Вычислительное устройство
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
I (61) Дополнительное к авт. свид-вуФ (И)М.Кл з (22) Заявлено 14.01. 81 (21) 3234572/18-24 G 06 F 7/544 с присоедмиением заявки Но Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет(33} УДК 881.3 (088. 8) Опубликовано 150932. Бюллетень Йо 34 Дата опубликования описания 15.09.82 В.В. Владимиров, Е.И. Духнич, П.П. Заярный и Б.К. Орлов (72) Авторы изобретения Новороссийское высшее инженерное мор (73) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к цифровой вычислительной технике к может быть использовано при построении специализированных ЦВМ. Известно вычислительное устройство, предназначенное для решения задач поворота вектора на плоскости с использованием алгоритмов,Валдера (1). Недостатком такого устройства являются ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению является вычислительное устройство (2), осуществляющее операцию вращения вектора в плоскости вокруг оси. В таком устройстве операция вращекия вектора в плоскости XOY вокруг оси 2 . 0 sin 69 1 0 Хо Уо О 1 5 :2 О eos Е, О (3) 2Р .и вокруг оси Х CoSеΠ— Мн е 0 Вв Е сочв О 0 0 1 XO Уо Х 1, 0 0 0 0 () в(в е воз Юв Хо Уо 25 Z х (4) 291"2) < -(1-3) Й 3 т41 У =Ч.-ч 26. 4%. Х. 2 И (+1 1 3 i i выполняется по алгоритму Z° . +Z 2 -141 1 1 1. (2) 5 где Х,, Y,, zi Е,. — значение кооРДи а и угла на 1-й ите.рациир ;d =2arctg 2 (2> угловая постоянная 1 ð Ц;>Sip и 9i q is2,3,. ° и Недостатком устройства является то, что для последующих вращений вокруг оси Ч необходимо выполнить пересылки данных между регистрами, что приводйт к ус- ложнению программирования и потребует введения в устройство оперативного ЗУ. 959071 нен с первым информационным входом пятого сумматора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора-вычитателя, вход третьего сдвигающего регистра соединен с выходом пятого сумматора-вычитателя и с четвертым выходом устройства, разрядные выходы первого сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами шестого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом седьмого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, третий вход седьмого коммутатора соединен с выходом пятого коммутатора, входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами третьего сдвигающего регистра. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый сдвигающие регистры 1-4, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой коммутаторы 5-10 и 19, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой сумматоры-вычитатели l2-18, вход устройства 20 и первый, второй, третий и четвертый выходы устройства 21-24. Устройство работает следующим образом. Для пространственного поворота вектора Х, Уд, Е@последовательно выполняются преобразования .(1), (3) и (4) . Координаты Ер, Хо и У предварительно заносятся в регистры 1-3, соответственно. Преобразование ° (1) выполняется по алгоритму (2) . Координата 90 заносится в регистр 4. По команде из устройства управления коммутатор 10 закрывается, а в коммутаторе 19 вход 2 коммутируется на выход 2, вход 3 — на выход 1, а выход 3 закрыт. Вычисления в i+I-й итерации выполняются следующим образом. На сумматоре-вычитателе 12 производится сложение координаты Е„ с величиной Z„.2 (" 1), получаемой на коммутаторе 5. Сумма Z. - Z.+ у. 1+1 1 через сумматор-вычитатель 18 перезаписывается в регистр 1. На сумматоревычитателе 13 производится вычитание -1(j-1) их координаты Х„. величины Х„° 2 получаемой на коммутаторе б. Разность Х -Х - 2 (" ) складывается с учетом знака -ф на сумматоре-вычитателе 15 ) с величиной У.) -2, получаемой 1 - „1- Ь ) на коммутаторе 9. Очередное прибли-2(i-Ц +3) жение Х. =Х-Х 2 =f Y Х(1+1 1 I записывается в регистр 2. На сумматоре вычитателе 14 производится вычитание из координаты У величины У- Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет выполнения операций вращения вектора вокруг дополнительных осей. Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство, 5 содержащее первый, второй, третий и четвертый сдвигающие регистры, первый, второй, третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвертый пятый и шестой сум- о маторы-вычитатели, причем разрядные.