Арифметическое устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

/ . " ЗУБНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61> Дополнительное к авт. свид-ву с присоединением заявки №

G 06 F 7/38

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2310ЬО, Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 02. 11. 80 (53) УДК 681. .325(080.8) (72) Авторы изобретения

В.Б.Дудыкевич и В.Н.Максимович (71) Заявитель (54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Наиболее близким по технической

:сущности является устройство содержащее тактовый генератор, схему запрета, два регистра, две группы схем

И, два счетчика, счетчик, регистр, схему И и счетчик результата (2).

Недостатком устройства является .невозможность воспроизведения функции квадратного корня из частного и произведения двух аргументов. Вторым недостатком известного устройства является его черезмерная слож- ность, Цель изобретения — расширение класса решаемых задач при упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу схемы запрета, счетчик и регистр, введены первый и второй блоки алгебраического сложения, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, элементы ИЛИ, две группы элементов И, реверсивный счетчик и блок сравнения, первая и вторая группы входов которого соединены с первой группой выходов счетчика .,и группой вых-.дов регистра соответИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах, а также в измерительных функциональных преобразоваТОЛЯХ.

Известно устройство, содержащее накопительный сдвигающий регистр первого псевдоумножителя для значения квадратного корня из частного, 10 два одноразрядных сумматора на два входа, одностороннюю память, нако.пительный регистр второго псевдоумножителя для значения квадратного корня из произведения, сдвигающий регистр, входной регистр аргумента, накопительный сдвигающий регистр г;севдоделителя, одноразрядный сумматор на три входа, элемент анализа знака псевдочастного, элемент ана-20 лиза знака псевдочастного, элемент анализа сходимости очередного аргумента и элемент управления (1).

Недостатком данного устройства явг.яется его черезмерная сложность. 25

Вт 1рым недостатком известного устройства является ограниченный класс и;",ïðоизводимых им функций, вычисление квадратного корня из частного и произведения двух аргументов. 30 (22) Заявлено 110379 (21) 2736009/18-24 (51 }Ah

773619 ственно, а выход подключен к первому входу первого триггера„ второй вход которого соединен с управляющим входом устройства, а выход соединен со вторым входом элемента запрета, выход, которого подключен к входам первого и второго элементов

И и к первому входу первого блока . алгебраического сложения, выход первого элемента И соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с выходом второго элемента.

И и первым входом второго блока алгебраического слсжения, вторые входы первого и второго блоков алгебраического сложения подключены к выходам соответственно первого и второго 15 элементов ИЛИ, входы которых соединены с выходами элементов И соответственно первой и второй групп, первые входы элементов И первой и второй групп соединены с соответствующими 2О выходами реверсивного счетчика, а вторые входы соединены с соответствующими выходами второй группы счетчика, вход которого подключен к выходу .первого блока алгебраического сложения, вход реверсивного счетчика подключен к выходу второго блока алгебраического сложения.

На фиг. 1 и 2 представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, счетчик 2, регистр 3, блок

4 сравнения, группы 5 и 6 элементов

И, элементы 7 и 8 ИЛИ, блоки 9 и 10 алгебраического сложения, триггеры .11 и 12, элементы И, ключи 13 и 14, генератор 15 тактовых импульсов и элемент 16 запрета.

Выполнение блоков 9 и 10 алгебраического сложения возможно в двух различных вариантах. В первом варианте (фиг. 2а) блоки 9 и 10 состоят из ключа 17 и элемента ИЛИ 18. Во

Втором варианте (фиг. 2б) блоки 9 и 10 состоят из триггера 19, элемента И 20, элемента 21 задержки, ключа

22 и элемента ИЛИ 23.

Устройство работает следующим образом.

В режиме выполнения операций сложения и вычитания ключи 17 и 22, находящиеся в блоках 9 и 10, закрыты, ключ 13 закрыт, а ключ 14 открыт. При этом, после поступления на вход триггера 11 команды "Старт", импульсы с выхода тактового генератора 15 поступают на входы счетчиков 1 и 2. 55

Регистр 3, в данном режиме работы, устанавливается в нулевое состояние.

Слагаемые или вычитаемые по очереди записываются в счетчик 2 в дополнительном коде. При выполнении операции сложения реверсивный счетчик 1 открыт по суммирующей шине управления. Как только счетчик 2 установится в нулевое состояние, блок 4 сравнения выдаст сигнал на опрокиды вание триггера 11 и элемент 16 запрета закроется. Таким образом, в реверсивный счетчик 1 переносится первое слагаемое. Следующие слагаемые переносятся s счетчик 1 аналогичным образом, при этом в нем образу ется сумма слагаемых. При н=-:. ходимости выполнения операции вычитания реверсивный счетчик 1 .открыт по вычитающей шине управления.

