Цифровое устройство для вычисления показательных функций

 

Союэ Советскик

Социалистическик

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6i) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 28.03.74 (21) 2008940/18-24 (51} /4. Кл.

G 06 F 7/38 с присоединением заявки Ме—

Государственный комитет

Совета Министров CKP оо делам иаобретеннй и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано15,11.78,Бюллетень N 42 (53) УДК681.325 (088.8) (451 Дaòà опубликования ониt.-ëíèë 20.11,78 (72) Авторы изобретения

Ш,-С. О. Абдулаев, Е, B. Федин и tI. Я, 1ривапихин (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

ПОКАЗАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к измеритель ной и вычиспитепьной технике и может быть испопьзовано в геофизической и радиопокационной аппаратуре в качестве специализированных вычиспителей для обработки измерительной информации. 5

Известны цифровые устройства дпя извлечения квадратного корня, содержащие параллельный сумматор, дешифратор счетчик циклов и сдвигающий регистр (11.

Эти устройства не позволяют возводить 1О числа в цепую и дробную степень. Известны также устройства дпя вычисления степенных функций, содержащие реверсивный счетчик цикпов, триггер, вентипь, генера.тор импульсов, множительно-депитепьное t5 устройство и суммирующий счетчик. Наиболее близким к изобретению техническим решением явпяется цифровое устройство для вычисления показательных функций, содержащее дешифратор, первые два вхо- 28 да которого соединены с шинами показатепя, степени, счетчик, выход которого соединен с первой выходной шиной и через два последовательно соединенных сумматора — со второй выходной шиной и первыми входами эпементов И первой группы, входная шина устройства соединена с первыми входами эпементов И второй группы и через третью группу элементов И вЂ” со вторыми входами второго сумматора (2), Однако оно характеризуется невозможностью возводить чиспа в . пюбую степень, спожностыо, схемы, сложностью органиэации циклов вычиспений, недостаточным быстродействием и значитепьными погрешностями.

Цепью изобретения яв иется расширение кпасса решаемых задач, закпючаюшего в вычислении показательных функций с дробным покаэатепем степени. В описываемом устройстве это достигается тем, что оно содержит элементы И, энементы ИЛИ, бпок сравнения, элементы И четвертой группы и триггер, вход которого через первый элемент И соединен с тактовой ши ной, первый выход триггера соединен со входом счетчика и управпяюшим входом второго сумматора, второй выход триггера соединен с первыми входами второго и

3 6330 третьего элементов И, выходы элементов

И первой и второй группы через поспедо= ввтепьно соединенные группы первых элементов ИЛИ, блок сравнения, группу вто— рых. элементов ИЛИ в четвертую группу Б элементов И подключены к выходам счетчика, первый выход блока сравнения через

Ь оспедоватепьно соединенные четвертый элемент И и третий элемент HJIH, в второй выход блока сравнения через третий элемент ИЛИ подключены к третьему выходу дешифрвтора и второму входу первого элемента И, первый выход дешифратора соединен со вторыми входами элементов И второй и четвертой групп, второй выход дешифратора соединен со вторыми входами первой и третьей групп элементов И, вторыми входами четвертого и пятого элементов И, третий и четвертый выходы дешифратора через вто- Я рой и третий элементы И подключены соответственно к управляющим входам первого сумматора, выходы которого через пятый элемент И соединены со вторыми входами группы вторых элементов ИЛИ. 29

На чертеже представценв функциональная схема описываемого устройства, Оно содержит входные шины 1 и 2 по= казателей степени т и п соответствен= но, дешифратор 3, входную шину 4, М счетчик 5, первый и второй параппепьные сумматоры 6 и 7, схему 8 сравнения, четвертую группу элементов И 9, I pyIIIIy вторых элементов HJIH 10, вторую группу элементов И 11, группу первых эле.ментов ИЛИ 12„. второй элемент И 13, тактовую шину 14, первый элемент И 15, триггер 16, третий элемент ИЛИ "7 пятый элемент И 18, третью группу эпементов И 19,::ервую группу элементов И @.

