Цифровое устройство для возведенияв квадрат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистические

Республик м836634 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено1) .03. 79 (21) 2763192/1.8-24 (51)М. КЛ.

6 06 F 7/552 с присоединением заявки,%

Гасударственный квинтет

СССР (23)Приоритет (53) УДК681.3 (088.8) ае делам кзебретеннй н открытн11

Опубликовано 07.06.81. Бюллетень М 21

Дата опубликования описания 09. 06. 81 (72) Автор изобретения

А. 3. Либерман

Ордена Трудового Красного Знамени специальное конструкторское бюро аналитического приборостроенйй

Научно-технического объединения AH СССР (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ

В КВАДРАТ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для возведения в квадрат сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в устройствах дис5 кретной обработки данных.

Известно устройство (1), использующее для возведения в квадрат ал2 горитм и = (2п +1); предполагающий к о для получения квадрата числа (n ) подсуммирование к квадрату предыдущего числа (и -1), записанного в регистренакопителе, разности квадратов этих чисел.

Устройство содержит счетчик числа, элемент задержки, группу элементов

И, регистр-накопитель и генератор счетных импульсов, соединенный с выходами элементов И и с выходом элемента задержки, выход которой подключен к выходу регистра-накопителя и к входу счетчика числа, информационные выходы которого через элементы И связаны с соответствующими входами регистра-накопителя со сдвигом на один разряд.

Недостатками известното устройства являются значительное время на установление переходных процессов в регистре-накопителе при записи в него кода счетчика числа, возрастающее по мере его заполнения, а также невозможность вести действие в двоичнодесятичном коде, удобном при.выводе информации на элементы, визуальной,индикации.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для возведения в квадрат чи-, сел, представленных число-импульсным кодом, также использующее выше приведенный алгоритм (2) .

Устройство содержит генератор, группу элементов И, счетчик фиксации результата, удвоитель частоты импульсов, одновибратор, распределитель импульсов, накопительный счетчик, и элемент задержки.

836634

Недостатком этого устройства является сложность его реализации в режиме возведения в квадрат цифрового сигнала с выхода АЦП.

Целью изобретения является упро5 щение устроиства при возможности вести вычисления в двоично-десятичном коде как в режиме прямого, так и обратного счета с выхода АЦП.

Цель достигается тем, что цифро- 1о вое устройство для возведения в квадрат, содержащее счетчик результата, генератор импульсов и группу элемен-, тов И, выходы которых подключены к входам соответствующих разрядов счет- 15 чика результата, содержит счетчик числа и группу дешифраторов нуля, выхо-, ды которых подключены к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходык соответствующим входам разрядов счетчика числа, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих дешифраторов нуля группы, а 25 входы подключены к входным шинам кода числа устройства.

Структурная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит генератор импульсов 1, группу элементов И 2, счетчик 3 результата, счетчик 4 числа и группу дешифраторов 5 нуля. Счетчик 3 выполнен реверсивным. На вход счетчика 4 поступает значение числа, воз- з5 водимого в квадрат.Дешифраторы 5 нуля вьщают сигналы разрешения и запрета на прохождение импульсов от генератора I через элементы И 2 на входы счетчиков 3 и 4.

Код числа, который устройство возводит в квадрат, переписывается из внешнего устройства, способного осуществлять счет числа входных импуль45

rов и фиксировать это число в каком-, либо коде. Первоначапьно во всех разрядах внешнего устройства установлены нули. Изменение кода во внешнем устройстве происходит последовательно, начиная от нулевого. Иаксимальное

50 значение кода во внешнем устройстве определяется его разрядностью, которая не должна превышать разрядности счетчика числа 4. Так как внешнее уст55 ройство осуществляет счет входных импульсов, то с приходом каждого нового импульса состояние (код) во внешнем устройстве меняется на единицу. Час4 тота смены кода во внешнем устройстве или период следования импульсов, подсчитываемых внешним устройством, не должен быть меньше времени вычитания кода из счетчика числа 4 импульсами генератора 1.

