Цифровой масштабный преобразователь

 

Союз Советскик

Соцмалмстичвсммк

Реслублмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ р»8579.80 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 071279 (2)) 2868181/18-24 с присоединением заявки Йо " (23) Приоритет

Опубликовано 230&81,бюллетень М 31

Дата опубликования описания 2 308,81

Р )М. Кл.з

G 06 F 7/548

Государстееииый комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3 (088. 8) {72) Авторы изобретения

В.И.Жук, А.A.ÑàâîñòüÿíîB и Б. И, Шитиков (71) Заявитель

i54 ) ЦИФРОВОЙ NACUITABHbIA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а точнее,к цифровым масштабным преобразовате лям, используемым в измерительно-вычислительных системах, например в системах для регистрации спектров н ядерной физике, и предназначено для решения задачи масштабного преобразования значений целой величины, соответствующих некоторой исходной равномерной шкале, разные точки которой могут соответствовать одинаковому или разному количеству точек исход. ной шкалы. Количество точек исходной шкалы, соответствующее одной точке сжатой шкалы, часто называют шагом сжатия. Если каждой точке сжатой шкалы соотнетстнует одинаковый шаг сжатия, то сжатая шкала. является равномерной, и указанное преобразование производится с постоянным масштабным коэффициентом. Если разным точкам сжатой шкалы соответствуют разные шаги сжатия, то сжатая шкала янляется неравномерной, и указанное преобразование производится с переменным масштабным коэффициентом. Описанная задача важна для измерительно-вычислительных систем и, в частности, для систем регистрации спектров н ядерной физике.

Известен цифровой масштабный преобразователь для масштабирования чисел с постоянным (с точностью округления до целого числа) масштабным коэффициентом $13 .

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не позволяет производить масштабирование н тех случаях, когда разным точкам сжатой шкалы соответствуют разные шаги сжатия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является преобразователь, содержащий регистр аргумента, дешифратор, два шифратора, два сдвиговых регистра, группы элементов И, группу элементов

ИЛИ и сумматор p2) .

Недостаток известного устройстваниз кое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий группу элементов И, два сдвигателя, первый сумматор и дешифратор, дополнительно внедены второй сумматор, 85 7980 дешифратор нуля и два коммутатора, причем первые входы элементов И группы соединены с входами аргумента устройства и входом входного сдвигателя, управляющий вход которого является управляющим входом устройства, вторые входы элементов И группы являются входами маски устройства, выходы элементов И группы соединены с входом дешифратора нуля и управляющим входом выходного сдвигателя, выход которого соединен с первым входом первого сум" матора, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются входами устройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом дешифратора и управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого соединены с входом устройства, выход второго коммутатора подключен к входу выходного сдвигателя, вход дешифратора соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного сдвигателя и дешифратора нуля.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Преобразователь содержит входной сдвигатель 1, сумматор 2, дешифратор

3, коммутаторы 4 и 5, группу б элементов И, дешифратор 7 нуля, выходной сдвигатель 8 и сумматор 9, управляющий вход 10, вход 11 маски, информационные входы 12 и 13.

Преобразователь работает следующим образом. Перед началом работы на входы 10, 11, 12 и 13 преобразователя подаются константы, которые сохраняются на этих входах постоянно в процессе масштабного преобразования потока величин X. Эти константы, о представляющие собой параметры сжатой шкалы, предварительно определены следующим образом.

Исходная равномерная шкала, на которой отложены исходные значения. их х „, (1) предварительно разбивается на равные соприкасающиеся интервалы значений, имеющие длину Ь, равную целой степени двойки:

L =2 (2) где n — целое, п)1.

Эти интервалы имеют номера

i=i,2,...р (3)

Начальным точкам этих интервалов исходной шкалы соответствуют значения

Х„., и Ь, а конечным точкам значения

Х„- immix .

X„,т1и=L(i -1)+1, при i)1,)

X„, еа> =X„,m n+(.-1 (5) Дпя каждого 1 -го интервала исходной шкалы предварительно задают шаг сжатия, равный целой степени двойкй

Ъ„=2"", (6) где К;=0,1,2,3...

Исходная шкала преобразуется в

° заданную сжатую шкалу У, на которой отложены преобразовательные значения, 1с d (М ах (7)

Каждому 1 -му интервалу значений исходной шкалы соответствует 1 -й интервал значений сжатой шкалы, имеющей длину 1„.

Ю.= — (е>

1. h1

Эти интервалы значений сжатой шкалы также являются соприкасающимися.

15 Каждый 1 -1 интервал значений сжатой шкалы определен точкой начала этого интервала, соответствующего значению („,„и„п и точкой конца этого интеръала, соответствующей значению

Щ 1„. „„а . При этом имеет место ра, пах венстзо

3,max 1,п1„ „<1-1 . (9)

Значения, соответствующие точкам начала (1 g) -го интервала сжатой шкалы, предварительно вычисляются с учетом формулы (3) по формуле

° — Y. 4- — 1 0

l ((„„Ии, 6 Ф ° (0)

3О "де „, „п =1 пРи 1 =1.

