Устройство для функционального преобразования упорядоченных массивов чисел

 

О П -C- -А -- Н- = -И- Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (н1728133

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.1078 (21) 2676075/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

К„г

G06 F 15/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150480. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 150430 (53) УДК 681 ° 14 (088. 8) (72) Автор изобретения

В,П.Боюн

Ордена Ленина институт кибернетики

АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ

МАССИВОВ ЧИСЕЛ

Изобретение отн >сится к области вычислительной техники и может быть использовано в специализированных, и проблемно-ориентированных устройствах для выполнения различных функци5 ональных преобразований над упорядоченными массивами чисел. Под упорядоченными массивами здесь понимаются массивы, в которых числа расположены в порядке возрастания или убывания их величины. Упорядоченные массивы довольно часто встречаются на практике, например массивы, полученные в результате квантования и дискрети зации по времени процессов разгона 15 двигателя, нагрева слитков в нагревательных колодках, кривых расхода энергии и материалов, пройденного пути и т.п. Неупорядоченные массивы могут быть упорядочены с помощью 20 специальных программ или устройств.

Свойство упорядоченности массивов практически не использовалось на практике при функциональном преобразовании массивов чисел, поэтому в качестве аналогов и прототипа рассмотрены устройства для функционального преобразования неупорядоченных массивов

Известно устройство функционального преобразования одновременно только над одним числом (значением аргумента), построенного по различным принципам (с использованием различных разложений, конечных разностей, образующих дифференциальных уравнений и т,п.) (1).

Для выполнения функциональных преобразований одновременно над массивом чисел могут быть использованы устройства для функционального преобразования одновременно над одним числом, при этом количество их берется равным количеству чисел массива.

Недостатком такой организации функциональныХ преобразований над массивом чисел являются очень большие аппаратурные затраты, что ограничивает применение таких устройств.

Известно устройство для функционального преобразования, основанное на базе табличных методов с использованием блока памяти, в котором по адресам-значениям аргумента записаны соответствующие им значения функции (2). В данном устройстве, выбранным в качестве прототипа, с частотой тактовых импульсов схема управления

7281!

20

Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже и содержит регистр 1 адреса, блок сравнения 2," счетчик 3, блок памяти 4, счетчик

5, группу элементов И 6 и блок управления 7.

Тактовый вход 8 соединен со вхо- щ дом блока управления, выход которого соединен со счетным входом счетчика

3 и управляющим входом блока памяти. Информационные входы 9 устройства соедин ны с входами регистра l осуществляет прием чисел массива на регистр адреса, в соответствии с которыми блок памяти выдает на регистр числа ранее записанные в блоке памяти значения фкнции, С той же тактовой частотой осуществляется считывание значений функции с регистра числа через группу элементов И на выход результата. Разрядность и количество ячеек блока памяти находятся в зависимости от требуемой точности представления функции . Обычно точность о представления функции, количество N ячеек и разрядность и связаны между собой следующей зависимостью:4/8 =8 =2."„

Так, например, при требуемой, точности представления функции О =

=0,001 количество ячеек блока памяти

N=1024, а разрядность задания функции n=10 двоичным разрядам. Поэтому недостатком устройства-прототипа является большая емкость блока памя " " ти, "которая резко увеличивается и увеличением требуемой точности и определяется как C-М ° и бит..

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат устройства за счет значительного сокращения требуемого объема памяти.

Для достижения укаэанной цели устройство, содержащее регистр адреса, входы которого являются информационными входами устройства, блок памяти, группу элементов И,. выход . кОторых являются информационными..-выходами устройства, блок управления, тактовый вход которого является тактовым входом устройства, дополнительно содержит .блок сравнения и два счетчика. Причем выходы регистра адреса соединены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами первого счетчика, выход блока сравнения соединен с управляющим входом регистра адреса, управляющим входом блока управле.ния и управляющими входами элементов

И группы, входы элементов И соединены с соответствующими выходами второго счетчика, счетный вход кото-... рого подключен к выходу блока памяти, выход блока управления соеди- нен со счетным входом первого счетчика и управляющим входом блока памяти.

33 4 адреса, выходами подключенного к первым входам блока сравнения 2, вторые входы которого соединены с выходами счетчика 3, а выходс управляющими входами регистра адреса, группы элементов И 6 и блока управления 7. Выход блока памяти соединен со счетчным входом счетчика 5, выходы которого через группу элементов И соединены с информационными выходами 10, Устройство работает следующим образом.