20, третий элемент И 21 и четвертый элемент И 22.

Устройство реализует алгоритмы, основанные на решении в целых чиспах уравнений и неравенств. Суть их различных значений m и t1 состоит в следующем

Y= f

tn =- 4, и = 2 х - 9, 21- (Q, Я

1-.1 — --М .

И -первьг4 ":::;.==";:: при котором -.е =авечгрХ

ГП=З 1 «1 М «-Е 2- )

1=1

< - Е 3(1 - )+)

1=4

«

М= х =И.

И -первый номер, при котором неравенство (4) выполняется.

to = 3, и = g y = / з

Вычисление данной функции реализуется посредством последовательного выполнения рассмотренных выше операций (3) и (2). п = 2, п = з v = «Я

Вычисление этой функции реализуется посредством последовательного выполнения рассмотренных выше операций (1) и ().

Принцип действия устройства рассмотрим в изложенном выше порядке дпя различных значений & и И

М Я

В исходном попожении счетчик 5 и

cvivfMBTopbl 6 и 7 находятся в нулевом состояни. После поступления кодов rn и У на дешифратор 3 последний подключает разрядные выходы счетчика 5 через элементы И 9 ИЛИ 10 и первым разрядным входам схемы 8 сравнения, входную шину

4 — через элементы И 11 и ИЛИ 12 ко вторым разрядным входам схемы 8 сравнения, разрешает прохождение тактовой частоты через элемент И 1.5 на вход триггера 16, а также лодки очает второй импульсный выход триггера управления к третьему управляющему входу сумматора 6 через элемент И 13, Триггер управления поочередно управляет ипи сложением в счетчике 5 и по первому входу— сложением в сумматоре 7 кодов с сумматора 6, или по третьему входу сложением единиц в сумматоре 6. Происходит процесс вычисления в соответствии с выражением (1) до получения равных кодов на первых и вторых разрядных входах схемы 8 сравнения, которая, зафиксировав это через элемент ИЛИ 17 и элемент И

15, запрещает поступление тактовой частоты на вход триггера управления, Процесс вычиспении заканчивается, и на выходной шине 23 фиксируется значение п = 1, h--2B исходном попожении счетчик и сумматоры на:::"! ;тся в нулевом сост янин.

После поступления кодов vn, h на дешифратор поспедний разрешает запись кода х через элементы И 19 по вторым разрядным входам в сумматор 7, подключает разрядные выходы сумматора 6 через элементы И 18 и эпементы ИЛИ 10 к первым разрядным входам схемы сравнения, разрядные выходы су 1матора 7 через элементы И 2О и элементы И,11И

12 ко вторым разрядным входам схемы сравнения, выход "Меньше схемы сравнения через элементы И 22 к первому входу элемента ИЛИ 17, а также подключает второй импульсный выход триг—

repa управления к третьему управляюшему входу сумматора 6 через элемент

И 13, леревэдит сумматэр 7 на вычита- 16 ние и разрешает прохождению тактэвэй частоты через элемент И 15 на вхэд триггера управления. Три1-гер управления поочередно управляет или сложением в счетчике и вычитанием из кэда В сумма= И торе 7 лэ первому вхэду кэдэв с сумматора 6, или сложением единиц в сумматэ=:ре 6 по третьему входу. Прэисхэдит ирэ= цесс вычисления B сээтве cTBHH с выра— жением (2) дэ пэлучения гервэгэ этрица- тельнэгэ остатка либэ нуля. Этэ сэстэяние фиксирует схема сравнения и через элемент ИЛИ 17 и элемент И 15 заире= шает поступление тактэвэй частэты HQ вхэд триггера управления. Прэцесс вычис=- > ления заканчивается и.на Выходной шине 24 фиксируется значение /

1Л вЂ” g, il - .1

В исходном положеиин Счетчнк и сум. — В; св маторы находятся В нулевом состоячии.

