Устройство для вычисления степной функции

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных ЭВМ, а также при разработке вычислительных устройств, входящих в состав больших интегральных схем. Цель изобретения - расширение области изменения аргумента для целочисленных (как положительных , так и отрицательных) степеней при одновременном сокращении объема памяти. Устройство содержит входной регистр 1, бпок 2 выбора режима счетчика, блок 3 управления, блок 4 памяти, блок 5 формирования знака функции, реверсивный счетчик 6, элемент ИЛИ 7, выходной регистр 8, гер 9 знака результата, вычитающие счетчики 10 и 11 с соответствующими связями. Элементы устройства могут быть реализованы на основе стандартных микросхем. 4 ил. о

CQO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (gg)g C 06 F 7/552! и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4663066/74

{22) 15.03.89 (46) 30.01.91.Бюл. М 4 (71) Харьковский инстигуг радиоэлектроники им.акад.М.К.Янгеля (72) В.М.Гусятин, В.Л.Горбачев, О.Г.Руденко, Б.JI.Либероль и Г.В.Тимченко (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельсгно ССГР

У 1285464, кл. С; 06 F 7/52, 1985.

Авторское свидегельс г«о ГССР !!с 1298740, кл. Г 06 F 7/544, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬ(ЧИСЛГНИЯ СТЕПЕННОЙ ФУНКЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольИзобретение относится к «ычислительной технике и может быть использовано в специализирован«ых "38M, а также при разработке вычислительных устройств, изготовляемых в составе больших интегральных схем.

Цель изобретения — расширение области изменения аргумента лля целочисленных (KRK положигель«ых, так и отрицательных) степеней при одновременном сокращении объема памяти.

На фиг. 1 предста«лена функциональная схема предлагаемого устройства для вычисления степенной Аункции! на фиг. 2 — вариант реализации устройстваа управления; на Аиг. 3 — вариант эовано в специализированных ЭВМ, а также при разработке вычислительных устройст, входящих в состав больших интегральных схем. Цель изобретения расширение области изменения аргумента для целочисленных (как положительных, так и отрицательных) степеней при одновременном сокращении обь-. ема памяти. Устройство содержит входной регистр 1, блок ? выбора режима счетчика, блок 3 управления, блок 4 памяти, блок 5 Аормирова«ия знака функции, реверсивный счетчик 6, элемент ИЛИ 7, выходной регистр 8, триггер 9 знака результата, вычитающие счетчики 10 и 11 с соответствующими связями. Элем»«ти устройства могут быть реализованы «а основе стандартных микросхем. 4 ил. реализации блока вььбора режима счетчика, на фиг. 4 — то же, блока Аормирования знака Ау«кции.

Устройство содержит (Аиг.1) входной регистр 1, блок ? «ыбора режим"-. счетчика, блок 3 упрл«лснил, блок 4 памяти (ПЗУ), блок 5 Аормпрс«ания знака функции, рев»рсп«ний счетчик 6, элемент ИЛИ 7, выходной регистр 8, триггер 9 знака резульгата, псрвий

10 и второй 11 пы пугающи» счетчики, входы 12 и 13 сост«етсг«сн«с модуля и знака аргумента ",ñrð ногii;, «ходи

14 и 15 соответственно 1одуля и знака показателя c «с «и, «:сол 16

"Пуск", синхровход 37, "i .. - 18 зн»1624445

45 ка резуль гата, выход 19 модуля результата и выход ?0 конца операции.

Элементы усгройства могут быть реализованы на основе стандартных микро5 схем.

Блок 3 управления (фиг.2) содержит элементы И 21-23, элементы ИЛИ 24 и ,25, элементы HF. 26, счетчик 27, дешифратор 28, триггер 29, блок 2 выбора режима счетчика содержит элеменгы И 30„-30ù+, элемент НЕ 31.

Усгройство управления работает следующим образом.

