Устройство для вычисления @ , @ , @ аргумента,заданного параллельным и число-импульсным кодом

 

В.А. Литаврин, P.À. Дуда и M.À. a " е (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина институт кибернетик (7.1) Заявитель (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ Х, РХ, М Х

АРГУМЕНТА, ЗАДАННОГО ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ

И ЧИСЛО" ИМПУЛЬСНЫМ КОДОМ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных машин и функциональных преобразователей.

Известно арифметическое устройство, содержащее генератор констант, элемент запрета, регистры, блок управления, которое обеспечивает выполнение, следующих арифметических операций: возведение в квадрат, суммирование квадратов и извлечение квадратного корня 51 )..

Однако это устройство не может возводить в квадрат непрерывную функ- 15 цию, заданную последовательностью импульсов, извлекать квадратный корень из числа, заданного последовательностью импульсов; получать в следящем режиме код непрерывной переменной в 2о заданном масштабе.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содер-. жащее реверсивный счетчик, сумматор, 2

Ф группы элементов И, элементы И, элементы задержки, информационный вход устройства, вход сложения устройства, вход вычитания устройства, информационный вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вход сложения устройства соединен с вторым входом первого элемента

И, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, управляющим входом первой группы элементов И, первым разрядом сумматора, выход первого элемента задержки соединен с входом сложения реверсивного счетчика, прямые информационные выходы соединеHbl с информационными входами первой группы элементов И, а выходы первой группы элементов И соединены с первой группой входов сумматора, вход вычитания устройства соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика и входом второго элемента задержки, выход второго элемен047 4 единен с вторым входом третьег: элемента И, вход режима вычисления квадрата устройства подключен к второму входу четвертого элемента И, вход рема возведения в квадрат -ЬХ устройст15 .ва подключен к второму входу седьмо25 счетчика, третин вход четвертого элемента И подключен к выходу второго элемента ИЛИ, вход которого подключен к прямым выходам реверсивного счетчика, первый выход сумматора подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход восьмого элемента И подключен к вторым входам третьего и

35 четвертого элеиентов ИЛИ, выход первого элемента И подключен к первому и третьему входам соответственно пя40 того и третьего элементов ИЛИ, выход третьего элемента задержки подключен к второму входу пятого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента задержки, выход второго элемента задержки подключен к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с четвертым и первым входами соответственно четвертого и шестого элементов ИЛИ, выход третье5О ro элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и вторым вхо55

3 999 та задержки соединен с управляющим входом второй группы элементов И, информационные входы которой соединены с инверсными выходами реверсивного счетчика, а выходы — с второй группой входов сумматора (2 3.

Устройство может возводить в квадрат непрерывную функцию, заданную последовательностью импульсов, и не может возводить в квадрат двоичные чис- 1 ла, заданные параллельным кодом; извлекать квадратный корень из чисел, заданных параллельным кодом или последовательностью импульсов; получать . в следящем режиме код непрерывной переменной в заданном масштабе.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет обеспечения возможности возведения в квадрат непрерывной функции, параллельных двоичных чисел, заданных параллельным кодом,извлечения квадратного корня из чисел, заданным параллельным двоичныи кодом или:число-импульсным двоич, ным кодом, а также получения в следящем режиме кода непрерывной переменной в заданном масштабе.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления Х, 1ГХ, M X аргумента, заданного параллельным и число-импульсным кодом, содержащее реверсивный счетчик, сумматор, две группы элементов И, два элемента И, два элемента задержки, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вход сложения реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента задержки, пряиые и инверсные выходы реверсивного счетчика соединены с первыми входами элементов

И первой и второй групп, соответственно, выходы элементов И первой и второй групп подключены к входам первой и второй групп сумматора со сдвигом на.один разряд в сторону старших разрядов, соответственно, вторые входы первого и второго элементов И соединены с входом режима возведения в квадрат +АХ и -ЬХ устройства, соответственно, дополнительно введены soсемь элементов ИЛИ, шесть элементов

И, элемент задержки, причем информационный вход устройства подключен к первым входам третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого элементов

