Цифровой функциональный преобразователь

Авторы патента:

Булатникова Инга Николаевна (RU)

Гершунина Наталья Николаевна (RU)

H03M1/00 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

G06F7/00 - Способы и устройства для обработки данных с воздействием на порядок их расположения или на содержание обрабатываемых данных (логические схемы H03K 19/00)

Владельцы патента RU 2642381:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение для аппаратной реализации вычисления функций. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для вычисления функциональных зависимостей. Цифровой функциональный преобразователь содержит четыре сумматора, два сдвигающих регистра, блок анализа, блок хранения констант, блок управления, четыре входа и четыре выхода, причем сдвигающие регистры связаны с сумматорами-вычитателями, выходы которых связаны с блоком анализа, а его выходы - с блоком управления и всеми сумматорами-вычитателями. 1 ил.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение для аппаратной реализации вычисления функций.

Известен цифровой функциональный преобразователь [А.с. 744595 СССР, 1978], содержащий блок анализа, первый и второй сумматоры-вычитатели, первый и второй регистры и блок управления, причем выход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго регистров и тактовыми входами первого и второго сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с входами блока анализа, первый выход которого подключен ко входу блока управления, а второй выход соединен с управляющими входами первого и второго сумматоров-вычитателей, выход второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитателя, вторые входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с информационными входами соответственно второго и первого и являются входами преобразователя.

Преобразователь предназначен для вычисления функции частного суммы квадратов на сумму двух аргументов.

Недостатком известного преобразователя является то, что он не предназначен для вычисления других функций.

Наиболее близким к заявляемому является цифровой функциональный преобразователь [А.с. 922760 СССР, 1982], включающий блок анализа, первый и второй сумматоры-вычитатели, первый и второй сдвигающие регистры, блок управления и их связи, дополнительно содержащий третий и четвертый сумматоры-вычитатели и блок хранения констант, причем вход блока хранения констант соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с тактовыми входами третьего и четвертого сумматоров-вычитателей, первые входы которых соединены с выходом блока хранения констант, установочный вход которого соединен с входом установки в единицу преобразователя, выход блока анализа соединен с управляющими входами сумматоров-вычитателей, вторые входы которых соединены с входом установки в ноль преобразователя.

Его недостатками являются также низкие функциональные возможности вычисления других функций.

Задача изобретения - совершенствование цифрового функционального преобразователя.

Технический результат - дополнительное расширение возможных для реализации функциональных зависимостей, в частности, за счет функций от четырех аргументов вида и где X, Y, W, S - аргументы функций.

Технический результат достигается за счет того, что каждый информационный вход цифрового функционального преобразователя расщеплен на два независимых друг от друга информационных входа, два из которых связаны со входами первого и второго сумматоров-вычитателей, а два остальных - со входами первого и второго сдвигающих регистров.

На фиг. приведена блок-схема преобразователя. Преобразователь содержит сумматоры-вычитатели 1-4, сдвигающие регистры 5-6, блок 7 хранения констант, блок 8 анализа и блок 9 управления.

Информационными входами являются четыре входа: X, Y - входы второго и первого сумматоров-вычитателей 2, 1 соответственно и W, S - входы первого и второго сдвигающих регистров 5, 6 соответственно.

Имеются технологические входы: установочный вход блока 7 хранения констант (для записи "1"), стартовый вход (для импульса начала вычисления) и вход "уст. 0" для предварительного сброса в "0" третьего и четвертого сумматоров-вычитателей 3, 4.

Сумматоры-вычитатели 1-4 могут быть выполнены на одноразрядных сумматорах-вычитателях и накопительном сдвиговом регистре. Первый вход одноразрядного сумматора является первым входом сумматора-вычитателя, второй вход которого является информационным входом регистра, выход которого является выходом сумматора-вычитателя. Выход младшего разряда регистра соединен с другим входом одноразрядного сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом старшего разряда регистра. Тактовый вход соединен с входом сдвига регистра. Управляющий вход соединен с входом одноразрядного сумматора-вычитателя, сигнал на котором управляет режимом сложения-вычитания по первому входу. Сумматор-вычитатель может быть реализован также на параллельной комбинационной схеме.

Входами блока 8 анализа являются выходы первого 1 и второго 2 сумматоров-вычитателей, а его выходы соединены с вторым входом блока 9 управления и управляющими входами всех четырех сумматоров-вычитателей 1-4 (режим сложения-вычитания).

Блок 7 хранения констант вида 2^-(j+1) может быть реализован на сдвиговом рециркуляционном регистре, старший разряд которого соединен со схемой установки единицы, а на вход сдвига регистра подаются сдвигающие тактовые импульсы (второй выход блока управления 9). Блок 7 хранения констант может быть реализован в виде одностороннего запоминающего устройства.