Счетчик 27 имеет пять состояний, с 15 помощью дешифратора 28 каждому состоянию поставлен в соответствие по номерам выход устройства управления. В исходном состоянии содержимое счетчика равно нулю и оно не дешифрирует- 2р ся. Из состояния в состояние счетчик перЕводигся синхроимпульсами, поступающими на второй вход устройства управления. Сменой состояний счетчика управляег триггер ?9 и элемент И. 21. 25

Синхроимпульсы поступают также на первый разрешающий вход дешифратора через цепочку элементов HF., которая обеспечивает задержку импульса на время окончания переходных процессов в 3п счетчике. Устройство управления начинает работу с момента прихода на его первый вход импульса начала работы

"Пуск", этот сигнал устанавливает триггер 29 в единичное состояние.llep-

35 вый синхроимпульс установит счетчик в первое состояние. Этот же импульс поступит на разрешающий вход дешиАратора и на его первом выходе,так же как и на первом выходе устройства

40 управления, появится импульс.

Второй синхроимпульс переводит счетчик во второе состояние. Если при этом нл третьем входе устройства управления установлен уровень логической единицы, т.е. старший разряд входного регистра находится в единичном состоянии, то элемент И

23 по вгорому входу будет заперт и выходе устройства ния импульс будет отсутствовать, а третий синхроимпульс переведет счетчик в третье состояние. В противном случае элемент И 23 будет открыт и первый же импульс с его выхода установит григгер ?9 в нулевое состояние. Это приводит к тому, что второе состояние счегчикл не будет изменяться следующими синхроимпульсами до тех пор, пока на третьем входе устройства управления не появится уровень логической единицы. В г» ение времени, когда счетчик будег находиться во втором состоянии, ус-ройство управления нл втором выходе будет вырабатывать серию импульсов. Уровень логической единицы на третьем входе ус гройс гва управления установит триггер 29 в единичное состояние, а очередной синхроимпульс переведет счетчик в третье состояние и нл третьем выходе дешифрлтора и третьем выходе устройства управления появится импульс. Этот же импульс поступает на первый вход эл»мента И 22, если на втором входе этого лементл присугству»т уровень логической единицы, когда содержимое первого сч»тчикл равно нулю, нл выходе элемента ИЛИ

24 и на пятом выходе устройс гвл управления ныраба гываетсн сигнал конца операции. Этот сигнал устанавливается в нулевое состояние григгер 29 и счетчик ?7. Если это не происходиT, rn очередной синхроимиульс переведет сче гчик в четвер го» состояние. Первый же импульс с чет«»ртого выхода устройст«л управления установит триггер в нул .вое состояние, э го прин»дег к тому, . чегв»ртое сосгояние счетчика не будег изменяться следующими синхроимпульсами дп тех лор, пока на четвертом вход» vcTpnII» г«л управления не появится уро«ель логической единицы, когда содержимое первого счетчика станет равным нулю. В течение времени, когда счегчик будет находиться в четвертом состоянии, устройсгво управления будет «ырлбатывать серию импульсов на че-вертом выходе. Уровень логической единицы на чет«ергом входе устройства управления ycTaIInIIIIг триггер в единичное состояние, а очер»,ной синхроимпульс переведег счегчик в пятое состояние.

Иа пятом выходе устройства управления появигся сигнал конца операции.

Принцип рлбпгы блока выбора режима счетчика (фиг.3) состоит в том, что нл ".ервый вход по<:туплет импульс, а на второй вход — знак показателя степени функции. Если нл втором Вхо де устанлнли«» гся урон(.Ilh логической единицы (P(0), то импульсы с первоЬ го входа поступлюг на «торой «ыход, а нл первом выходе поя«ляется III-разрядный двоичный код .ислл Р, кото1 <), э <> 3 ) — — Я

< >< x ходнОГ () ин гер Гlл Ia

1 -В

25() Г)1}р«делим шлг

$ x л(с}кс

) Л > (> i (e !!i! » i i » (< > r j > <, (I - (С

2 мс(»ñ

С(Г(редс}лим числ

>IВоl(ЧHОГО КодЛ т;(бличного 1(р(О эиI }!Х P 1,P}3;(r)lt К

pblII задается нл I . р 3}(х н, ( ментов И 1-!ТТ со >it .1 <-.> }>у} ii;ell рat I!:Tj(кой. Fci(ff llл (31 < ром 1>ход(» ус гл ia>iiiir—

Вает-я уроне}(ь логи«с кгi п ну !я (Ь. > О) > тг имиулт.с» с «с>рвот 0 }вэ:с д; п()ступ((}<) г нл трс ттгй т ыхо;>, л !(а первсм выходе нл всех разряд Ix уст;(н, т)!