выходы первого сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выход которого соединен с первым информа- 15 ционным входом первого сумматоравычитателя, разрядные выходы второго сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами второго и третьего коммутаторов, выход второ- щ го коммутатора соединен с первым информационным входом второго сумматора-вычитателя, разрядные выходы третьего сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами четвертого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего сумматора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с выходом младшего разряда третьего сдвигающего регистра, выход младшего разряда четвертого сдвигающего регистра соединен с первым информационным входом . четвертого сумматора-вычитателя,. выход которого соединен со входом четвертого сдвигающего регистра и первым выходом устройства, вход которого соединен со вторым информационным входом четвертого сумматоравычитателя, дополнительно введены 4О шестой и седьмой коммутаторы, седьмой сумматор-вычитатель, причем выход младшего разряда первого сдвигающего регистра соединен со вторым информационным входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым информационным входом седьмого сумматора вычитателя, выход которого соединен со входом первдго сдвигающего регистра и со вторым выходом устройства, третий выход которого соединен с выходом шестого сумматора-вычитателя и со вхс Цом второго сдвигающего регистра, выЯрд младшего разряда которого соеди ен со вторым информационным входом второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым информационным входом шестого суммато- . ра-вычитателя, второй информационный вход которого соединен .с первым вы- ® ходом седьмого коммутатора, второй выход которого соединен со вторым информационным входом седьмого сумМатора-вычитателя, второй выход восьмого сумматора-вычнтателя соеди- 65 959071 10 х2 г(" 17, получаемой на коммутаторе 8. Разность У,-„ -У; ° 2 г(! "-7 складывается с учетом знака +f; на сумматogeвычитателе 16 с величиной Xi 2 (" получаемой на коммутаторе 7. Очередное приближение У;11 = У1+У1- 2 (" 27 + +ф. Х. -2 (7 записывается в регистр 1 1 3. На .сумматоре-вычитателе 15 производится вычитание .с учетом знака ; из координаты 6;, хранимой в регистре 4, величины d поступающей со входа угловой константы. Очередное приближение 8 +„=8„.- „.с „, записывается в регистр 4. Аналогично описанному выполняется и итераций (n-разрядность опеРандов) (5 и далее выполняется поворот на угол Ору вокруг оси У(3). Преобразований (3) выполняется по алгоритму. х. =х.-х..гг< )+$ -((- ) i%i-1 i i 1 20 ч =у.+у..г г(г 111 1 -2(1-2) -(i- Ъ) Z. =2.-Z..г - . X г i+1 1 1 (5) Координаты 2, Х,у находятся в регистрах 1-3 соответственно. Координата Вр заносится в регистр 4. По команде из устройства управления З1 коммутатор 9 закрывается, а в коммутаторе 11 вход 2 коммутируется на выход 1, вход 1 коммутируется на выход 2, а выход 3 закрыт. Вычисления в i+1-й итерации вы- 35 полн яются следующим образом. В сумматоре-вычитателе 14 производится сложение координаты У„- с величной У;- 2 2(" 27, получаемой на . Сумма У (+У -2 >(i Ю через. сумматор-вычитатейь 16 записывается в регистр 3. На сумматоревычитателе 12 производится вычитание из координаты Е; величины Е 1.2 г(2), получаемой на коммутаторе 5. Разность 2,;- 2,"2 г(" 27 на сумматоре- 45 вычитателе 18 суммируется с учетом знака - pi с величиной Х -? () получаемой на коммутаторе 7. Очередное l приближение 2,,Ä=Zi. — Z,. г записывается в регистр 1. На сумматоре-вычитателе 13 производится вычитание из координаты Х! величины Х;..2 2(" 27, получаемой на коммутаторе 6. Разность Х„- Х„" г (" 27 суммируется с учетом знака +f на сумматоре-вычитателе 17 с величиной Z> х .«2 (" 7 получаемой на коммутаторе 10. Очередное приближение Х„.+„=Х,.-X,.« х2 И(" 27+ Х„° 2 !! 7 записывается .в е@ . регистр 2. координата 61,„, вычисляется (сводится к нулю) так же, как и при повороте вокруг оси. Аналогично описанному выполняется и итераций и далее выполняется по- 4$ ворот на угол. ðó вокруг оси Х(4) . Преобразование (4) выполняется по алгоритму х. =х +х..г 1Ф11 1 у г () у г (7 111 i j 1 1 1 (ь) Координаты Z,Ó, Х находятся в регистрах 1-3 соответственно. Координата Ор„ заносится в регистр 4. По команде из устройства управления коммутатор 7 закрывается, а в коммутаторе 19 вход 1 колмутируется на выход 2, вход 3 — на выход 3, а выход 1 закрыт ° Вычисления i+1-й итерации выполняются следующим образом. На сумматоре-вычитателе -13 производится сложение координаты Х„ с величиной Х;« «2 г(" 27, получаемой на коммутаторе 6. Сумма Х- =Х + Х ° - 2 (" 7 через 141 1 сумматор-вычитатель 17 записывается .в регистр 2. На сумматоре-вычитателе 12 производится вычитание из коорди наты 2; величины . г;-2 2(1 27, получаемой на коммутаторе 5. Разность г;Z 2 г(27 на суМматоре-вычитателе 18 с учетом знака + ; суммируется с величиной У -2 (37, получаемой на 1 коммутаторе 9. Очередное приближе-! ние z, -„z z.. г(<)+,.ó,.