Устройство для извлечения квадратного корня

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационно-измерительных систем. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности вычисления корня из суммы и разности чисел. Поставленная цель достигается тем. что в устройство для извлечения квадратного корня введен коммутатор, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и шестым выходами блока управления , третий вход является входом управления режимом работы устройства, первый выход коммутатора подключен к установочному входу накапливающего сумматора, первый и второй управляющие входы которого соединены с вторым и третьим выходами коммутатора соответственно, вторая группа информационных входов накапливающего сумматора соединена с информационными входами второго регистра сдвига 3 ил (/) С

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИЛЛИС1И ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0с (Я

00 (Я н, : (61) 1569827 (21) 4694789/24 (22) 22.05.89 (46) 23.06.91. Бюл. М 23 (71) Пензенский политехнический институт (72) С.Н. Вашкевич, В.Н. Попов и И.Ф. Тишин (53) 681,325(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N -1569827,,кл. G 06 F7/552,,03.01.89. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

КВАДРАТНОГО КОРНЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационно-измеригельных систем.

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационно-измерительных систем и является усовершенствованием устройства по авт. се. N 1569827.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач за счет возможности извлечения квадратного корня из суммы и разности двух чисел.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 — блок управления; на фиг. 3 — схема коммутатора.

Устройство содержит накапливающий сумматор 1, первый 2 и второй 3 сумматорывычитатели, первый 4 и егорои 5 регистры сдвига, группу 6 элементов ИЛИ, первую 7, вторую 8 и третью 9 группы элементов И, „„5lJ „„1658150 А2

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач эа счет возможности вычисления корня из суммы и разности чисел. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для извлечения квадратного корня введен коммутатор, первый и второй входы которо о соединены соответственно с первым и шестым выходами блока управления, третий вход является входом управления режимом работы устройства, первый выход коммутатора подключен к установочному входу накапливающего сумматора, первый и второй управляющие входы которого соединены с вторым и третьим выходами коммутатора соответственно, вторая группа информационных входов накапливающего сумматора соединена с информационными входами второго регистра сдвига. 3 ил. коммутатор 10, блок 11 управления, формирователь 12 импульсов, элементь. 13 и 14 задержки, генератор 15 импульсов. элементы ИЛИ 16-23, элементы И 24--32, триггеры

33 и 34 и регистр 35 сдвига. Коммутатор (фиг. 3) содержит триггер 36. элементы И

37-39 и переключатель 40.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от вида вычисляемой зависимости в устройстве возможны деа режима работы. задаваемые по входу "Режим" коммутатора 10: "прямой режим" и "обратный режим".

В прямом режиме осуществляется вращение некоторого вектора вокруг центра декартовых координат против часовой стрелки. При подаче на первый и третии входы устройства величин Z и Х соответст1658150 венно на выходе получают величину Y=

= Z — Х . При подаче иа ати входы величин (X+0,25) и(Х-0,25) на выходе получается величина Y =P..

В "обратном режиме" осуществляется вращение вектора вокруг центра декартовых координат по часовой стрелке, При подаче на первый и третий входы устройства величин Z и Х соответственно на выходе получают величину Y=-= Z + X г

После установления на входе "Режим" соответствующей информации устройство работает следующим образом. В том случае, если переключатель 40 зафиксирован в положении, соответствующем "прямому режиму",триггер 36 устанавливается в нулевое состояние, открывая сигналом с инверсного входа элемент И 39, Если триггер 36 установлен в единичное состояние (побратный режим"), открываются элементы И 37 и 38.

Сигнал, определяющий начало цикла вычислений, по входу "Пуск" поступает на формирователь 12 импульсов блока 11 управления. Формирователь 12 импульсов вырабатывает стандартный импульс, который поступает на седьмой выход блока 11 управления и обеспечивает обнуление накапливающего сумматора 1, первого и второго сумматоров-вычитателей 2 и 3. Сигнал с выхода формирователя 12 импульсов, кроме того, задерживается первым элементом 13 задержки на интервал времени, несколько превышающий длительность импульса, формируемого формирователем 12 импульсов. Таким образом, импульс, появляющийся на выходе первого элемента 13 задержки, обеспечивает возведение первого триггера 33 в единичное состояние, а также занесение исходной информации, Величина 2 (или Х+0.25) заносится в накапливающий сумматор-вычитатель 2, величина Х (или Х-0,25) заносится во второй регистр 5 сдвига, а в первый регистр 4 сдвига заносится значение Н = 2", где n — разрядность регистров. Кроме того, импульс с выхода первого элемента задержки в случае

"обратного режима" проходит через открытый элемент И 37, обеспечивая занесение величины Х в накапливающий сумматор 1.