Работа данного цифрового функционального преобразователя основана на одновременном решении системы рекуррентных разностных уравнений в итерационном процессе

где j=0,1,2, …, (n - 1); n - разрядность аргументов.

Сходимость этого итерационного процесса (1) - (5) обеспечена при (w + s) ≥ (x - y).

Все уравнения решаются одновременно (X_n в сумматоре-вычитателе 2, Y_n в сумматоре-вычитателе 1, Z_n в сумматоре-вычитателе 3, оператор q_j определяется в блоке 8 анализа, величина х ⋅ 2^-(j+1) получается в сдвигающем регистре 5, величина y ⋅ 2^-(j+1) получается в сдвигающем регистре 6, величина 2^-(j+1) формируется в блоке 7 хранения констант), причем каждое из уравнений может вычисляться либо последовательно, либо параллельно.

Вычисления в предлагаемом преобразователе осуществляются следующим образом.

Перед началом работы в сумматоры-вычитатели 1, 2 устанавливаются первый и второй аргументы Y и X соответственно, а в сдвигающие регистры 5, 6 - третий и четвертый аргументы W w S соответственно.

При последовательном принципе вычисления в блок 7 хранения констант заносится единица (старший разряд регистра блока 7 хранения констант). На вторые входы сумматоров-вычитателей 3-4 подается сигнал установки нулевого значения. Затем на блок 9 управления подается стартовый импульс. С первого выхода блока 9 управления на сдвигающие регистры 5-6 и блок 7 хранения констант подается тактовый импульс, который сдвигает значения регистров на один двоичный разряд вправо от двоичной запятой. Затем тактовые импульсы с второго выхода блока 9 управления продвигают содержимое сдвигающих регистров 5-6 и регистры блока 7 хранения констант на входы соответствующих сумматоров-вычитателей 1-4. В последних производится сложение или вычитание поступающих операндов с предыдущими значениями.

Режим сложения-вычитания на следующей итерации определяется по разности X_j - Y_j в блоке 8 анализа. В случае положительной разности (X_j - Y_j ≥ 0) с второго выхода блока анализа выдается сигнал q_j (в виде уровня напряжения), который определяет сложение в сумматорах-вычитателях 1 и 3 и вычитание в сумматорах-вычитателях 2 и 4. При отрицательной разности (X_j - Y_j) в сумматорах-вычитателях 2 и 4 выполняется сложение, а в сумматорах-вычитателях 1 и 3 выполняется вычитание. Изменение сигнала q_jпроизводится после выполнения каждой итерации в момент появления тактового импульса на первом выходе блока 9 управления.

После выполнения n итераций вычисления заканчиваются и блок управления 9 перестает выдавать тактовые импульсы. В сумматорах-вычитателях 1-2 содержится значение функции в сумматоре-вычитателе 3 содержится значение функции а в сумматоре-вычитателе 4 содержится значение функции

По сравнению с известным предлагаемый преобразователь обладает расширенными функциональными возможностями, поскольку обеспечивает дополнительно вычисление функции , а также вычисление функций и причем время вычисления остается прежним. Расширение функциональных возможностей достигается путем минимальных затрат (добавления только двух сумматоров-вычитателей).

Предлагаемый преобразователь предназначен для аппаратной реализации вычисления указанных функций, которая находит широкое применение в измерительной технике (для подсчета коэффициента модуляции, определения относительных погрешностей), в радиолокационной технике (например, при нормировании сигналов условных ошибок, при автосопровождении и т.д.), в специализированных вычислителях для научных расчетов и управления технологическими процессами и физическими объектами.

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок анализа, первый, второй, третий, четвертый сумматоры-вычитатели, первый, второй сдвигающие регистры, блок управления, блок хранения констант, причем выходы первого и второго сдвигающих регистров соединены с первыми входами одноименных сумматоров-вычитателей, выходы блока управления соединены с управляющими входами обоих сдвигающих регистров, блока хранения констант и тактовыми входами всех сумматоров-вычитателей, выход блока хранения констант связан с первыми входами третьего и четвертого сумматоров-вычитателей, выходы первого и второго сумматоров-вычитателей связаны со входами блока анализа, выходы которого соединены с блоком управления и управляющими входами всех четырех сумматоров-вычитателей, выходы которых являются выходами цифрового функционального преобразователя, отличающийся тем, что каждый информационный вход цифрового функционального преобразователя расщеплен на два независимых друг от друга информационных входа, причем два из которых связаны с входами первого и второго сумматоров-вычитателей, а два остальных - со входами первого и второго сдвигающих регистров.

Изобретение относится к измерительной электронной технике и может использоваться для преобразования нескольких аналоговых сигналов в цифровые. Предложенный двухканальный аналого-цифровой преобразователь содержит ключ, одноканальный аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор с двумя регистрами на своих выходах, а также формирователь импульсов коммутации, выход которого соединен с управляющим входом ключа и мультиплексора, при этом входами этого двухканального аналого-цифрового преобразователя являются входы каналов ключа, его выходами являются выходы регистров, выход одноканального аналого-цифрового преобразователя соединен с входом мультиплексора.