> (" И i 1 1 записывается в регистр 1. На сумматоре- вычитателе 14 производится вычитание из координаты У„величины у„. 2 г(" г7, nîëó÷àåìoé на коммутаторе 8. Разность У -У! . 2 г(27 суммируется с учетом знака - . на сумма- . -(1 -3) торе-вычитателе 16 с величиной 2;-2 6олучаемой на коммутаторе 10. Очередное приближение У! 1 = У -г(1-г) -(1-И : Y, г -!). Z" g записывается 1 1 в регистр 3. Координата В; „вычисляется (сводится к нулю) таким же образом, как и при поворотах вокруг осей Х и У . Аналогичным образом выполняется и итераций. На этом вычисления заканчиваются. Координаты Х, У, Е вектора, повернутого в пространстве вокруг осей Е, У, Х, могут выдаваться из устройства при выполнении последней итерации последовательным кодом по первому, второму и четвертому выходам устройства или после окончания вычислений параллельным кодом из регистров 1-3. С третьего выхода устройства в процессе вычислений выдается значение ); . Порядок поворота вектора Хр, Ур, Ер вокруг осей Е, У, Х может быть произвольным. 959071 Эффективность изобретения заключается в возможности выполнения пространственного вращения без усложнения программирования и введения в устройство оперативного Зу. При этом также сокращается время вычислений, так как отпадает необходимость передач операндов между регистрами устройства. Формула изобретения Йычислительное устройство, содержащее первый, второй, третий и четвертый сдвигаюцие регистры, первый, 15 второй, третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматорывычитатели, причем разрядные выходы bepsoro сдвигающего регистра соедине- „1О ны с соответствуюцими входами первого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом первого сумматора-вычитателя, разрядные выходы. второго сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с первым информационным входом второго сумматора-вычитателя, разрядные выходы третьего сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами четвертого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего сумматора-вычитателя, второй 35 информационный вход которого соединен с выходом младшего разряда третьего сдвигаюцего регистра, выход младшего разряда четвертого сдвигаюцего регистра соединен с первым информа- 46 ционным входом четвертого сумматоравычитателя, выход которого соединен со входом четвертого сдвигающего регистра и первым выходом устройства, вход которого соединен со вторым 45 информационным входом четвертого сумматора-вычитателя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расшире.,ния функциональных возможностей за счет выполнения операций вращения щ вектора вокруг дополнительных осей, устрсйство дополнительно содержит шестой и седьмой коммутаторы, седьмой сумматор-вычитатель, причем выход младшего разряда первого сдвигаюцего регистра соединен со вторым информационным входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым информационным входом седьмого сумматора-вычитателя, выход которого соединен со входом первого сдвигающего регистра и со вторым выходом устройства, третий выход которого соединен с выходом шестого сумматора-вычитателя и со входом второго сдвигающего регистра, выход младшего разряда которого соединен со вторым информационным входом второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым йнформационным входом шестого сумматора-вычитателя, второй информационный вход ко торого соединен с первым выходом седьмого коммутатора, второй выход которого соединен со вторым.информационным входом седьмого сумматоравычитателя, второй выход восьмого сумматора-вычитателя соединен с первым информационным входом пятого сум-. матора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора-вычитателя, вход третьего сдвигающего регистра соединен с выходом пятого сумматоравычитателя и с четвертым выходом устройства, разрядные выходы первого сдвигающего регистра соединен с соответствуюцимн входами шестого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом седьмого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, третий вход седьмого коммутатора соединен с выходом пятого ком-, мутатора, входы которого соединены с соответствукицими разрядными выходами третьего сдвигаюцего регистра.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 504197, кл. G Об Р 7/38р 1974. 2. Авторское свидетельство СССР Р 445042, кл. G Об Р 7/38, 1973 (прототип) . 959071 Составитель B. Венйель Техред .И.Коштура Корректор Г. Огар Редакт.ор М. Товтин Филиал ППП Патент "., r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7017/65 Тирак 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета;СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