Импульс с выхода первого элемента 13 задержки поступает через первый элемент

ИЛИ 16 на синхровход регистра 35 сдвига, обеспечивая запись единицы в его младший разряд, Импульсы с выхода генератора 15 импульсов начинают поступать через открытый первый элемент И 24 на управляющит вход регистра 35 сдвига, обеспечивая

55 продвижение единицы по всем его разрядам. Первый из сигналов, формируемый на первом выходе регистра 35 сдвига, поступает на управляющий вход второго регистра 5 сдвига и обеспечивает сдвиг величины X на разряд влево с целью анализа ее очередного разряда.

На втором сумматоре-вычитателе 3 формируется оценочная функция F, знак которой определяет порядок вычислений. При этом устройство работает следующим образом, Если старший разряд величины X равен единице, то импульс с второго выхода регистра 35 сдвига через открытый второй элемент И 25 и третий элемент ИЛИ 18 поступает на десятый выход и через четвертый элемент ИЛИ 19 — на одиннадцатый выход блока 11 управления, Указанные сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому второго накапливающего сумматора-вычитателя 3 величины К, поступающей через открытую первую группу элементов И 7, Импульс с третьего выхода регистра 35 сдвига через открытый третий элемент И 26 поступает на восьмой выход и через четвертый элемент ИЛИ 19 — на одиннадцатый выход блока 11 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому сумматора-вычитателя 3 удвоенной величины в накапливающемсумматоре 1, поступающей со сдвигом на разряд влево через третью группу элементов И 9 и группу элементов ИЛИ б. Импульс с четвергого выхода регистра 35 сдвига через открытый четвертый элемент И 27 поступает на первый вход коммутатора 10. При этом в случае "прямого режима" указанный импульс, проходя через открытый элемент И

39 поступает на третий выход коммутатора

10 и обеспечивает подсуммирование к содержимому накапливающего сумматоравычитателя 1 величины Н. поступающей с первого регистра 4 сдвига. В случае "обратного режима" сигнал с первого входа коммутатора 10 через открытый элемент И 38 поступает на второй выход коммутатора 10, обеспечивая режим вычитания величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига из содержимого накапливающего сумматора 1, Если старший разряд величины во втором регистре 5 сдвига равен нулю, то второй, третий и четвертый элементы И 25-27 закрыты и указанные операции нв производятся.

Импульс с пятого выхода регистра 35 сдвига «ерез третий и четвертый элементы

ИЛИ 18 и 19 поступает соответственно нв десятый и одиннадцатый выходы блока 11 управления, обеспечивая подсуммирование к содержимому накапливающего сумматора-вычитателя 3 величины Н.

1658150

Далее анализируется знак оценочной функции, Сигнал с шестого выхода регистра

35 сдвига через шестой элемент ИЛИ 21 поступает на управляющий вход второго триггера 34, на информационный вход которого поступает сигнал с выхода старшего разряда сумматора-вычитателя 3. При этом второй триггер 34 устанавливается в единичное состояние (F< О) или в нулевое состояние (F >0).

В случае, если F ) О, то сигнал высокого уровня с инверсного выхода второго триггера 34 открывает седьмой и девятый элементы И 30 и 32. Импульс с шестого выхода регистра 35 сдвига через открытый седьмой элемент И 30 поступает на двенадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 20 — на девятый выход блока 11 управления, что обеспечивает вычитание из содержимого сумматора-вычитателя 3 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 2, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу элементов И 8 и группу элементов ИЛИ б. Импульс с седьмого выхода регистра 35 сдвига, поступая через открытый девятый элемент И 32. инициирует операцию вычитания из содержимого первого сумматора-вычитатеп я 2 ве личины Н, поступающей с перв .. регистра

4 сдвига.