Цифроаналоговый преобразователь // 2638769

Изобретение относится к средствам обработки информации и может быть использовано при создании высокоскоростных функциональных цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей и преобразователей частоты.

Аналогово-цифровой преобразователь с регистрацией времени // 2637479

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код и регистрации полученного кода в памяти.

Цифровой преобразователь код-временной интервал // 2630417

Изобретение относится к автоматике, телемеханике и вычислительной технике и может быть использовано в телеметрических системах с времяимпульсной модуляцией (ВИМ).

Гибридный функциональный цифроаналоговый преобразователь со сплайновой аппроксимацией n-го порядка // 2628918

Изобретение относится к области радиотехники, электросвязи, информационно-измерительной техники и может применяться для нелинейного цифроаналогового преобразования сигналов разной точности и сложности.

Способ адаптивного аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления // 2628261

Группа изобретений относится к измерительной технике. Технический результат - обеспечение заданной точности аналого-цифрового преобразования за счет обеспечения контролируемого уменьшения или исключения погрешности дискретного представления сигнала путем управления частотой дискретизации.

Способ преобразования угла поворота вала в код // 2626552

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является повышение точности преобразования угла в код без использования внешнего эталона.

Способ цифроаналогового преобразования // 2622623

Изобретение относится к области цифроаналогового преобразования и может быть использовано в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение. Техническим результатом является повышение точности цифроаналогового преобразования, уменьшение количества слагаемых опорных напряжений, уменьшение диапазона значений опорных напряжений.

Следящий ацп многоразрядных приращений // 2619887

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к следящим АЦП многоразрядных приращений, и может быть использовано для непрерывного преобразования напряжения в цифровой код для преобразователей сигналов сельсин-код, резольвер-код и магниточувствительных датчиков угла поворота и положения на основе магниторезистивных сенсоров и датчиков Холла.

Модулярный измерительный преобразователь // 2619831

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых электрических сигналов эквивалентно позиционному или модулярному представлению.

Накапливающий сумматор // 2642366

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в цифровых синтезаторах частот широкополосных систем связи.

Способ выбора шумовых диодов с использованием измерительного устройства для генератора случайных чисел // 2642351

Изобретение относится к генераторам случайных чисел (ГСЧ) и может быть использовано для генерации случайных цифровых последовательностей в различной радиоизмерительной аппаратуре и системах тестирования каналов обмена информацией, датчиков случайных чисел, средств криптографической защиты информации.

Логический преобразователь // 2641454

Изобретение относится к логическим преобразователям. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для реализации простых симметричных булевых функций.

Логический вычислитель // 2641446

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. Технический результат заключается в упрощении устройства за счет уменьшения числа типов используемых элементов и цены по Квайну.

Устройство и способ для распознавания жестов с использованием радиочастотного датчика // 2641269

Изобретение относится к области распознавания жестов. Техническим результатом является расширения арсенала средств распознавания жестов для управления электронным устройством.

Способы выполнения вычислительных операций (во) и устройство их реализации // 2641218

Группа изобретений относится к области вычислительной техники и может быть использована в процессорных устройствах ЭВМ и устройствах цифровой автоматики. Техническим результатом является повышение быстродействия выполнения операции сложения и расширение функциональных возможностей устройства за счет выполнения операций логического сложения и логического умножения при минимальных затратах оборудования.

Верификация атрибутов информационных объектов // 2640718

Изобретение относится к области использования верифицированных пользователем данных. Технический результат – повышение точности извлечения информации из текстов на естественном языке и обеспечение пользователю возможности верифицировать достоверность извлекаемых данных.

Центр управления робототехническими объектами // 2640332

Центр управления робототехническими объектами характеризуется тем, что содержит вычислительный комплекс, систему хранения данных аудита деятельности организационной системы, интерфейс оборудования, комплексы кодирования и декодирования информации и средства связи с робототехническими объектами.

Информационная система автоматизированной подготовки статистической отчетности // 2639943

Изобретение относится к системе автоматизированной подготовки статистической отчетности. Техническим результатом является оптимизация процессов сбора, анализа, агрегирования статистической информации, подготовки и согласования регламентированных отчетов.

Арифметико-логическое устройство для сложения и вычитания чисел по модулю // 2639645

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в устройствах цифровой обработки сигналов и в криптографических приложениях.

Троичное множительное устройство // 2642408

Изобретение относится к устройствам цифровой вычислительной техники, в частности к недвоичной схемотехнике, и предназначено для создания троичного множительного устройства. Технический результат заключается в расширении арсенала средств. Устройство содержит типовые узлы: троичные регистры сдвига, троичные сумматоры, троичные D-триггеры и троичные поразрядные умножители. 3 ил., 3 табл.