И, вход режима извлечения квадратного корня из числа, представленного число-импульсным кодом устройства сожима вычисления квадратного корня устройства подключен к второму входу пятого элемента И, вход режима вычисления текущего значения квадрата устройства соединен с третьими входами второго и первого элементов И, соответственно, вход режима возведения в квадрат +6X устройства соединен с вторым входом шестого элемента И, вход режиro элемента И, вход режима масштабирования устройства подключен к третьим входам шестого и седьмого элементов И, выход второго элемента И. подключен к входу второго элемента задержки и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом третьего элемента задержки и выходом четвертого элемента

И, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу вычитания реверсивного дом шестого элемента ИЛИ, второй выход сумматора соединен с вторым входом восьмого элемента И, выход шестого элемента И соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход пя-. того элемента ИЛИ соединен с первыми вторым входами соответственно вось47

% 9990 мого и седьмого элементов ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к второму входу восьмого элемента ИЛИ.

;и управляющим входам второй группы элементов И, выход седьмого элемента %

ИЛИ подключен к управляющим входам первой группы элементов И, выходы шестого и восьмого элементов. ИЛИ подключены к первому разряду сумматора.

На чертеже приведена блок-схема . арифметического устройства.

Устройство содержит реверсивный— счетчик 1, сумматор.2, группы элементов .И 3 и 4, элементы И 5- 12, ИЛИ 1320, элементы 21-23 задержки, информа- 15 ционйый вход 24, вход 25 режима масштабирования, вход 26 режима вычисления текущего значения квадрата, вход

27 задания возведения +АХ, вход 28 режима возведения -йХ, вход 29 режима вычисления квадрата, вход 30 заданоя извлечения квадратного корня, вход 31 извлечения квадратного корня из числа, представленного число-импульсным кодом, выходы 32 и 33 сумма- 5 тора.

В устройстве информационный вход

24 соединен с первыми входами элементов И 5- 11; Вход 27 задания возведения +ДХ устройства соединен с вторым 30 входом элемента И 7, выход которого, соединен с первым и третьим входами элементов ИЛИ 14 и 18. Выход элемен:та ИЛИ 14 соединен с первыми и вторым входами элементов ИЛИ 15 и 17, а вы- р5 ход элемента ИЛИ 18 соединен через элемент 23 задержки с входом сложения реверсивного счетчика 1, прямые информационные выходы которого соединены с информационными входами первой Е группы элементов И 3, управляющие входы которой соединены с выходом элемента ИЛИ 17, а выходы соединены с первой: группой входов сумматора 2, сдви- нутой на один разряд в сторону старших, первый разряд которого соединен с выходами элементов ИЛИ 15 и 13.

Вход 28 режима возведения -Д,Х устрой- ства соединен с вторым входом элемента И 8, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 19 и входом элемента 22 задержки. Выход элемента

22 задержки соединен с третьим входом элемента ИЛИ 15 и управляющим входом второй группы элементов И 4, информа-.

55 ционные входы которой соединены с инверсными информационными выходами реверсивного счетчика l, а выходы - с второй группой входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд в сторону старших. Выход элемента. ИЛИ 19 соединен с входом вычитания реверсивного счетчика 1. Вход 26 режима вычисления текущего значения квадрата устройства . соединен с третьими входами элементов

И 7 и 8. Вход 30 задания извлечения квадратного корня устройства соединен с вторым входом элемента И 10, третий вход. которого соединен с первым выходом сумматора 2, а выход - с первыми входами элементов ИЛИ 16 и 18.- Вход

29 режима вычисления квадрата устройства соединен с вторым входом элемента И 9, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 19 и через элемент 21 задержки - с вторым входом элемента ИЛИ 14, а третий вход элемен та И 9 соединен с выходом элемента

ИЛИ 20, входы которого соединены с прямыми информационными выходами реверсивного счетчика 1. Вход 31 извлечения квадратного корня из последовательности импульсов устройства соединен со вторым входом элемента И 11, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 13 и первым входом . элемента И 12, второй вход которого соединен с вы одом 32 сумматора 2, а выход — с вторыми входами элементов

ИЛИ 16 и .18. Вход 25 режима масштабирования устройства соединен с третьими входами элементов И 5 и 6. Вход

27 соединен с вторыми входами элемента И 7, выход элемента И 6 соединен с первым входом элемента ИЛИ 17. Вход

28 соединен с вторым входом элемента

И 5, выход которого соединен с четвертым входом элемента ИЛИ 16 и первым входом-элемента ИЛИ 13, а выход эле-мента ИЛИ 13 соединен с первым разрядом сумматора 2.