Иваетс.я уроне}(ь логи (icêã го нуля.

Пa ВыхОдс () «< >K; « »ol>. 7(poB;> 1,3irR АуНКИИИ (АИГ. - >) УГТЛНЛВЛИВЛ(т< я уровень логи ее кой <; 1(ш(l(bl > t<ã JH! аргумент Аункции отриц,«<ët,i;i и и нечетный показлтс}(ь Гт(Г!е}}и.

11редлаглемое устройство п >B<>ляt т Въ(числять с тепе}}ну}с> АУHKIIII}<)

-„}у = х, где х — Iln in! игелшп я }т с трицлте1! нь!е дейстнительl«: чи } }.

ПО. (О (СИ ТСЛ !> «bi< i (Т PIII I i Гt i . ii! In целые .,(слл. Ус -((>о!cтт,с < . г>(с < (1С I ВЫЧИС ЛЕНИЯ, (IC(T(>j!), УЯ;. >1

t BOttC Trr<7 C г(П >. ff!! (>,! <> > I t l; I I! it!: 11 1(il(ние,(ргум< }t ta il К;,л 3 I они> к liз-меневик) Ауньции !i j» рл ., ГГ(сл>от),3 ге.}>.—

fr(<> если пред< гл;«1 +у; KI!Ifir ь гi><>— личном ниде Ii!3 1(е}.т} oj)c>i I T1:ft:!1. !.})l > fir:Г>

II!IT< (>ВЛ)}e > Т<> ЭЛ r VС > 1 (>Jr! Г: II< ))a

I!ill(Гдт)игл « г > и > at> !« 1!Îà n знл>(ени. Аункцш(, в< моk«o:ihpiè ..(с—

Hi((" l((.Kt)((OI О . I<> tr } i i i!i »Е }11. Цill <3 l1 (—

< ГРЛН! ( <>(. Ш; >(И 3 .>, « t I> t)t (> .— мента. I)pi: этом <:т!te! —.

HOC ГЬ ВЬГЧИС.. 1< Ifffr(<" Тt «(" fl!i<»< . >Уll I .IIITII

На всс и обллг ти «пр,, "iii !i;<>i будет Г}рег>(п}!Лтт, <>!.i«сi!! t i! >i:i i, .i р: i„f! ГГ "И ((1 Л(17((<(! I <) Г С> Г» 171}i It « if t(.

ТЛблl"if(()< -»; J>< 1, 1,. «(I» r > с: I! t.!«i <>i! функ!(73 т нл иI>iл } р;(гti<: i р}с(нл п}>имере <})унк}пп!

Зацаем У,с,... =.. )7>, л < тн«и > (1,.НЛЛ ПОГРЕII!}1<>Ã . f I i ii> I «I H I < ГЬ дег раннл 3 ) 2; ><э )1 «».; ;!-.--,- зн;}(ения лбг oir}»! }(c>I. по} р< !>}>I тi! >.".Г<

ВСPX Q,,С,,С„}« . (>,< I TIP(»131 > I:: I I> < ГИницы.

РПРеileJlt»и>! >,3 (» .) }((, 3>i,l «»(нс

).с>вечное з}lл;< li it и« .. ь .. (», 1(<

x = 2х = 2 к лргу(.ен л л !«. i ep»лл( (гтл}>л< «ил ф, ГГГ Г Г(>(1() с}Гсчит 31!11 м ин! ГpB IIP. 1! (мс н< нl>Я

5 аргумента с Гял м < х вы ислим все знлчеш(я Аунк!ши ii занесем в таблицу. ! I.1Я р(» Г."-Iл 1 plf! 1>.- (ого с. (у i I!ill функции )> iâ«o 25().

> )(Ci1<> ГРИМ П)>

10 с))у".к(»ии JTB(I!>!í<)f(гистемы счигления °

))< .3hft)i «ы .> .(.; к<(О(е лвл глучля .