После поступления кодов 1Т1, И на дешиф— ратор последний подключает разрядные выходы счетчика к первым разрядным входам схемы сравнения, B входную шину д кода Х вЂ” ко вторым разрядным входам схемы сравнения (также, как и в случае

= 2, И =1), подключает второй импульсный выход триггера управления через элемент И 21 к первол1у и второму управляюшим входам сумматора 6, а также разрешает прохождение тактовой частоты на вход триггера управления, Триг гер управления лсс ..=-ред; †:".. управляет или сложением в счетчике и по первому входу у сложением в сумматоре 7 кодов с сумма— тора 6, или одновременно по первому и второму входам — сложение,; В суммато ре 6 кодов со счетчика. Процесс вычисления протекает в соответствии с выра- д жением (3) до получения равных кодов на первых и вторых разрядных входах схемы сравнения, которая„ зафиксировав это, запрешает поступление тактовой частоты на вход триггера управления. Процесс вы- у числения заканчивается, и на выходе 24

Фиксируется значение

3 - =х fry = 4) f1 = 3

О

Б Hñ Одном иэлэженни счетчик л с ум матэрff находятся в нулеВОм состОянни ПО» сле поступления кодэо 1т1, f f на дешифратор последний (аналогично случак m=1, г1 =2) разре1чает запись кола х в сумл1атор 7, подключает разрядные выхода сум«атора 6 к первы л разрядным входам сх":;ìf.f сравнения, разрядные выходы сумл.атора 7 .— ко вторым разрядным

Входал: схемы сравнения, выход Меньше схемы сряьч1ения — к первому входу snefe»та ИЛИ 17, переводит сумматор 7 на Вычитани"=., а также (аналогично слу:.Яю - =3, !:=-11 подключает второй ил11т ;1- .--..-ь =:, =. -; сд триггера vffpBBffeHHH к перв >.;, к Bторэл% у11раВляюшим BxoLl8M сумматора 6 н разрешает прохождение тактОВОЙ часто -ь1 ня Вход тр11ггера II пения. Триггер управления поочередно упрявт1яст нлн сложением в счетчике и

Вычитанием из кода ff В сумматоре 7 по перволюбу Входу кодов с сул1л1атора 6, или одновременно 110 первому и Второму ВхО» дам — сложением В сумматоре 6 кодов со счетчика. Происходит процесс вычисления B соответствии с выражением (4) до получения первого отрицательного остатка либо нуля, Зто состояние фиксирует схема =-явнения и запрешает поступление та11товой -.åoòîòef -a вход триггера управлен11я Процесс вычисления заканчивается и на :-нхэде 24 фиксируется значение П

Вы-iiñãåHHe функции у=к " для снучаев (1 1 =3, и =2) и (Пч=2, 1 1 =3) осушествляется В два этапа. И первом этапе число возводи:ca в куб (ини квадрат), я ВО в-ОРОМ извлекается квад жтный (или кубический) корень В соответствии с изложенной летод11кой.

У1,". —:--.;;е нт,,л:. -ex..H;f ко-зкономической э 1, °" и:" . . т ляются стоимость уст

-ойствя тсчность вычислений и его быстродействие, Стоил1ость устройства в первом прибл .:женки огределяется количествэл; = стоил;о-т-.-.ю составных энемен-оа и сто1-;л1эст-.==.:-= изготовления. Как язвестно,. номенклатура составных элемен тов описываемого устройства меньше, чем у H=вестного. При приблизительно раВной стоп л1с;-:т1- т ипя испОльзуе мых 9fle» ментов„с=:оц,;:.Ость описываемого устройС тва л Е1-.ЬЦ)Е Ст Ц,5O R ИЗВЕСжОГО. ТОЧность Вь-числений описываемым устройстВОм олпеде ПЯе тся те м ОбстОяте пьствОм, что В качестве основной операции дня вычислен "я 4у нкдии 3"- х — (N l 2 3 и "