Арифметическое устройство работает, следующим образом.

При возведении в квадрат непрерывной функции, поступающей на информа" ционный вход 24, на входе 26 устройства должен быть единичный, а на входах 25, 29, 30 и 31 устройства — нулевые потенциалы. При этом в исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и: сумматор 2 свободны.

Если на информационный вход 24 поступают импульсы положительного приращения, то на входе 27 устройства должен быть единичный, а на входе 28 устройства — нулевой сигналы.

С приходом первого входного импульса через элементы И 7, ИЛИ 14 и 15 к

7 999047 содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Входной импульс проходит также через элементы И 7, ИЛИ 18 на вход элемента 23 задержки. Кроме того, входной импульс открывает через эле- S менты И 7, ИЛИ 14 и 17 группу элементов И 3, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное значение. Затем входной импульс. проходит через элемент 23 задержки и прибавляет .единицу к содержимому реверсивного счетчика 1..

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса положительного приращения.

Если йа информационный вход 24 поступают импульсы отрицательного приращения, то на входе 28 устройства 26 должен быть единичный, а на входе 27 устройства - нулевой сигналы.

С приходом первого импульса через ° элементы И 8, ИЛИ 19 вычитается единица из содержимого реверсивного счет-1 чика 1. Входной импульс также через . элемент И 8, элемент 22 задержки и элемент ИЛИ 16 открывает группу элементов И 4, через которую в обратном коде содержимое счетчика 1 передается30 на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное обратное значение. Кроме того, входной импульс поступает через элемент И 8, элемент 22 задержки, эле-з менты ИЛИ 16 и 15, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса отрицательного приращения.

В случае возведения в квадрат двоичного числа Х, заданного параллельным кодом„ на входе 29 устройства должен быть единичный, а на входах

25, 30, 31 и 26 устройства — нулевые потенциалы.

В исходном состоянии сумматор 2 ! свободен, а в реверсивном счетчике 1 записано двоичное число Х, вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 20 будет единичный сигнал. При этом на информационный вход 24 поступает импульсная последовательность. С приходом первого импульса на информационный вход 24 через элементы И 9, ИЛИ 19, М вычитается единица из содержимого реверсивного счетчика l. Входной импульс также через элемент И 9, элемент 21 задержки, элементы ИЛИ 14 и

17 открывает группу элементов И 3, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное ,значение. Кроме того, входной импульс

:поступает через элемент И 9, элемент

21 задержки, элементы ИЛИ 14 и 15, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса, поступившего на информационный вход 24 устройства. В момент, когда в реверсивном счетчике

1 будет нулевое число, на выходе элемента ИЛИ 20 будет нулевой сигнал, вследствие чего поступление импульсов через элемент И 9, а следовательно, и процесс вычисления прекращается.

В результате в реверсивном счетчике .1 будет нулевое число, а в сумматоре 2 — значение Х

В случае извлечения квадратного корня из двоичного числа Х, заданного параллельным кодом, на входе 30 устройства должен быть единичный, а на входах 25, 26, 29 и 31 устройстванулевые потенциалы.

В исходном состоянии реверсивный счетчик 1 свободен, а в сумматоре 2 записано двоичное число Х, При этом на выходе 33 сумматора 2 будет единичный сигнал, означающий, что число в сумматоре 2 больше нуля, а на информационный вход 24 устройства поб гупает импульсная последовательность.

Первый импульс, поступающий на информационный вход 24, через элементы

И 10, ИЛИ 18 проходит на вход элемента 23 задержки. Кроме того, входной импульс через элементы И 10, .ИЛИ 16 открывает группу элементов И 4, через которую s обратном коде содержимое счетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное обратное значение. Вместе с тем, входной импульс поступает через элементы

И 10, ИЛИ 16 и 15, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Затем входной импульс проходит через элемент 23 задержки и прибавляет единицу к содержимому реверсивного счетчика 1.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса, поступившего на информационный вход 24 устройства.

