Устройство для извлечения квадратного корня

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении ЦВМ и спецпроцессоров. Цель изобретения - повьшение точности вычислений. Устройство содержит регистр сдвига 3, четыре элемента ИЛИ 4, 9, 10, 11, элемент И 15, 1К-триггер 12, ТТ-триггер 14, RS-триггер 25, управляемый генератор импульсов 13, двоичный счетчик 21 и регистр последовательных приближений 19. Новыми в устройстве являются элемент НЕ 5, блок возведения в квадрат 6, схема сравнения 7, три формирователя одиночных импульсов 16, 23, 26, второй управляемый генератор импульсов 18, пятый и шестой элементы ИЛИ 17, 24 и элемент И-НЕ 22. Повьппение точности числений достигается за счет вычисления дробной части результата. 1 ил. S (Л 4 Ю сл 05 О5 ю

„„Я0„„1425662 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Г 06 Р 7 552

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4205731/24-24 (22) 04,03.87 (46) 23.09 ° 88. Бюл. 1Ф 35 (72) Б.М,Андреев и С.П.Леухин (53) 681.325 (088.8) (56) Карцев Н.А. Арифметика цифровых машин. — М.: Наука, 1969, с. 537, рис. 5-6.

Авторское свидетельство СССР

У 1246091, кл, Г 06 F 7/552» 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении ЦВМ и спецпроцессоров. Цель изобретения— повышение точности вычислений. Устройство содержит регистр сдвига 3, четыре элемента ИЛИ 4, 9, 10, 11, элемент И 15, IK-триггер 12, ТТ-триггер 14, RS-триггер 25, управляемый генератор импульсов 13, двоичныи счетчик 21 и регистр последовательных приближений 19. Новыми в устройстве являются элемент НЕ 5, блок возведения в квадрат 6, схема сравнения 7, три формирователя одиночных импульсов 16, 23, 26, второй управляемый генератор импульсов 18, пятый и шестой элементы ИЛИ 17, 24 и элемент И-HF. 22. Повышение точности вы» .числений достигается за счет вычисления дробной части результата.

1 ил.

1425662

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин и спецпроцессоров.

Цель изобретения — повьш ение точности вычислений.

На чертеже представлена функцио", нальная схема устройства.

Устройство содержит группу инфор,.мационных входов 1, вход 2 начальной ! установки, регистр 3 сдвига, первый ! ,элемент ИЛИ 4, элемент HF. 5, блок 6 возведения в квадрат, схему 7 сравнения, вход 8 запуска, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 9, 10 и 11 (соответственно), TK-триггер

112, первый управляемый генератор 13 ! ,импульсов, ТТ-триггер 14, элемент

И 15, первый формирователь 16 одиночных импульсов, пятый элемент

ИЛИ 17, второй управляемый генера-! тор 18 импульсон, регистр 19 после довательных приближений, первую ,группу информационных выходов ?О, „цвоичный счетчик 21, элемент И-НЕ 22, второй формирователь ?3 одиночных импульсов, шестой элемент ИЛИ ?4, kS-триггер 25, третий формирователь

26 одиночных импульсов, выход 27 сигнала о конце вычислений, вторую

1руппу информационных выходов 28.

Устройство работает следующим образом.

Импульс начяльнбй установки, подаваемый по входу 2, приводит устр % ойстно в исходное состояние. При

Этом обнуляется триггер 3 сдвига, на прямых выходах IK- и ТТ-триггеров 12 и 14 устанавливается высокий уровень

Сигналя, а выход RS-триггера 25 сбра< .ыняется на низкий уровень. Высокий уровень сигнала с прямого выхода

JK-триггера 1?, поступая ня вход управления регистра 3 сдвига, переводит его в режим параллельной зягрузки информации. Импульс запуска, поступяющий на входу 8, сбрасывает двоичный счетчик 21 в нулевое состояние и, проходя через второй элемент ИЛИ 9, своим передним фронтом фиксирует в регистре 3 прямой двоичный код подкоренного выражения, поступающий с группы информационных входов 1 íà его входы данных. Первым элементом ИЛИ 4 контролируется наличие единиц в двух старших разрядах подкоренного выражения, записанного в регистр 3 сдвига. Если единиц н