3}>:} они(-. <}ргуме(, л «лхо;п(тся в инг рл(3!It. глбл:1 .;it >" предо г: лс I èÿ функtiff ll, Г. Г. " .-, X H(, Х I . В >т<>М СЛУ15 >л с Hы (ис Ji = ние ()уli!с! Iltи < Вo >If òñí т

;.liборкс. из тл(Jil»(bi c<>oI »et cia,J}<)meГ 3>lРОI> СЛУч и 7 х >ли х< T.e. к „" н

)<> «,с («« .. < ) . ><<I«i«<: »t«> .3}чения: ; = х(, если х 5It-, х х л с оответc г)>у}<)!»1 . Л«л.}е}(ия у = у „.

jt.!" Bccx y. (. Г(x . ) сирrifeJIJT», к т<< х — 2 х(> л для с< с гBel (òBóíò(èx ,, к(»

ЗГ(:-. t «Èé <:> "}IK}trill У = - .:, 1".(C .

< > ! < к. - елые чи J! 7, тatcT«, чтс 0< 1»

1> (= n-,".)), л Р - Е г» С (С

h jE ), Тог,. (<»>исло;> »oi! (ных рл э

p)lJIoB, .тя пред< тal>.iòel, л )» рлвнс !TI

> ..> I . для lip,, >Ã тл в>!(lия g г

< 1, g +,(<>с(у, I Дл Я }IP »1 !" 1 l B IPII}lH — 1 -.— О}. (, . (} Гев}.;tiiv )»: (, если

Х .» Х (, И )(. - () ° СГ.>lп Х с ХГ(° ()ьггислешlс (е< твляет сл(;(у!<я >им гбрлзом. Г)ь}полняетc)I сдвиг,}р} умс } i л Влг» (rt.) 0) или rir}p;IB<> (It (!) Нл )< разря}(<эв. После тлкс т <);(Hi!i л a}fa>!atip!e

4р р 3 Ря}(ь(-р! умен гл по«лдлг т в интервал сабли t«t>t с про}(с l лвл Hitл <3>ункции, <;r;> позволяет П< Лу >(тгЬ «Е ТЛО.Шч«Г. эн >ление у, LIB по>Tvve}!I}}1 искомогс

>. };} ения Ауl!Kill!11, полу (с нное I aá.7è÷«ор Bía÷eø е . < ледует cJIBèíóòü на

C)(I рл }ряд 73 B 1 >) )ле«ии, , . ". !(i (! It тэ flpnтивс по>}о)((но}.(, с с.lи C)(. ().

)}>< r ь Рл>«но ОI (c<>it« iо и<> }al о

Я) МУ (11 )C(«> Bi }< >(< . 1(«il< ". )!h iri<1(ОГУВ(Е—

1 13 ii t òc)(C <}б(. (}<)т(Г<)i! (1;)1 pt>(!}}(ос ть}>)

}< Е Ii!)Pi1<«)i i t И»Э > < > В t. . (Г!Я

> к<.тсрьтх у у,„„„,;1 г i }Г «>I i t лт,ной

»

1)I i » I>i!iO(T(.К) I ti }:.I ":ii>,Ñ « ( с, }1 —;I T» t>" < . i (.< },i > «r ;t ни>3 ар<

7-УМЕ»it 3 17(1! Г!<3>;(1,(,i».. t< I >У )ЛК

В P IC Г Мл 1 )!I t E>Л (М<>! 1, j>!1! .C. 1) («!!, <) Г ГЬ 1ЗУ рав> л В: е! < ? (> < ", } .

1624445

Устройство вычисления степенной функции работает следующим образом.

На выходах 12 и 13, а также 14 и

15 устанавливаются двоичные коды мо5 дуля и знака аргумента и показателя степени функции соответственно. Работа устройства начинается с момента прихода импульса начала работы. Устройство управления на первом выходе вырабатывает импульс, который осуществляет ввод аргумента функции во входной регистр, знака функции— в триггер знака результата, константы, формируемой блоком выбора режима счетчика — в реверсивный счетчик, модуля показателя степени — в первый счетчик. Если после ввода аргумента старший разряд входного регистра окажется в нулевом состоянии, 20 устройство управления начнет вырабатывать серию импульсов на втором выходе. На каждый импульс содержимое входного регистра сдвигается влево