Максимальное количество интервалов разбиения шкал фиксировано и равно количеству констант, которые могут быть поданы одновременно на входы каждого из коммутаторов 4 и 5 °

Сжатую шкалу будем задавать конснатнами и, К„, а также двоичной маской М и константами У, определяемыми ниже. Константы и и К q on40 ределяются из формул (2) и (б)

1=eOg a (1)

1, = ОЯ 11„у (427

Маска N определена формулой

45 М=(,-1=2"-1. (1 3)

Ее двоичный код имеет вид

M=0...01...1, (14) где количество единиц, расположеннь х подряд, начиная с младшего разряда, Я) равно и

Константы V. выбранные в качестве значений опорных точек сжатой шкалы, определяются по формуле 1 = "; и и " (" ) где Ч„=О при 1 =1

Y„=Y- „„,, при 1 ) 1.

Константы К„., Ч„. задаются для всех интервалов. Этй константы и константы и, М, определяются предваритель60 но, например при помощи ЭВМ.

Таким образом, в процессе работы преобразователя на входы 10 сдвигателя 1 постоянного подана константа п сдвига, определенная формулой (11)

65 на входы 11 узла б — двоичная маска

857980 (= (." Ч. (26) Формула изобретечия

40 — (23) аЧ.=ьх.2 > (247

М, определенная формулой (13), на входы 12 — константы К; для всех интервалон, определенные формулами (12) и (13) ; на входы 13 — константы У; для всех интервалов, определенные формулами (15) и (3).

Очередное исходное целое двоичное число Х, соответствующее исходной шкале, поступает на вход сднигателя

1 и на вход группы элементов И 6.

Сдвигатель сдвигает число на и разрядов вправо, после чего на его выходах образуется двоичный код (=Х-2 ", (Ь) что эквивалентно выполнению операции деления целых rye ° 17)

Д,= — „, 1,л7 15

ГX1 Х где — целая часть частного

На выходах группы 6 элементов, ббразуется величина

Ь Х=XAM, (18) где h — знак поразрядного логического ga умножения.

Эта операция маскирования н данном случае эквивалентна операции взятия остатка по модулю

AX=X mad L (19)

Иэ формулы (19) видно, что Ь Х вЂ” остаток от деления числа Х на число Ь или разность

Х=Х X и и (20)

Если лХ=О, то дешифратор 7 нуля прибавляет единицу на счетный вход 10 сумматора 2, на вход которого подается число из сдвигателя 1, а на выходе образуется двоичный код номера 1 интервала

i =eL+1. (2 1)

Если АХ=О, то схема сравнения 7 подает ноль на счетный вход 10 сумматора 2, на выходе которого образуется код номера i интервала

1=сЕ, (2 2)

Вычисление номера 1 с помощью формул (16), (1 8), (2 1), (2 2) э квивалентно выполнению операции деления с получением целого числа "ближайшего большего" к истинному частному где Ca3 = (а3 если а — целое, (а)= (а), если а — не целое.

Дешифратор 3 преобразует двоичный Ю код номера 1 в один из сигналон управления коммутатора)ли 4 и 5. По этому 1 -му сигналу, поданному на управляющие входы коммутаторов 4 и

5, на выход коммутатора 4 пропускает 55 ся константа К;, а на выход коммутатора 5 пропускается константа Ч„

Далее, константа К„ поступает í качестве константы сдвига на управляющие входы сднигателя 8, который сдвигает на К ° разрядов вправо число hX, 1 поступившее с выходов узла 6 маскирования что эквивалентно операции деления целых ьY;= — (25) ro есть ьׄ— целая часть частного — Сумматор 9 вычисляет искоdX мое преобразованное значение Y co1

oTветствующее сжатой шкале

При этом слагаемое 1(поступает

1 на вход сумматора 9 с выходов коммутатора 5, а слагаемое ь „— с выходов сднигателя 8.

При поступлении очередного исходного числа Х на входы 11 и 12, описанный процесс масштабного преобразования повторяется.

Цифровой масштабный преобразонатель, соде лежащий группу элементов И, два сдвигателя, перный сумматор и дешифратор, отличающийся тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй сумматор, дешифратор нуля и дна коммутатора, причем первые входы элемен— тон И группы соединены с входами аргумента устройства и входом входно сдвигателя, управляющий вход котор го является управляющим входом устройства, вторые входы элементон И группы являются входами маски устройства, выходы элементов И группы сое— динены с входом дешифратора нуля и управляющим входом выходного сдвигателя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются входами устройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом дешифратора и управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого соединены с нходом устройства, выход второго коммутатора подключен к входу выходного сднигателя, нход дешифратора соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного сдвигателя и дешифратора нуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 360661, кл. G Об F 5/00, 1970.

2. Смолов В.Б., Фомичев В.С. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые нелинейные вычислительные устройства. Энергия, 1974, с 196 (прототип).

857 980

Составитель A.Çððèí

Редактор П.Оргутай Текред N. Голинка

КорРектоР Г ° Решетник

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

3 а;.м.э 72 45 /79 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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