20 этих разрядах нет, то с выхода эле" ментон ИЛИ 4 и НЕ 5 соответственно на входы I и К триггера 1? поступают низкий и высокий уровни сигнала. Это обеспечивает переключение IK-триггера 12 задним фронтом импульса запуска на низкий уровень сигнала на его прямом выходе, этот уровень переводит регистр 3 сднига в режим сдвига информации н сторону старших разрядов и одновременному заполнению младших разрядов нулями. А высокий уровень сигнала с обратного выхода IK-триггера 12 разрешает работу первого управляемого генератора 13. Передние фронты, вырабатываемых импульсов проходя через второй элемент ИЛИ 9, сдвигают информацию в сдвиговом регистре 3. При этом ТТ-триггер 14, переключаясь по спадам импульсов генератора 13 делит частоту этих импульсов на два, а двоичным счетчиком

2 1 считаются импульсы с прямого выхос да ТТ-триггера 14 ° Насчитынаемое дво30

55 ичным счетчиком 21 число равно числу ю нар сдвигов кода подкоренного выражения н регистре 3. Спады импульсов обратного выхода ТТ-триггера 14, проходя через четвертый элемент ИЛИ

1i приводят IK-триггер 12 н соответствие уровням сигналов на его I и К входах.

Ясно, что возврат прямого выхода

IK-триггера 12 на высокий уровень происходит после той пары сдвигов подкоренного выражения, во время которой н одном или обоих старших разрядах регистра 3 появляется единица. При этом работа управляемого генератора 13 запрещается, высокий уровень сигнала с выходя первого элемента ИЛИ 4 обеспечивает прохождение последнего импульса серии импульсов с ньжодя четвертого элемента ИЛИ 11 через элемент И 15 ня вход первого формирователя 16 одиночных импульсов, который вырабатывает одиночный импульс, устанавливающий RS-триггер 25 в высокое состояние и запускающий регистр 19 последовательных .приближений ня цикл работы, B случае нулевого значения всех разрядов подкоренного выражения все выходы двоичного счетчика 21 устанавливаются в единичное состояние и-2 после проведения — — (n-разрядность

142566?

40 подкоренного выражения) пар сдвигов кода в регистре 3, что обуславливает появление на выходе элемента И-HF.

22 низкого уровня сигнала, который в свою очередь запускает второй фор мирователь 23 одиночных импульсов, импульс с выхода которого, пройдя через третий элемент ИЛИ 10, уста навливает прямой выход IK-триггера 12 1О в единичное состояние, чем прекращаются сдвиги информации в регистре 3, я пройдя через пятый элемент

ИЛИ 17, устанавливает RS-триггер 25 в единичное состояние и запускает регистр 19 последовательных приближений ня цикл работы.

Если же в одном из двух старших

Разрядов подкоренного выражения после его загрузки н регистр 3 имеется единица, переключения IK-триггера 12 по спаду импульса запуска не происходит, а сам импульс запуска после появления высокого уровня сигнала на выходе первого элемента ИЛИ 4 про- 25 ходит через элемент И 15 и своим спадом запускает первый формирователь 16 одиночных импульсов, нырабатынаемьй которым импульс, пройдя через пятый элемент ИЛИ 17, устанавливает RS-триггер 2 и запускает регистр 19 последовательных пр|.ближений на цикл работы, н котором осуществляется непосредственно извлечение квадратного корня, но уже не

Э5 из исходного аргумента, я из числа, равного произведению исходного аргумента на коэффициент 4, где тп— число пяр сдвигов исходного аргумента в регистре 3, посчитанное двоичным счетчиком 21.

Для любых значений подкоренного выражения процесс извлечения квадратного корня производится следующим образом. Переключение RS-триггера 45

25 на высокий уровень сигнала разрешает работу второго управляемого генератора 18 импульсов, по переднему фронту первого из вырабатываемых им импульсон HB Разрядных выходах реги 5О стра 19 последовательных приближений устанавливается код 011...111, а его выход сигнала о конце преобразования устанавливается н высокое состояние.