Код числа из внешнего устройства в реверсивный счетчик числа 4 переписывается по обоим фронтам импульса, меняющего на единицу состояние внешнего устройства. Причем как после записи кода в реверсивный счетчик числа 4 по переднему фронту, так и после записи кода по заднему фронту происходит вычитание кода до обнуления счетчика числа 4 импульсами генератора l с одновременным занесением этого кода в счетчик результата 3.

Таким образом, код числа из внешнего устройства переписывается в счетчик числа 4 и вычитается из него два раза за период изменения, причем по заднему фронту происходит считывание из внешнего устройства кода, измененного на единицу по отношению к предыдущему, т.е. если в первый раз в счетчик числа 4 было записано число и, то во второй раз — число и+1(для случая работы внешнего устройства в режиме суммирования).

За период изменения кода во внешнем устройстве из счетчика числа 4 будет вычитаться и соответственно в счетчике результата 3 будет фиксироваться число: n+n+1=2n+1,что является дополнением к квадрату предыдущего числа и до квадрата последующего чис1 ла (и+1), а именно. (и+1) -и =n +2n+1 -n =2и+1.

7. 9. Я

Аналогично осуществляется работа устройства для сЛучая работы внешне ro устройства в режиме вычитания, т.е. когда каждый приходящий импульс уменьшает на единицу код числа по внешнем устройстве. При этом в счетчик числа

4 устройства также два раза за период изменения переписывается код из внешнего устройства и после каждого переписывания считывается импульсами генератора до обнуления счетчика числа 4. За период из счетчика числа вычитается n+n-1=2n-1, и на это же число уменьшается показание счетчика результата 3. Это число соответствует разности между квадратами последующего и предыдущего кодов во внешнем устройстве (n -4) -и -"и -2vs.4-У=-(Яил-1) Формула изобретения

5 8366

Для увеличения быстродействия устройства считывание информации из счетчика числа 4 происходит подекадно, т.е. после считывания кода младшей декады происходит считывание кода следующей, более старшей декады и т.д. Синхронно с этим происходит подекадное заполнение соответствующих декад счетчика результата 3.

Аналогично работает устройство в режиме последовательного уменьшения кода числа. Из этогб следует, что максимальное число импульсов гене-. ратора 1, необходимых для подекадного вычитания кода числа из счет- !5 чика числа 4 за полупериод изменения кода числа, равно 9к, где к — количество десятичных разрядов в коде числа(при использовании двоично-десятичного кода).

На быстродействие устройства, определяемое частотой смены кода на входе, влияют частота считывающего кода генератора 1 и разрядность счетчика числа 4. При использовании ин- 25 тегральных микросхем серии К!55 частота генератора 1 f = 10 мГц. Так как код числа заносится в счетчик чис- ла 4 параллельно, то время его установления для микросхем серии К!55 не зо

I превышает t = 40 нсек.

Задержка элемента И группы 2, раз" решающего поступление импульсов генератора l для вычитания кода счетчика числа 4, для микросхем серии К155 мо- з жет достигать и 20 нсек.

И

Таким образом, общее время задержки от момента установления кода числа на входе устройства до начала его вычитания из счетчика числа 4 может 4о достигать

I П

t =t + ty = 40 + 20 60 нсек.

34

Формула для определения периода смены кода на входе устройства имеет, вид /

«Ьк +

4т. Ъ

При использовании реверсивного счетчика числа на четыре десятичных разряда

t -уу- +60 10 = 7,3 ° 10 сек. !

Й4 -9 Ь

Этому периоду соответствует частота смены кода на входе устройства

f 140 кГц.

Паровое устройство для возведения в квадрат, содержащее счетчик результата, генератор импульсов и группу элементов И, выходы которых подключены к входам соответствующих разрядов счетчика результата, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит счетчик числа и группу дешифраторов нуля, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов

И группы, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а выходы — к соответствующим входам разрядов счетчика числа, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих дешифраторов нуля группы, а входы подключены к входным шинам кода числа устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

II 475619, кл. С 06 F 7/38, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 438989, кл. С 06 F 7/39, !974 (прототип).

836634

Составитель В. Кайданов

Редактор Л. Утехина Техред М.Голинка Корректор С. Шекмар

Закаэ 3)!6/37 Тирам 745 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Ра скан наб., д. 4/5

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