it) 633015 1,2,3) испопьзуется одна ерифметичес1 кая операция (спожение). Известно, что погрешность сумматора при выполнении этой операции равна О и имеется топько погрешность кодирования. В известном у устройстве основную операцию перемножения сомножителей выполняет множительноделительное устройство, где источником погрешности является суммируюший интегратор; здесь же происходит и накоп- 36 ление погрешности, Быстродействие устройства определяется временем, необходимым дпя вычиспения степенной функции, а дпя реапизации этого вычисления достаточно выпопнять только Х операций спо- М жениа (вычитания), так как слагаемые получаются сразу в параппепьном коде на выходе сумматора, Быстродействие известного устройства определяется временем, необходимым на операции сумм .— ЗВ рования, временем дпя записи поспедоватепьного кода х в счетчик и временем счета счетчиками. Ипя вычиспения функций в нем только операций суммиро.вания необходимо выпопнять 2 Х, тек ЗЗ как суммирование параппепьных кодов в реверсивных счетчиках осушествпяется поспедоватепьно, Таким образом быстродействие описываемого устройства значитепьно повышается по сравнению с известным.

Формупа изобретения

33 цифровое устройство дпя вычиспения показательных функций, содержащее дешифратор, первые два входа которого соединены с шинами показателя степени, счетчик, выход которого соединен с первой выходной шиной и через два последоватепьно соединенных сумматора — со второй выходной шиной и первыми входами элементов И первой группы, входная шина устройства соединена с первыми входами элементов И второй группы и, через третью группу элементов И - со вторыми входами второго сумматоре, о т— и и ч е ю ш е е с я тем, что, с цепью расширения класса решаемых задач, закпючеюшегося в вычислении показательных .функций с дробным показателем стелени, устройство содержит эпементы И, эпементы ИЛИ, блок сравнения, эпементы И четвертой группы и триггер, вход которого через первый элемент И соединен с тактовой шиной, первый выход триггера соединен со входом счетчика и упревпяюшим входом второго сумматора, второй выход триггера соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выходы элементов И первой и второй группы через поспедоватепьно соединенные группу первых элементов ИЛИ, блок сравнения, группу вторых элементов ИЛИ и четвертую группу элементов И подключены к выходам счетчика, первый выход блока сравнения через поспедоватепьно соединенные четвертый апемент И и третий элемент ИЛИ, е второй выход блока сравнения через третий элемент ИЛИ подключены к третьему входу дешифратора и второму входу первого элемента И, первый выход дешифратора соединен со вторыми входами эпементов

И второй и четвертой групп, второй выход дешифраторе соединен со вторыми входами первой и третьей групп эпементов И, вторыми входами четвертого и пятого элементов И, третий и четвертый выходы дешифратора через второй и третий эпементы И подключены соответственно к управпяющим входам первого сумматора, выходы которого через пятый элемент И соединены со вторыми входами группы вторых элементов ИЛИ, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ию 238665, кл, Cj 06 F 7/38, 1970.

2. Авторское свидетепьство СССР

Ию 491129, кп. 6 06 Р 7/38, 1072.

Цифровое устройство для вычисления показательных функций Цифровое устройство для вычисления показательных функций Цифровое устройство для вычисления показательных функций Цифровое устройство для вычисления показательных функций Цифровое устройство для вычисления показательных функций 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам связи между главной и подчиненными станциями

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в цифровых вычислительных машинах

Изобретение относится к вычислительной технике и может применяться в системах управления в качестве спецвычислителя с целью принятия решений в условиях неопределенности, а также при оперативном управлении технологическими процессами по нечетким алгоритмам

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в спецвычислителях для вычисления производных

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено, в частности, для цифровой обработки массивов данных в реальном масштабе времени

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и предназначено для моделирования комбинаторных задач при проектировании радиоэлектронной аппаратуры, автоматизированных систем управления и средств электронной вычислительной техники

Изобретение относится к системам обработки данных, которые осуществляют арифметические операции
Наверх