Задний фронт импульса с генератора 18 запускает блок 6 возведения в квадрат результат с его выхода поступает на схему 7. сравнения, где сравнивается с предъявляемым с регистра 3 сдвига числом. Если код с регистра 3 больше, то на выходе схемы 7 сравнения появляется единица, в противном случае— ноль. Передним фронтом второго импульса, поступающего с генератора

18, результат сравнения зафиксируется в старшем разряде регистра 19 последовательных приближений. На его разрядных выходах устанавливается либо код 001...111у либо код 101...111.

На последующих тактах аналогичным образом осуществляется установка последующих разрядов регистра 19 последонательных приближений. По окончании цикла преобразования выход сигнала о конце преобразования регистра 19 сбрасывается на низкий уровень, чем обеспечивается запуск третьего форУ мировятеля 26 одиночных импульсов, вырабатываемый которым импульс, пройдя через шестой элемент ИЛИ 24 сбрасывает RS òð,rrep 25, а поступив на выход 27 сигнала о конце вычислений, свидетельствует факт готовности результата вычислений ня информационных выходах 20 и ?8 устройства. При этом код ня первой группе информационных выходов ?0 представляет из себя целое число, равное произведению действительного результата ня 2, а код ня второй группе информационных выходов 28 равен m. Число определяет число сдвигов результата в сторону младших разрядов с целью его нормализации. Такое представление результата позволяет получить и дробную

em часть. При этом вычисляемое число разрядов дробной части равно m.

Фо р мул а из о бр е те н ия

Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее регистр сдвига, информационные входы которого являются информационными входами устройства, с первого по четвертый элементы ИЛИ, элемент И, IK-триггер, ТТ-триггер, RS-триггер, первый управляемый генератор импульсов, двоичный счетчик, вход обнуления которого является входом запуска устройства, регистр последовательных приближений, разрядные выходы которого являются первой группой информационных выходов устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок возведения в квадрат, три фор25662

Составитель Н.Шелобанова

Техред М,Ходанич Корректор И.Муска

Редактор Г,Гербер

Заказ 4770/46 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

14

Мирователя одиночных импульсов, второй управляемый генератор импульсов, с хема сравнения, элемент НЕ, пятый и подестой элементы ИЛИ, элемент И-HE йричем вход обнуления регистра сдвига является входом начальной установи устройства и подключен к первым ходам третьего и шестого элементов вход тактирования регистра сдвиа подключен к, выходу второго элеента ИЛИ, первые входы второго и етвертого элементов ИЛИ и вход обнуения двоичного счетчика соединены с в одом "Пуск" устройства второй о

Ф вход второго элемента ИЛИ соединен с одом первого управляемого генерара импульсов и входом тактировая ТТ-триггера, вход установки в ,1 которого и вход управления ре( гмстра сдвига подключены к прямому

a)ixopy IK-триггера, инверсный выход и вход установки в "1" которого п одключены соответственно к входу п рвого управляемого генератора имльсов и выходу третьего элемента

И, а тактовый вход подключен к в ходу четвертого элемента ИЛИ и п рвому входу элемента И, второй в од которого, вход элемента НЕ и

I вход .IK-триггера подключены к в ходу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с в ходами двух старших разрядов рег стра сдвига, разрядные выходы кот рого подключены к первой группе в одов схемы сравнения, вторая группа входов которого подключена к разрядным выходам блока возведения в квадрат, информационные входы которого и первая группа информационных выходов устройства подключены к разрядным выходам, регистра последовательных приближений, информационный вход которого соединен с выходом схемы сравнения, прямой и инверсный выходы ТТ-триггера подключены соответственно к тактовому входу двоичного счетчика и второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с К-входом IK-триггера, выход элемента И через первый формирователь одиночных импульсов подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого и второй вход третьего элемента ИЛИ соединены с выходом второго формиро" вателя одиночных импульсов, вход которого соединен с выходом элемента

И-НЕ, входы которого подключены к разрядным выходам двоичного счетчика и к второй группе информационных выходов устройства, выход окончания вы2б числения которого подключен к выходу третьего формирователя одиночных импульсов и к второму входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса RS-триггера, прямой выход которого через второй управляемый генератор импульсов подключен к входу управления блока возведения в квадрат и тактовому входу регистра последовательных приближений, вход запуска которого и вход установки RS-триггера соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а выход сигнала о конце преобразования — с входом третьего формирователя одиноч4р ных импульсов °