1 на один. разряд, а блок выбора режима счетчика осуществляет либо увеличение (О(> 0) либо уменьшение (g (О) содержимого. реверсивного счетчика на единицу, Как только после очередного сдвига старший разряд входно- 30 го регистра окажется в единичном состоянии, устройство управления прекрашает вырабатывать серию импульсов на втором выходе и вырабатывает импульс на третьем выходе, Если после ввода 35 аргумента в старшем разряде входного регистра окажется единица, то устройство управления не вырабатывает серию импульсов на втором выходе, а формирует импульс на третьем выходе. Этот 4р сигнал осуществляет выборку иэ блока памяти табличного значения функции у4 и занесение его в выходной регистр, а также перезапись содержимого реверсивного счетчика во второй. Сформи- 45 рованный двоичный код, г старших разрядов которого расположены в первом счетчике, а ш младших — во втором, соответственно (х К, т.е. равен числу сдвигов вправо cnpep Morn выходного регистра. Для их осуществления устройство управления после сигнала на третьем выходе начинает вырабатывать серию импульсов на четвертом выходе.

На каждый импульс содержимое выходного регистра сдвигается вправо на один разряд, а содержимое второго счетчика уменьшается на единицу. Каждый К-й импульс обнуляет содержимое второго счетчика, что вызывает появление сигнала на его выходе окончания счета на уменьшение. Этот сигнал уменьшает на единицу содержимое первого счетчика и осуществляет перезапись содержимого реверсивно.о счетчика во второй. Содержимое первого счетчика станет равным нулю, когда устройство управления выдаст серию импульсов на четвертом выходе. В этом время на выходе окончания счета на уменьшение первого счетчика появится сигнал, который, поступая в устройство управления, прекратит выдачу импульсов на четвертом выходе и обеспечит выдачу сигнала конца операции на пятом выходе устройства управления.

Формула изобретения

Устройство для вычисления степенной функции, содержащее входной и выходной регистры, блок памяти, блок управления, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью снятия ограничений на область изменения аргумента для целочисленных (как положительных так и отрицательных) степеней при одновременном сокращении объема памяти, в него введены реверсивный счетчик, блок выбора режима счетчика, первый и второй вычитающие счетчики, блок формирования знака функции, триггер знака результата, элемент ИЛИ, причем вход модуля аргумента устройства подключен к информационному входу входного регистра, а вход знака аргумента устройства — к первому информационному входу блока формирования знака функции, второй информационный вход и выход которого соединены соответственно с входом модуля показателя степени устройства и информационным входом триггера знака результата, вход разрешения записи которого, объединенный с одноименными входами входного регистра, первого вычитающего счетчика и реверсивного счетчика, соединен с первым выходом блока управления, входы запуска и синхронизации которого подключены соответственно к входу "Пуск" и синхровходу устройства, а его первый, второй и третий входы логических условий - соответственно к входу первого старшего разряда входного регистра, выходу первого вычитающего счетчика и выходу окончания счета реверсивного!

624л45 б 17 счетчика, информационный выход кот<рого соединен с информационным входом второго вычитающего счегчика, вход разрешения записи и выхол кото— рого подключены соответственно к выходу и первому входу элемента llJlH, вход сдвига входного регистра и вход управления режимом блока выбора ре- жима счетчика соединены с вторым выходом блока управления, третий выход которогo подключен к второму входу элемента ИЛИ, входу разрешения выборки адреса блока памяти и входу раэ— решения записи выходного регистра, информационный вход которого подключен к выходу блока памя ги, а гход сдвига вправо и вы IH TBMI IIIIf вход второго вычитающе го счетчика с оединены с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого является вьIxc.дом сигнала "Конец огерапии, первый, второй и третий выходы блок» выбора режима c:Ieтчика соединен с инфсрмациоц ым pêîäîII, входом вычитания и входом сложения реверсивного счетчика соответственно, информационный

5 вход блока выбора режима счетчика и вход старших разрядов адреса блока памяти подклю ены к входу знака. показателя степени устройства, вход модуля показателя степени Ко Tîpîão соединен с информационными вхо,лами первого вычитающего счетчика и блока памяти, вхоп., младших разрядов адреса последнего из которьх подключены к выходам старших разрядов, кроме гервого, входнгго регистра, вычитаю— щий вход первого вычитающего счетчика соединен с Выходом Второго вычитающего счетчика, выходы выходного регистра и тиггера знака результата являются выходами модуля и знака ре— зультата соответственно

16?4445 фиг. Р

Составитель R. Гусятин

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Редактор 10.Середа

Заказ 190 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательскш комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101