Цифровой функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii>991419 (61)Дополнительное к авт. свид-ву 9 74459 (22) Заявлено 20. 05. 80 (21) 2926512/18-24

Р 1М К з

6 06 Р 7/544 с присоединением заявки Нов

Государственный коинтет

СССР но делам изобретений н открытнй (23) ПриоритетОпубликовано 230183. Бюллетень Йо 3

f$3jtУДК 681.3 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 01 ° 83 (72) Автор изобретения

A. Л. Рейхенберг и (71),заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найтись применение для аппаратной реализации вычисления функций.

По основному авт. св. Р 744590 известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий четыре сумматора-вычитателя, два регистра, блок анализа и блок управления, причем выходы блока анализа соединены с первыми управляющими входами первого - четвертого сумматоров-вычита- . телей и с входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющими .входами регистров, а второй выход - с вторыми управляющими входами сумматоров-вычитателей, выход первого регистра соединен с первыми входами первого и второго сумматоров-вычитателей, вторые входы которых соединены с входом первого регистра и первым входом цифрового функционального преобразователя, выход второго регистра соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров-вычитателей, вторые входы котбрых соединены с входом второго регистра и вторым входом цифрового функционального преобразователя, выходы первого и третьего сумматороввычитателей соединены соответственно с первым и вторым входами блока анализа.

Этот цифровой функциональный преобразователь предназначен дяя вычисления трех функций 2xy/(x+y) 2x /

/(x+y) и 2у2/(х+у) (2).

Недостатком известного преобразователя являются ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет дополнительного вычисления функций)х-у)

/(x+y) (3xy-х")/(х+у) и (3xy-у 37

/(х+у).

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой функциональный преобразователь введены три сумматоравычитателя,, первые управляющие входй которых соединены с первым выходом блока анализа, вторые управляющие входы сумматоров-вычитателей соединены со вторым выходом блока управления первые информационные входы пятого

25 и седьмого сумматоров-вычитателей соединены .с выходом второго регистра» первый и второй информационные входы шестого сумматора-вычитателя и вторыЕ информационные входы пятого и седьмо го сумматоров-вычитателей соединены

991419 с выходом первого регистра, третий информационный вход пятого сумматоравычитателя соединен с:входом пуска преобразователя, третьи информационные входы шестого и седьмого сумматоров-вычитателей соединены,с первым входом преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит сумматоры-вычитатели 1-7, регистры 8 и 9, блок 10 анализа, блок 11 управления, входы 12-14 преобразователя и выходы 15-21 преобразователя.

Сумматоры-вычитатели 5-7 могут быть выполнены либо в виде многоразрядной параллельной комбинационной логической схемы (матрицы) сложениявычитания, либо в виде последователь. ной схемы, содержащей одноразрядные сумматоры-вычитатели и регистр. Управляющий вход одноразрядного сумма-. тора-вычитателя является первым управляющим входом сумматора. ВхОд сдвига регистра является в. эрым управляющим входом. Входы первого одно. разрядного сумматора-вычитателя явля ются первым и вторым информационными входами. Информационный вход регистра является третьим входом, а выход регистра является выходом сумматор-вычитателя.

Блок 11 управления содержит генератор импульсов, два триггера, счетчик, дешифратор, пять элементов И, три элемента ИЛИ и два. элемента задержки, причем первый вход блока управления соединен.с первым входом первого элемента ИЛИ, входом первого элемента задержки и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого триггера,.прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, входы пуска и останова которого соединены с выходом первого элемента задержки и вторым входом блока управления соответственно, второй вход первого триггера соединен с выходом дешифратора, третьим выходом блока управления и первыми входами третьего и четверто го элементов И, вторые входы которых соединены с третьим входом блока управления, первый выход которого является выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого соедийен с прямым выходом ,второго триггера, входы которого соединены с выходами четвертого элемента И и первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход первого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, вторым входом блока управлейия и входом счетчика, выход которого соединен со входом дешифратора, выход второго элемента

И соединен со вторым входом пятого

5 элемента И через второй элемент задержки со вторым входом второго эле; мента ИЛИ, выход первого триггера является четвертым выходом блока управления.

Вычисления функций в данном преобразователе основано на одновременном решении системы разностных рекур.. рентных соотношений в итерационном процессе, t5 - -1 2. ХУ

Х,=Х Х „=Х + ХХ Х30 "ч У5+ У3 thsl2. 9

-1 ХУ и, +У

20 3 3 (1ФФУ-У -Х9(0

e= ц о- )= "

3 .я.

1 2.х о=х 2 + --2,--Ф,Х1 2И Х+.