Если F < О, то сигнал высокого уровня с прямого выхода второго триггера 34 открывает пятый, шестой и восьмой эп-м.:- -ь И

28, 29 и 31, Импульс с шестого выхода,регистра 35 сдвига через седьмой элемен r И. II4

22, открытый шестой элемент И 29 и ч -; -ертый элемент ИЛИ 19 поступает на адинналцатый выход и через пятый элемент I4ÏИ 20 — на девятый выход блока 11 управления

Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому сумматора-вычитат .ля 3 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 2, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу элементов И 8 и группу элементов N,rIN 6

Импульс с седьмого выхода регистра 35 сдвига, поступая через восьмой зле лент

ИЛИ 23 и открытый восьмой элемент И 31, инициирует операцию суммирования содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 2 и величины Н, поступающей с первого регистра 3 сдвига

Если после выполнания указанныx оneраций знак оцено- ной функцли F оказывается отрицательным, то второй три гор 34 с появлением импульса с восьмого выхода регистра 35 сдвига на его управ чяю ",ем входе устанавливается в единичное "cñrî íèà.

При этом открывается пятый, шестсй и восьмой элементы И 28, 29 и 31. Импульс

55 восьмого выхода регистра 35 сдвига через открытый пятый элемент И 28, а также через третий и четвертый элементы ИЛИ 18 и 19 пос упае соответственно на десятый и одиннадцатый выходы блока 11 управления, обеспечивая подсуммирование к содержимому накапливающего сумматора-вычитателя 3 величины Н. Импульс с девятого выхода регистра 35 сдвига через седьмой элемент ИЛИ 19 поступает на одиннадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 20— на девятый выход блока 11 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому накапливающего сумматоравычитателя 3 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 2, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу элементов И 8 и группу элементов ИЛИ б. Импульс с девятого выхода регистра 35 сдвига, поступая через восьмой элемент ИЛИ 23 и открытый восьмой элемент И 31, инициирует операцию суммирования содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 2 и величины Н. поступающей с первого регистра 4 сдвига, Импульс с девятого выхода регистра 35 сдвига осу,цествляет сдвиг на разряд влево содержимого накапливающего сумматоравычитdтеля 3 hëево и Iåðsо(о pегистра 4 сдвига вправо, т е F -F 2, Н=Н.2. Первый регистр 4 сдви а имеет один допплнитель ный младший разряд I1àëè÷èr еди- цы в

;:том разряде свидетельствует о равенстве

Н-0 и. следовательно. о завершРнии выч,«лений. При этоM сигнал с младшего разряда первого регистра 4 сдвига поступает врез второй элем нт ИЛИ 17 на Р-вход первого риггера 33. устанавливая е о в нулевое состояние На этом вь:числения заканчиваютья, а результат вычислений Y снимается с информационнhlх выходов íàKn ëèâàþùp. го, мматора-вычитателя 2

В противном случае (--1 > О) импульс г. десято.о выхода ре истра 35 сдвига через второй элемент 14 задержки и первый:-пеriñíT И.г1И lE поступает ч синхрозход регистра 35 сдвига. обеспе <ивая запис единицы в Рго лладший разряд. ДалеР весь основнои цикл вычислений повторяе-.ся до г опучения раве ства Н= 0 Очевидна. то число 1аких циклов опрРделяет 1 величиной п — разрядностью регистров и -. мматоров

Таким образом, предлагаемое угч роигт во oEÿàäëå не только большими по сравне нию с известным функциональными возможностями íî _#_ обеспечивает мини мальную погре ычость вычисления квадратного корня s пределах мчадшего разряда результата

1658150

Формула изобретения

Устройство для извлечения квадратного корня по авт, св. М 1569827. о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет возможно- 5 сти извлечения квадратного корня из суммы и разности двух чисел, в него введен коммутатор, первый и второй входы которого соединены с первым и шестым выходами блока управления соответственно, а третий вход 10 является входом управления режимом устройства, первый, второй и третий выходы коммутатора подключены соответственно к установочному входу и первому и второму входам управления накапливающего сум- 15 матора, вторая группа информационных входов которого подключена к информационному входу второго регистра сдвига, при чем коммутатор содержит переключатель. триггер и с первого по третий элементы И, выходы которых являются одноименными выходами коммутатора, первый и второй установочные входы триггера соединены с соответствующими выходами переключателя, вход которого является третьим входом коммутатора, прямой выход триггера соединен с объединенными первыми входами первого и второго элементов И, второй вход первого иэ которых является первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к объединенным первому входу третьего элемента И и второму входу второго элемента И, второй вход третьего элемента И соединен с инверсным выходом триггера.

1658150