Устройство для вычисления функции арктангенса отношения

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин специального назначения , в частности для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам Фурье. Цель изобретения - упрощение устройства . Устройство содержит блок сравнения , два коммутатора, блок деления, сумматор-вычитатель, блок коэффициентов, блок вычисления функции арктангенса, приИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин специального назначения , в частности, для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам Фурье. Известны четыре устройства для вычисления функции арктангенса, использующие последовательное приближение результата вычислений а аппроксимацию функции арктангенса . чем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторые входы первого коммутатора и блока сравнения и первый вход второго коммутатора соединены с входом второго аргумента устройства, выходы первого и второго коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы блока деления - входами блока вычисления функции арктангенса , выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя соединены соответственно с первым и вторым выходами блока коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения, входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения , выход сумматора-вычитателя является выходом устройства, 2 ил. Первое из данных устройств при сравнительно небольших аппаратурных затратах имеет следующий недостаток - при одной и той же точности определения угла (от градуса и меньше), быстродействие этого устройства ниже по сравнению с предлагаемым более чем в пять раз, что не удовлетворяет требованию при сравнительно небольших аппаратурных затратах обеспечить требуемое быстродействие. Второе устройство, хотя и обладает более широкими универсальными возможностями по сравнению с предлагаемым, имеет СЛ С vj СЛ -ч4 СЛ О

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 06 F 7/548

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4867537/24 (22) 25,06.90 (45) 30.07.92, Бюл. ¹ 28 (71) Житомирский филиал Научно-исследовательского института комплексной ав гоматизации (72) Н. Н. Кубышкин и И, С. Янченко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1381493, кл. G 006 F 7/548, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N- 1273920, кл. 6 06 F 7/548, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

ФУНКЦИИ АРКТАНГЕНСА ОТНОШЕНИЯ (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин специального назначения, в частности для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам

Фурье, Цель изобретения — упрощение устройства. Устройство содержит блок сравнения, два коммутатора, блок деления, сумматор -вычитател ь, блок коэффициентов, блок вычисления функции арктангенса, приИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин специального на-. значения, в частности, для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам . Фурье, Известны четыре устройства для вычисления функций арктангенса, использующие последовательное приближение результата вычислений а аппроксимацию функции аркта н генса.

„„5U р 1751750А1 чем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммута- тора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторьй входы первого коммутатора и блока сравнения и первый вход второго коммутатора соединены с входом второго аргумента устройства, выходы первого и второго коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы блока деления— входами блока вычисления функции арктангенса, выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя соединены соответственно с первым"и вторым выходами блока коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соот-. ветственно с выходом блока сравнения, входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения, выход сумматора-вычитателя является выходом устройства, 2 ил.

Первое из данных устройств при сравнительно небольших аппаратурных затратах имеет следующий недостаток — при одной и той же точности определения угла (от градуса и меньше), быстродействие этого устройства ниже по сравнению с предлагаемым более чем в пять раз, что не удовлетворяет требованию при сравнительно небольших аппаратурных затратах обеспечить требуемое быстродействие.

Второе устройство, хотя и обладает более широкими универсальными возможностями по сравнению с предлагаемым, имеет

1751750

10

Y/Х, если IYI XI, X/Y, если Yl > Х I (7) 25

40

45 тот же недостаток, что и первое устройство, причем быстродействие предлагаемого устройства на порядок выше.

Третье устройство основано на аппроксимации.функции арктангенса с использованием блока вычисления функции arctg

X/Y. Несмотря на довольно простую структуру реализации, оно имеет один недостаток по сравнению с предлагаемым устройством — на выходе устройства имеется код угла функции arctg Х/У, представленный в следующем виде: код квадранта+ код угла от О до zt/2, и для получения результата вычислений необходимы дополнительные аппаратурные затраты — умножение кода угла функции arctg X/Y на значение 2

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности устройству является четвертое устройство, работа которого основана на аппроксимации функции арктангенса следующим выражением;

cg =,arcttI Y/Х=л (21 — j(-1 ) — 1/2

° (-1)),+Р(-1) . (1) где Y — мнимая часть комплексного числа;

X — вещественная часть комплексного числа;

:. I — знак мнимой части, определяемый условием

О, если Y 0 ..i=s!gn Y=

1 ли У<,ес О, . ()

J — знак вещественной части, определяемый условием

О, если Х > О

J=sign Х =

1, если Х< О; (3)

1 — результат сравнения мнимой и действительной частей комплексного числа, формируемый на прямом выходе схемы сравнения согласно условию