Коды чисел массива последовательно друг за другом поступают по входу

9 на регистр 1, разрешением приема числа являются сигналы блока сравнения 2. Тактовые импульсы с входа

8, пройдя блок управления 7, поступают на счетный вход счетчика 3 и управляющий вход блока памяти 4.

В отличие от прототипа в блоке памяти записаны не полноразрядные коды функции, а только ее одноразрядные приращения с шагом, равным единице младшего разряда. В качестве блока памяти может быть использован либо регистр сдвига, либо одноразряднОе запоминающее устройство со счетчиком адреса.

Под управлением тактовых импуль сов с блока управления 7, поступающих на управляющий вход блока памяти (на вход управления сдвигом при использовании в качестве блока памяти регистра сдвига или на счетный вход счетчика адреса при использовании запоминающего устройства), осуществляется считывание одноразрядных приращений функций с блока памяти, которые поступают на счетный вход счетчика 5. При этом на выходе счетчика 5 появляются значения функции, соответствующие .количеству имйульсов, прошедших на счетный вход счетчика 3 и управляющий вход блока памяти 4,. В моменты сравнения кода в счетчике

3 с кодами в регистре 1 блок сравнения 2 вырабатывает импульс, который управляет приемом следующего равного или большего по величине числа (т.к . массив упорядочен) на регистр.1, осуществляет выдачу значения функции со счетчика 5 через группу элементов И б на выход 10, а также воздействует на блок управления 7, который запрещает прохождение тактовых импульсов с входа 8 на входы счетчика 3 и блока памяти 4.

Вапрет на прохождение тактовых импульсов необходим если вновь поступившее число на регистр 1 равно по величине предыдущему. В этом случае осуществляются повторное сравнение кодов, повторная выдача результата и прием нового числа на регистр 1, Если поступившее

728133

Формула изобретения

Составитель A.Áàðàíîâ

Техред С.Мигай

Редактор Т.Юрчикова

Корректор : .,Корректор Е.Папп

Заказ 1139/48 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 число на регистр больше предыдущего, то блок сравнения 2 не срабатывает и блок управления 7 разрешает прохождение тактовых импульсов " с входа 8 на входы счетчика 3 и блока памяти 4. Прохождение тактовых l импуль сов продолжается до момент а сравнения кода в счетчике 3 с кодом в регистре 1, после чего аналогично описанному выше осуществляется выдача результата счетчика

5 и прием нового числа на регистр 1.

Таким образом, эа время прогона счетчика от минимального до максимального значения происходит сравнение всех чисел массива с со- . стояниями счетчика, для которых считаны соответствующие им значения функции °

Быстродействие предлагаемого устройства при большой разномерности массива чисел соизмеримо с быстродействием прототипа. Однако его аппаратурные затраты значительно меньше. Это обусловлено сокращением аппаратурных затрат блока памяти.

В прототипе требуемая емкость блока памяти составляет (N ячеек х х и разрядов) бит, в предлагаемом устройстве — (N ячееК х 1 разряд)бит, т.е. в и раэ меньше. и -кратный выигрыш по аппаратурным затратам блока памяти значительно перекрывает дополнительные затраты в предлагаемом устройстве (два и --разрядных счетчика и и-разрядный блок сравнения).

Устройство для функционального преобразования упо;.ядоченных массивов чисел, содержащее регистр адреса, входы которого являются информационными входами"устройства, блок памяти, группу элементов И, выходы которых являются информационными выходами устройства, блок управления, тактовый вход кОторого является тактовым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, †о дополнительно содержит блок сравнения и два счетчика, причем выходы регистра адреса соедйнены с первой группой входов блока сравнения, вторая группа вхбдов которого соединена с выхбдами первбго счетчика, выход блока сравнения соединен с управляющим входом регистра адреса, управляющим входом блока управления и управляющйми входами элементов

И группы, входы которых соединены

20 с соответствующими выходами второго счетчика, счетный вход которого подключен к выходу блока памяти, выход блока управления соединен со счетным входом первого счетчика и управляющим входом блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Благовещенский Ю.В, -.Теслер Г,С.

3() Вычисление элементарных функций на

ЭВМ. Киев, Техника, 1977.

2.Оранский A,Ì.,Ðåéõåíáåðã A.Ë.

Повышение эффективности вычислений использованием табличных предпроцессо35 ров. Сб. Теория и применение математических машин . Иэд. БГУ, им.В.И.Ленина, Минск,1972, с.148-159 (протбтип).