В момент, когда в сумматоре 2 будет

9 . 999047 10 отрицательное или нулевое число, на льса в сумматоре 2 будет еще отрицавыходе 33 сумматора 2 будет нулевой тельное число. сигнал, вследствие чего поступление Четвертый импульс, поступающий на импульсов через элемент И 10, а сле- информационный вход. 24, также только довательно, и процесс вычисления пре- 5 через элементы И 11, ИЛИ 13 прибавлякращается. ется к содержимому сумматора 2, вследВ результате в реверсивном счетчи- ствие чего в этом сумматоре будет ке 1 будет записано значение ГХ. снова нулевое число.

В случае извлечения квадратного При поступлении последующих импулькорня из числа Х, заданного последо- 1о сов на информационный вход 24 устройвательностью импульсов, на входе 31 ство работает аналогично описанному. устройства должен быть единичный, а В результате после окончания числа на входах 25, 26, 29 и 31 устройства- Х, заданного последовательностью имнулевые потенциалы. пульсов, в реверсивном счетчике 1 буВ исходном состоянии реверсивный 15 дет значение 1 Х. счетчик 1 и сумматор 2 свободны. При В случае получения в следящем реэтом на выходе 32 сумматора 2 будет жиме кода непрерывной переменной в единичный сигнал, означающий, что чис- заданном масштабе на входе 25 устройло в сумматоре 2 нулевое. На информа- ства должен быть единичный, а на вхоционный вход 24 устройства поступает щ дах 26, 29, 30 и 31 устройства - нуимпульсная последовательность числа Х. левые потенциалы.

С приходом первого. импульса на ин- В исходном состоянии в реверсивный формационный вход 24 устройства через счетчик 1 занесен масштабный коэффиэлементы И 11, WIN 13 к содержимому циент М. сумматора 2 прибавляется единица. 25

Кроме того, входной импульс через эле- Если на информационный вход 24 поменты И 11 и 12, ИЛИ 16 открывает ступают импульсы положительного пригруппу элементов И 4, через которую ращения, то на входе 27 сложения уств обратном коде содержимое счетчика 1 ройства должен быть единичный, а на передается на вторую группу входов з входе 28 вычитания устройства - нулесумматора 2 со сдвигом на один раз- вой сигналы. В этом случае каждый имряд влево, т.е. удвоенное обратное пульс, поступающий на информационный значение. Вместе с тем, входной им- вход 24, проходит через элементы И 6, пульс поступает через. элементы И 11, ИЛИ 17 и открывает группу элементов

12, ИЛИ 18 на вход элемента 23 задери- И 3, через которую содержимое ревер35 ки, и через элементы И 11 и 12, ИЛИ сивного счетчика 1 передается на пер16 и 15, вследствие чего к содержимо- вую группу входов сумматора 2 со сдвиму сумматора 2 прибавляется еще одна гом на один разряд влево, т.е. удвоединица. Затем входной импульс прохо- енное значение. дит через элемент 23 задержки и при- Если на информационный вход 24 по4О бавляет единицу к содержимому ревер- ступают импульсы отрицательного присивного счетчика 1. ращения, то на входе 28 устройства должен быть единичный, а на входе 27

После окончания первого импульса устройства - нулевой сигналы. В этом в сумматоре 2 будет нулевое число, случае с приходом каждого импульса

45 вследствие чего на выходе 32 суммато- - на информационный вход 24 через эле" ра 2 будет единичный сигнал. менты И 5, ИЛИ 13, к содержимому сумПри поступлении второго импульса матора 2 прибавляется единица. Кроме на информационный вход 24 устройство того, каждый входной импульс через работает аналогично описанному. Пос- элементы И 5, ИЛИ 16 открывает груп50 ле окончания второго импульса в сум- пу элементов И 4, через которую в о6 маторе 2 будет отрицательное число, ратном коде содержимое счетчика 1 ne-I вследствие чего на выходе 32 суммато- редается на вторую группу входов сумра 2 будет нулевой сигнал. маторов 2 со сдвигом на один разряд

С приходом третьего импульса на влево, т.е. удвоенное обратное значеинформационный вход 24 устройства

55 ние. Вместе с тем, каждый входной имтолько через элементы И 11, ИЛИ 13 к пульс поступает через элементы И 5, содержимому сумматора 2 прибавляется ИЛИ 16, ИЛИ 15, вследствие чего к соединица. После окончания этого импу- держимому сумматора 2 прибавляется

11 9990 еще одна единица. При этом в сумматоре 2 накапливается значение 2МХ.