В режиме выполнения операций умножения и деления ключи 17 или 22, в зависимости от варианта выполнения блоков 9 и 10, открыты, ключ 13 закрыт, а ключ 14 открыт.

При необходимости выполнения операции умножения реверсивный счетчик, 1 открыт по вычитающей шине управления и в исходном состоянии в нем устанавливается число У. В счетчике

2 устанавливается число Х, а в регистре 3 — число й,, — коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2.

При поступлении на вход триггера

11 команды "Старт", открывается элемент 16 запрета и импульсы с выхода тактового генератора 15, частота следования которых fy, поступают на вхОды блоков 9 и 10 алгебраического сложения.

При первом варианте построения блоков 9 и 10 (фиг. 2а), управление группами 5 и б элементов И производится обратными кодами чисел, содержащихся в счетчиках 2 и 1 соответственно. Счетчики 1 и 2, группа 5 элементов И и элемент ИЛИ 7 представляют собой первый двоичный умножитель, частота импульсов на выходе которого определяется выражением: у (.ц З.Об f (t) (.1 )

"Щ где Н (t) — обратный код числа н (с), содержащегося в данный момент фа4 в счетчике 2; f@(t) — частота импуль- сов на выходе блока 9..

Счетчики 1 и 2, группа б элементов И и элемент ИЛИ 8 представляют собой второй двоичный умножителей, частота импульсов на выходе которого определяется выражением:, « 1 "«о1 q ««) ««« где и (t) - обратный код числа И. (с), содержащегося в данный момент н счетчике 2; f о(с) - частота импульсов

10 на выходе блока 10.

Блоки 9 и 10, в первом варианте построения, представляют собой сумматоры частот. частоты импульсов на выходах, блоков .9 и 10 определяются уравнениями

773619

6y-

),о = ))=-й — а, о

Ю 1оо

Отсюда х

2 йи бММ йй N

М4В N2Ю (2O) <<4 - О 9«) < {)3

С учетом выражений (1) и (2), пем иметь

У)t) ° f .(5) Учитывая приближение равенства и -й (с)-"й {е), и -й„, ()=й, (e) получим

4 H (+) О

M а ) и o

Во втором варианте построения блоков 9 и 10 (фиг. 26), управление группами 5 и 6 элементов И производится прямыми кодами чисел, содер жащихся в счетчиках 2 и 1 соответственно. Частоты импульсов на выходах элементов 7 и 8 определяются выражениями:

)) Ма{4) т Ю= „ () (9) й„()

8 Х 1о()

Блоки 9 и 10 во втором варианте построения, представляют собой комбинированные схемы сложения-вычитания: триггер 19, элемент-И 20 и элемент задержки 21 служат для вычитания частот, а элемент ИЛИ 23 для сложения. Частоты импульсов на выходах блоков 9 и 10 определяются выражениями: о («о«) В 1

)1

Подставляя значения f> (t) и

Е (t), иэ выражений (11) и (12), в уравнения (9) и {10) и решая полученные уравнения относительно, f< (t) и („ (t), снова придем к выражениям (7) H (8).

Таким образом, в обоих вариантах построения блоков 9 и 10 и соответствующим им вариантам управления группами 5 и б элементов И, средние частоты импульсов блоков 9 и 10 определяются выражениями (7) и (8).

Частоты fg (t) и. f e(t) связаны с числами и (t3 и и (t), содержаШимиМ ся в счетчиках 1 и 2, выражениями:

K Ю=- —" аи„ю ..9 Ж (Ю

Е Ж: ИГНАЦ ()4) о = а

С учетом выражений (7) и (8) бу дем иметь:

{(5)

=77 и Йт N Þ (4e)

Разделив уравнение (15) на уравнение (16) и произведя разделение переменных, получим:

dN Ж 3й М, () й,Ж й, ()

Время преобразования в устройстве начинается в момент открытия элемента 1б запрета и оканчивается в момент установки счетчика 2 в состояние, равное состоянию регистра 3.

При этом срабатывает блок 4 сравнения и элемент 16 закрывается. 3а

3То время в счетчике 1 число Nq(t). изменяется от Y до Z< а в счетчике

2 число и 2(t) изменяется от Х до N где Z — результат умножения. Проин4 тегрировав выражение (17), подставив пределы изменения переменных, получим:

"aN æ aN2{t)

А —" =1 — (ie) При необхо,имости выполнения операции деления реверсивный счетчик ц 1 открыт по суммируюшей шине управления. При этом выражение (15) меняет знак в левой части, а выражение (17) принимает вид

Исходные установки соответствуют исходным установкам в режиме умножения. Проинтегрировав уравнение (20) с учетом пределов изменения переменных, будем иметь:

45 где Z< результат деления.