О, если !Уl Ы Хl, I=

1, если IY I > IX I; (4) р — вспомогательная угловая величина, совпадающая с углом а при а =О,;,л /4 и определФемая из следующего выражения;

p= К2(ft — С)С, (5)

Известное устройство содержит сумматор-вычитатель, блок задания первого и второго коэффициентов аппроксимации и коэффициента _#_/2, схему сравнения, два коммутатора, дешифратор, два блока умножения, четыре элемента ИЛИ и четыре блока задания коэффициентов О, л, 1,5 m, 2 ж соответственно.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно имеет более слож4 ную структуру по сравнению с предыдущим устройством, но вывод результата вычисления в нем представлен не в виде кода (код квадранта + код угла от О до к /2), а в виде угла от О до 2 л, Цель изобретения — упрощение устройства за счет введения блока вычисления функции арктангенса и блока коэффициентов О, 05л,л, 1,57г,2л, При этом любое значение функции arctq

Y/X можно определить по выражению

a=arctg Y/Х=л (2! — J(-1 ) "i — 1/2. (- И "Р (-1 " ", (б)

15 где P — значение функции arctg Z причем значение Р изменяется от О до к /4, à Z определяется из условия

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления функции арктангенса отношения, содержащее два коммутатора, блок сравнения, блок деления и сумматор-вычитатель, причем первые информационные входы коммутаторов соединены с входом мнимого числа устройства, вторые информационные входы коммутаторов соединены с входом мнимого числа устройства, введены блок коэффициентов и блок вычисления функции арктангенса, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторые входы первого коммутатора и блока сравнения, и первый вход второго коммутатора соединены с вторым аргументом устройства, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с входами старших и младших разрядов блока вычисления функции арктангенса, выход которого соединен с входом первого операнда сумматора-вы50 читателя, вход выбора режима и вход. второго операнда которого соединены соответственно с первым вторым выходами блока коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены

55 соответственно с выходом блока сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока

1751750

35

45

55 сравнения, выход сумматора-вычитателя является выходом устройства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что для нахождения значения функции

arctg Z используется блок вычисления функции арктангенса, кроме того, вместо дешифратора, элементов ИЛИ и блок задания коэффициентов О, л, 1,5 л, 2 л введен блок коэффициентов О, 0,5л, л, 1,5л, 2л, что приводит к упрощению устройства, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема блока вычисления функции арктангенса, Устройство для вычисления функции арктангенса (фиг..1) содержит блок 1 сравнения, коммутаторы 2 и 3, блок 4 деления, блок

5 коэффициентов, блок 6 вычисления функции арктангенса, сумматор-вычитатель 7, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора 2 и блока 1 сравнения и вторым входом второго коммутатора 3, вторые Входы первого коммутатора 2 и блока 1 сравнения и первый вход второго коммутатора 3 соединены с вторым аргументом устройства,. выходы первого 2 и второго 3 коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока 4 деления, выходы старших и младших разрядов блока 4 деления соединены соответственно с входами старших 8 и младших 9 разрядов блока 6 вычисления функции арктангенса, выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя 7, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 5 коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока 1 сравнения; входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого 2 и второго 3 коммутаторов соединены с выходом блока 1 сравнения, выход сумматора-вычитателя 7 является выходом устройства.

Блок 6 вычисления функции арктангенса (фиг, 2) содержит три блока 10 — 12 памяти и сумматор 13, первый вход которого является входом 8 старших разрядов аргумента и входом второго блока 11 памяти, выход которого подключен к первому входу третьего блока 12 памяти, второй вход которого является входом 9 младших разрядов аргумента, а выход — вторым входом сумматора

13, выход которого является выходом результата вычисления функции арктангенса.

Устройство работает следующим образом.

На входы устройства поступают коды чисел Y, X (коды первого и второго аргументов) и их знаки i u j соответственно. Блок 1 сравнения управляет работой коммутаторов 2 и 3 таким образом, что код на выходе коммутатора 2 всетда меньше кода на выходе коммутатора 3, а результат деления всегда меньше единицы. Таким образом, реализуется вычисление величины (7), Блок

6 осуществляет вычисление величины, используя в качестве аргумента вычисленное значение величины, следующим образом.