Предлагаемое устройство выполняет в пять раз большее количество функций по сравнению с известным, т.е. 5 выполняет кроме возведения в квадрат непрерывной функции, заданной последовательностью импульсов, возведение в квадрат двоичных чисел, заданных параллельным кодом или последоватеЛь- 10 ностью импупьсов в следящем режиме кода непрерывной переменной в заданном масштабе.

Формула изобретения

Устройство для вычисления Х, 1 Х, М Х аргумента, заданного параллельным и число-импульсным кодом, содержащее 20 реверсивный счетчик, сумматор, две группы элементов И, два элемента И, два элемента задержки, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами первого и второго 25 элементов И, вход сложения реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента задержки, прямые и инверсные выходы реверсивного счетчика соединены с первыми входами элементов З0

И первой и второй групп соответственно, выходы элементов И первой и второй групп подключены к входам первой и второй групп сумматора со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов соответственно, вторые входы первого и второго элементов И соединены с входом режима возведения в квадрат +ДХ и - Х устройства соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решае- мых задач за счет обеспечения возможности возведения в квадрат непрерывной функции, параллельных двоичных чисел, заданных параллельным кодом, извлечения квадратного корня из чисел, заданных параллельным двоичным кодом или число-импульсным двоичным кодом, а также получения в следящем режиме кода непрерывной переменной в заданном масштабе, в него дополнительно введены восемь элементов ИЛИ, шесть элементов И, элемент задержки, причем информационный вход устройства подключен к первым входам третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого элементов И, вход режима извлечения квадратного корня из числа, представленного число-импульсным кодом устрой47 ства, соединен с вторым входом третьего элемента И, вход режима вычисле- ния квадрата устройства подключен к второму входу четвертого элемента И, вход режима вычисления квадратного корня устройства подключен к второму входу пятого элемента И, вход режима вычисления текущего значения квадрата устройства соединен с третьими входа-, ми второго и первого элементов И соответственно, вход режима возведения в квадрат +bX устройства соединен с вторым входом шестого элемента И, вход режима возведения в квадрат -йХ устройства подключен к второму входу седьмого элемента И, вход режима масштабирования устройства подключен к третьим входам шестого и седьмого элементов И, выход второго элемента

И подключен к входу второго элемента задержки и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого сое динен с входом третьего элемента задержки и выходом четвертого элемента

И, выход первого элемента ИЛИ. подключен к. входу вычитания реверсивного счетчика, третий вход четвертого элемента И подключен к выходу второго элемента ИЛИ, вход которого подключен к прямым выходам реверсивного счетчика, первый выход сумматора подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход восьмого элемента И подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход первого элемента И подключен к первому и третьему входам соответственно пятого и третьего элементов ИЛИ, выход третьего элемента задержки подключен к второму входу пятого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента задержки, выход второго элемента задержки подключен к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с четвертым и первым входами соответственно четвертого и шестого элементов ИЛИ,,выход третьего элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и вторым входом шестого элемента ИЛИ, второй выход сумматора соединен с вторым входом восьмого элемента И, выход шестого элемента И соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым и вторым входами соответственСоставитель В. Земенков

Редактор Т. Киселева Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор Е. Рошко

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1157/72 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

l 3 999047 14 но восьмого и седьмого элементов ИЛИ, Источники информации, выход четвертого элемента ИЛИ подклю- принятые во внимание при экспертизе чен к второму входу восьмого элемен- - 1. Авторское свидетельство CCCP та ИЛИ и управляющим входам второй 11 675421, кл. и 06 F 7/552, 1979. группы элементов И, выход седьмого s 2. Малиновский Б.Н., Боюн В.П элемента ИЛИ подключен к управляющим Козлов Л.Г., Соловьев В.fl. Под общ. входам первой группы элементов И, вы- ред. Малиновского Б.Н. Введение в ходы шестого и восьмого. элементов кибернетическую технику. Киев. "ЙауИЛИ подключены к первому разряду сум- кова думка", 1979 с. 146, рис. 48 матора. 1в (прототип).