Отсюда

Z =N

Х

2 Ф Х (22)

В .режимах вычисления квадратного

30 корня из частотного и произведения двух аргументов, ключи 17 и 22, в зависимости от варианта выполнения блоков 9 и 10, открыты, ключ 13 открыт, а ключ 14 закрыт. Прн поступлении на вход триггера 11 команды

"Старт", открывается элемент 16 и импульсы с выхода тактового генератора 15 поступают непосредственно

Я на блок 10 алгебраического сложения и через триггер 12 на блок 9 алгебраического сложения. Следовательно, частота импульсов на входе блока 9 равна f /2. В данном режиме работы, g5 частота импульсов на выходе блока

773619

9, в обоих вариантах построения блоков 9 н 10, будет определяться выражением:

Ng„

2И () о (23) Частота на выходе блока 10 будет по-прежнему определяться выражением (8).

B режиме вычисления квадратного корня из произведения двух аргументов в счетчиках 1 и 2 устанавливается число Х, в регистре 3 — число

У, а реверсивный счетчик 1 открывается по суммирующей шине управления. уравнение, связывающее числа й„(с) и М (t) будет иметь вид

2 ак„Ж ан,,ю и1(t) Nz(t) Г clN14 И2(+) отсюда

2 = Я (26) В режиме вычисления квадратного корня из частного двух аргументов в счетчике 1 устанавливается число

М„„, в счетчике 2 — число Х, в регйстре 3 — число У, а реверсивный счетчик 1 открывается по вычитающей шине управления.

Уравнение„ связывающее числа

eÄ(t) и И (с) принимает вид

-2 аи„() дк (1) (271

ПРоинтегрировав уравнение (27) с учетом пределов изменения переменнь1х, будем иметь: 24

J вн,(ю J BN щ

И„И) = N (t)

Al где 2 - результат вычисления корня

4 квадРатного из частного двух аргументов.

Отсюда

Z4-К„./ЧУ, (19) Время преобраэовання в устройстве начинается в момент открытия элемента 16 и оканчивается в момент уста- новки счетчика 2 в состояние Y. При этом срабатывает блок 4 сравнения и элемент 16 закрывается. За это время в счетчике 1 число NÄ(t) изменя" ется or Х до Z, а число и <(t)

or Х до Y где Z результат вычисления корня квадратного иэ произведения двух аргументов. Проинтегрировав уравнение (24) с учетом пределов изменения переменных, получим:

Таким образом, в данном ус.""Ройстве, по сравнению с известным, дополнительно обеспечивается вычисление квадратного корня из произведения и частного двух аргументов, чем достигается расширение класса решаемых задач.

Формула изобретения источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР у 517021, кл. G 06 F 7/38, 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР

368599, G 06 F 7/38, 1973 (прототип). о

fO

Арифметическое устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента запрета, счетчик и регистр, о т л и ч а ю щ е е с я

f$ тем, что, с целью расширения класса решаемых задач эа счет возможности воспроизведения функции квадратного корня из частного и произведения двух аргументов, в него введены первый

20 и второй блоки алгебраического словения, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, элементы ИЛИ, две группы элементов И, реверсивный счетчик и блок сравнения, .,5 первая и вторая группы входов кото- рого соединены с первой группой выходов счетчика и группой выходов регистра соответственно, а выход подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с управляющим входом устройства, а выход соединен со вторым входом элемента запрета,.выход которого подключен к входам первого и второго элементов И и к первому входу первого блока алгебраического сложения, выход первого элемента И соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с выходом второго элемента И и первым входом блока

40 второго алгебраического сложения, вторые входы первого и второго блоков алгебраического сложения подключены к выходам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, входы ко45 торых соединены с выходами элементов И, соответственно первой и втррой групп, первые входы элементов

И первой и второй групп соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, а вторые входы соединены с соответствующими выходами второй группы счетчика, вход которого подключен к выходу первого блока алгебраического сложения, вход ревер,сивного счетчика подключен к выходу второго блока алгебраического сложения.

773619

Эаг 2

Составитель Н.Измайлова

Редактор Г.Волкова Техред A.Ðì

Корректор Н.Стец

Подписное

Филиал ППП "Патент", . Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ. 7506/62 Тираж 751

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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