Устройство для вычисления степенных функций ху

 

и 49862l

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.05.74 (21) 2024118/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.76. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 22.03.76 (51) М. Кл.з б 06F 15/34

Государстееииыи комитет

Соеета Мииистрое СССР ло лелем изобретеиий и открытий (53) УДК 681.325.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Л. Рейхенберг и P. Я. Шевченко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

СТЕПЕННЫХ ФУНКЦИЙ 2=Хо

Изобретение относится к области вычислительной техники и, в частности может найти применение для аппаратной реализации операции вычисления степенных функций в специализированных ЦВМ, работающих в двоичной системе счисления с фиксированной запятой.

Известны устройства для вычисления степенных функций, содержащие блок умножения, блок управления и триггер.

Недостатком известных устройств является значительное время процесса вычисления, зависимость времени вычисления и сложности аппаратурной реализации от точности и величины аргументов.

Целью изобретения является повышение быстродействия при упрощении аппа ратурной реализации.

Поставленная цель достигается введением в предложенное устройство основного регистра и регистра сдвига, блока извлечения квадратного корня. Установочные входы основного регистра и регистра сдвига связаны с шинами числа Х и числа У, а выходы — с первым входом блока извлечения квадратного корня и установочным входом триггера соответственно.

Выход триггера соединен с первыми входами блока умножения и блока управления, выход которого связан с импульсным входом регистра сдвига и со входами синхронизации блока извлечения квадратного корня и блока умножения, первый выход которого соединен с выходной шиной и вторым входом блока умножения, третий вход которого связан с первым выходом блока извлечения квадратного корня и дополнительным входом основного регистра, а второй выход — со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен со вторым выходом блока извлечения квадратного корня.

1р Это позволяет сократить время вычисления и упростить структуру устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства для вычисления степенных функций, Устройство состоит из основного регистра 1, 15 регистра сдвига 2, блока 3 для извлечения квадратного корня, блока 4 умножения, триггера 5 и блока 6 управления. Входные шины по каждому разряду чисел Х и Y соединены со входами установки регистров 1 и 2 соответ20 ственно. Выход младшего разряда регистра 2 сдвига подсоединен к установочному входу триггера 5, выход которого соединен с первыми входами блоков 4 и 6. Выход блока 3 подключен к дополнительному входу регистра 1

25 и третьему входу блока 4, на второй вход которого подключен его выход. Выход блока 6 управления соединен со входами синхронизации блоков 3 и 4 и с импульсным входом регистра 2, Вторые выходы блоков 3 и 4 и выход

30 триггера 5 соединены со входами блока 6 уп498621

55 равления. Входами устройства являются входы регистров 1 и 2, выходом — выход блока 4 умножения.

l lринцип действия устройства основан на процессах и-кратного извлечения квадратного корня и перемножения полученных результатов (где n — число разрядов аргумента . Опе,рации извлечения квадратного корня и умножения совмещены во времени, причем операция умножения сдвинута на два цикла.

Устройство работает следующим образом.

11еред началом работы в регистр 1 заносится значение основания степени л, в регистр

2 — значение показателя степени У, Блоки а, ч и о находятся в нулевом состоянии. (одержимое регистра 1 поступает на блок 3 извлечения квадратного корня. 1актовые сдвигающие импульсы с выхода блока о управления подаются на входы синхронизации олоков д и

4, а также на импульсныи вход регистра 2. осле выполнения цикла вычисления, состоящего из а+1 итераций по и+т тактов каждая (где т — число дополнительных разрядов для компенсации погрешности усечения чисел при сдвиге) на выходе блока появляемся значение квадратного корня из A., Результат вычисления поступает на третий вход блока 4 умножения и одновременно на дополнительный вход регистра 1.

В следующем цикле производится вычисление квадратного корня из предыдущего значения и так далее.

В каждом цикле в регистре 2 производится сдвиг его содержимого на один разряд. значение очередного разряда величины 1 определяет состояние триггера 5, 11ри значащем очередном разряде показателя степени триггер 5 находится в единичном состоянии и определяет цикл умножения в блоке 4 предыдущего частно10 произведения с текущим значением квадратного корня, поступающего с выхода блока 3. 11ричем в третьем цикле раооты строиства (первый цикл умножения) перемножаются значения квадратных корнеи, полученных в первом и втором циклах работы устроиства. В четвертом цикле работы перемножаются произведение первого и второго квадратных корней с третьим значением квадратного корня и т. д. 11редыдущее произведение поступает на второй вход блока 4 с его выхода.

При нулевом значении очередного разряда показателя степени триггер 5 выдает сигнал, подаваемый на первые входы блоков 4 и о, который определяет переход к следующему циклу вычисления. Блок 6 управления в этом цикле не выдает тактовые сдвигающие импульсы на блок 4, умножение не производится и остается предыдущее произведение.

После выполнения и+2 циклов на выходе блока 4 получается значение степенной функции. Максимальное время вычисления в тактах равно Т(п (п+б) + l in+18. При тактовой частоте в один мгц максимальное время вычисления меньше 2,7 мсек.

Однако для большинства значений Х и У благодаря асинхронному режиму процесса вычисления в каждом цикле точные промежуточные значения получаются за число итераций меньше n+1. В этом случае блок 3 или 4 выдает сигнал останова процесса вычисления цикла в соответствующем блоке и перехода к следующему циклу. Время вычисления дополнительно сокращается в среднем до 50 7о.

Устройство для вычисления степенных функций применимо при любых значениях показателя степени, в том числе для извлечения корней любой степени. Устройство обладает большой гибкостью при сравнительно простой схемной реализации стандартными цифровыми схемами и элементами.

Устройство совмещает требования максимальных надежности, быстродействия, унификации и оптимального использования аппаратуры. Устройства целесообразно использовать в качестве специализированного вычислительного блока для выполнения операции вычисления степенных функций в реальном масштабе времени или при большой частоте обращения к этой операции.

Предмет изобретения

Устройство для вычисления степенных функций i =A>, содержащее блок умножения, блок управления и триггер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены регистры и блок извлечения квадратного корня, причем установочные входы основного регистра и регистра сдвига связаны с шинами числа Х и числа У, а выходы — с первым входом блока извлечения квадратного корня и установочным входом триггера соответственно; выход триггера соединен с первыми входами блока умножения и блока управления, выход которого связан с импульсным входом регистра сдвига и со входами синхронизации блока извлечения квадратного корня и блока умножения, первый выход которого соединен с выходной шиной и вторым входом блока умножения, третий вход которого связан с первым выходом блока извлечения квадратного корня и дополнительным входом основного регистра, а второй выход— со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен со вторым выходом блока извлечения квадратного корня.

498621

Составитель А. Горностаева

Техред Т. Курилко Корректор 8. Брыксина

Редактор Л. Утехина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 423/17 Изд. Ме 179 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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