ЯУ

u,=s uu;,„ц;+ ; <- ц„"о= + = -ф Х2.+ф У2. Чи- х, У

316-х АХ %,„--% +, М. + Х - а„д

30 Я =X 6 =g ++q k2.-ф 3< Qä —,„) где j = О, n — номер итерации, 35 О, n — вес или показатель итерации," п - число разрядов операнда (одного из аргумйтов), 40 Рекуррентные соотношения алгоритма обладают рекуррвнтными свойствами и вычисляются одновременно в одном итерационном процессе. Каждое соотношение может вычисляться либо парал45 лельно за один такт, либо последовательно за n+m тактов, где m = )log gчисло дополнительных защитных разрядов регистров и сумматоров-вычитателей для компенсации погрешности усечения чисел при их сдвиге. Соотношение х. реализуется в сумматоре-вычитател4 1, соотношение у реализуется в сумматоре-вычитателе 3, соотношение z реализуется в сумматоревычитателе 2, соотношение U реализуется в сумматоре-вычитателе 4, соотношение V реализуется в сумматоре.— вычитатет/е 5, соотношение И реализуется в сумматоре-вычитатейе 6, соотношение g. реализуется в. сумматоре60 вычитателе 7. Значения x2 " и у2- получаются соответственно в регистрах

8 и 9. Логическое уравнение у -х. 0 решается в блоке 10 анализа.

„Вычисления в преобразователе осу65 ществляются следующим образом..991419

Первоначальное значение кода х устанавливается в регистр 8 и в сум« маторы-вычитатели 1-2 и 6-7, а значение кода у устанавливается в регистр 9 и в сумматоры-вычитатели 3-4.

ПО стартовому импульсу с входа 14 устанавливается нулевое значение. в сумматоре-вычитателе 5.

В момент-появления в блоке управления импульса конца итерации в блоке 10 анализа вырабатывается значение цифры q для следующей итерации.

При, значений и: +3 в сумматорах-, вычитателях 1, 4, 6, по первому и второму входам сумматоров-вычитателей 5 и 7 выполняется сложение, а в сумматорах-вычитателях 2-3, по второму входу сумматора-вычитателя 5 и по первому входу сумматора-вычитателя 7 выполняется вычитание. При

/ -1 режим их работы меняется на

) обратный.

При равенстве содержаний х и у в сумматорах-вычитателях 1 и 3, в блоке 10 анализа формируется сигнал на втором выходе, по которому в блоке 11 управления выключается генератор тактовых импульсов х и процесс вычисления закончен. При этом в сумматорах-вычитателях 1 и 3 (выходы 15 и 17) содержится значение функции 2ху/(х+у), в сумматоре-вычитателе 2 (выход 16) содержится значение фукнции 2х /(х+у), в сумматоревычитателе 4 (выход 18) содержится значение функции 2у /(x+y), в сумматоре-вычитателе 5 (выход 19) содержится значение функции (х-у) /(x+y), в сумматоре-вычитателе 6 (выход 20) содержится значение функции (3xy-x) /

/(x+y), в сумматоре-вычитателе 7 (выход 21) содержится значение функции (3xy-у -)/(х+у).

Максимальное время вычисления одновременно шести указанных функций в данном преобразователе для параллельного принципа работы в тактах равно Т|„а2п а для последовательного принципа работы в тактах равно тпох п(n+m+1), Однако благодаря асинхронному режиму работы (прерывание процесса вычисления при х у ) для большинства значений аргументов время вычисления значительно меньше максималь» ного значения, так как процесс оканчивается на итерации, номер которой меньше значения и.

В общем случае погрешность вычис-. ления указанных функций определяется

10 длиной разрядной сетки регистров и сумматоров и при использовании дополнительных разрядов m всегда меньше единицы последнего младшего разряда и. !

Формула изобретения

Цифровой функциональный преобра20 зователь по авт-. св. 9 744590, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет дополнительного вычисления функций (x-у) /(x-у), (3xy-x )/

25 /(х+у) и (3xy-у )/(x+y), в него введены три сумматора-вычитателя, первые управляющие входы которых соединены с первым выходом блока анализа, вто" рые управляющие входы сумматоров-выЗ читателей соединены со вторым выходом блока управления, первые информационные входы пятого и седьмого сумматоров-вычитателей соединены с выходом второго регистра, первый и второй информационные входы шестого сумматора-вычитателя и вторые информационные входы пятого и седьмого сумматоров-вычнтателей соединены с выходом первого регистра, третий информационный вход пятого сумматора40 вычитателя соединен с входом пуска преобразователя, третьи информационные входы шестого и седьмого сумматоров-вычитателей соединены с первым входом преобразователя.

45, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 744590, кл. G 06 F 7/38, 1978 (прототип).

991419

Составитель А. Зорин

Редактор С. Патрушева Техред Т.Фанта Корректор А. Дэятко

Закаэ 135/67 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4