к его центру, и лишь при выполнении условия (5) или (6) осуществляется вычисление координат одной точки. Кроме того, при достижении граничными точками вектора расстояния в один шаг по Х или У процесс генерации заканчивается. В результате ускорение по сравнению с известным устройством составляет ()дХ(+

+ I ду )/2 — 1 при нечетных дХ и д У и (Jh Х) + 1дУ()/2 при всех остальных случаях. При этом уменьшения точности генерации векторов не происходит.

Формула изобретения

Генератор векторов, содержащий реверсивные счетчики с параллельной за- писью координат XA и У первой граничной точки вектора, первые управляющие входы которых являются входом

"Запись кодов" генератора, вторые и третьи управляющие входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и.четвертым выходами дешифратора, а информационные входы являются входами координат первой граничной точки вектора генератора, а выходы их

1 соединены с первыми информационными входами соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к информационным входам соответственно регистров сдвига приращений д Х и дУ, первые выходы которых соединены с информационными входами первого коммутатора, первые управляющие входы регистров сдвига приращений дХ и b.Ó соединены с входом нЗапись кодов" устройства, соединенным с первым входом первого триггера, второй вход установки нуля которого подключен к выходу первого элемента И, а

1361613

10 вход установки единицы является входом "Пуск" устройства, выход первого триггера соединен с входами установки нуля второго триггера и накапливающе5 го регистра и первым управляющим входом дешифратора, второй управляющий вход которого, управляющий вход накапливающего регистра и синхровход второго триггера являются тактовым входом устройства, выход второго триггера .соединен с третьим управляющим входом дешифратора, управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого подключены со- 1r ответственно к выходу преобразователя кодов и первому выходу накапливающего регистра, второй выход которого соединен с первым информационным входом дешифратора, первым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управляющим входом первого коммутатора, выходы которого соединены соответственно с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым входом элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 25

ИЛИ первой группы, второй вход которых подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенному с входом переполнения третьего сумматора, первый и второй информационные входы З0 которого соединены соответственно с выходами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы и второго коммутатора, выход третьего сумматора соединен с информационным входом накапливающего регистра, второй и третий информационные входы дешифратора соединены со- ответственно с вторыми выходами регистров сдвига приращений Ь Х и 6 У, вторые управляющие входы которых соединены с выходом второго триггера, первый и второй блоки сравнения — с нулем, выходы которых подключены к первому и второму входам первого элемента И,.вход преобразователя соеди-,45 нен с первым выходом регистра приращения У, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия генератора, он содержит второй, третий, четвертый и пятый элементы И, два элемента НЕ, элемент И-НЕ, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй и третьей групп и реверсивные счетчики с параллельной записью координат Х и

У второй граничной точки вектора, первые управляющие входы которых соединены с входом "Запись кодов" генератора, вторые и третьи управляющие входы которых соединены соответственно с выходами второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, выходы соединены соответственно с вторыми входами первого и второго сумматоров, подключенными к первым входам элементов ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ первой и второй групп соответственно, вторые входы которых подключены к Выходам соответственно реверсивных счетчиков с параллельной записью координат Хд и Уд первой граничной точки вектора, первые выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и второй групп соответственно соединены с входами первого и второго блоков сравнения с нулем, выходы которых подключены к входам первого и второго элементов НЕ, выход первого элемента НЕ подключен к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым выходами дешифратора, выход второго элемента

НЕ соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к четвертым и третьим выходам дешифратора, вторые выходы элементов

ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ второй и третьей групп подключеньп:к входам элемента И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, информационные входы реверсивных счетчиков спараллельной записью координат Х и

У второй граничной точки вектора являются входами координат, второй граничной точки вектора генератора.

13б1613

@91 39 92

ХА, Х,, л, Мв

М

Запись

АМ

Счетчики

1,2

Счетчики .20, 27

Регистры сдпига

Хб

/1уси "

Триггер а

Т.И.

7риггер

lj .Ягистр

Деишщ тор 1

Схемы "И

26,27,28 29

1361613

ВНИИПИ Заказ 6295/51 Тираж 433 Подписное

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