На входы блоков 10 и 11 памяти поступает старшая часть результата деления, при этом на выходе этих блоков вырабатываются соответственно опорное значение функции

arctg Z и код номера поддиапазона, На выходе блока 12 памяти, на который поступают младшая часть результата деления и номер поддиапазона. вырабатывается поправка к опорному значению функции arctg

2, которая складывается с опорным значением функции на сумматоре 13. На первый, второй и третий разряды блока 5 коэффициентов поступают соответственно логические значения 1, I u j (значение результата сравнения, знак первого и второго аргумента), при этом он формирует управляющий сигнал для сумматора-вычитателя 7 и коды коэффициентов О, 0,5 я, л, 1,5л, 2л в зависимости от кода на входе блока 5 коэффициентов, необходимые для выполнения заданного аппроксимирующего выражения (6). Устройство является комбинационным, и результат вычисления выражения (6) формируется на выходе сумматора-вычитателя

7, т.е. на выходе устройства в параллельном коде, Использование предлагаемого устройства позволяет упростить устройство вычисления функции арктангенса за счет введения блока вычисления функции арктангенса (в аппаратурных затратах он составляет две трети от применяемых обычно на этом месте двух умножителей и вычитателя, и погрешность вычисления составляет половину младшего разряда) и блока коэффициентов (для 16-разрядного слова блок коэффициентов может быть реализован на одном ПЗУ 556РТ7 и четырех инверторах или двух ПЗУ 556РТ7, для 24-разрядного слова — на одном ПЗУ 556РТ7 и восьми элементах ИЛИ-НЕ или двух-ПЗУ 556РТ7) при этом уменьшаются аппаратурные затраты устройства в целом и не увеличивается погрешность определения результата вычисления.

Формула изобретения

Устройство для вычисления функции арктангенса отношения, содержащее два ком7

1751750 мутатора, блок сравнения, блок деления и сумматор-вычитатель, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов и блока сравнения, вторые входы которых соединены с входом второго аргумента устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, оно содержит блок памяти коэффициентов и блок вычисления функции арктангенса, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами соответственно деЛимого и делителя блока деления, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с входами старших и младших разрядов блока вычисления функции арктангенса, выход которого соединен с входом первого oneранда сумматора-вычитэтеля, вход режима и вход второго операнда которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти коэффициентов, первый, 5 второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого

10 и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения, выход сумматора-вычитэтелясоединен с выходом устройства, входы синхронизации блока памяти коэффициентов. блока деления, блока вычисле15 ния функции эрктангенса и сумматора-вычитателя подключены к входу синхронизации устройства, 1751750

Составитель Н.Кубышкин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2692 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Устройство для вычисления функции арктангенса отношения Устройство для вычисления функции арктангенса отношения Устройство для вычисления функции арктангенса отношения Устройство для вычисления функции арктангенса отношения Устройство для вычисления функции арктангенса отношения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных средствах, информационно-измерительных системах и в радиоэлектронных устройствах

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для формирования кодов прямоугольных координат круговой развертки с программируемыми началом и длиной и кодов прямоугольных координат знакомест символов с программируемыми размерами и может быть использовано при построении функционально ориентированного процессора управления векторным или растровым электронно-лучевым индикатором устройства отображения информации сложной информационной системы типа метеорадиолокатора

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в геодезических трилатерационных системах для преобразования пространственных координат и является усовершенствованием устройства по авт.св

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для выполнения математи-ческих операций в двоичном представлении , и может быть применено в качестве спецпроцессора в комплексе с .вычислительной машиной для оперативного вычисления гиперболических функций у shx и z

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в телеметрических информационно-измерительных системах и вычислительно-управляющих комплексах

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислителях

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для аппаратурной реализации как тригонометрических, так и гиперболических функций синуса и косинуса

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании универсальных и специализированных ЭВМ

Изобретение относится к автоматике и информационно-вычислительной технике и может быть использовано для расчета прямых тригонометрических функций

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам преобразования координат, и может быть использовано в специализированных вычислителях при преобразовании адресов телевизионного дисплея

Изобретение относится к вычислительной технике, системам технического зрения, тренажерам различного назначения, а также может быть использовано в телевизионной технике

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании динамики и управления полетами летательных аппаратов

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в устройствах отображения информации метеорадиолокатора в качестве преобразователя двоичного усеченного 25 кода азимута антенны в число-импульсный код (сигналы нулевого азимута и единичного приращения азимута) и азимутальные импульсы 90&deg;, 45&deg;, 30&deg;, 10&deg; и 5&deg;

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для вычисления трансцедентных функций в цифровых моделирующих, управляющих и вычислительных системах как общего, так и специального назначения

Изобретение относится к вычислительной технике и другим областям, связанным с необходимостью преобразования координат сигнала, например в устройствах регулирования фазы

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в геодезических системах для преобразования пространственных координат

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для выполнения математических операций в двоичном представлении, и может быть применено в качестве спецпроцессора в комплексе с вычислительной машиной для оперативного вычисления функций у sin x; z cos x

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин специального назначения, в частности для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам Фурье

Наверх