Устройство для логарифмирования

Устройство для логарифмирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву

Союз Советских

Социалистических

Республик

1560 л. (22) Заявлено 080878(21) 2640301/18-24

Р 5/02 с присоединением заявки ¹ —Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 681. 325 (088. 8) Опубликовано 250,1.80. Бюллетень )4о 3

Дата опубликования описания 30.01.80

В. Г. Чачанидзе, О. Г. Смородинова, Г. Г. Асатиани, T. О. Кублашвили и P. 3. Мирианашвили (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Ленина институт проблем управления (54) VCTPOk3CTBO J3JM ЛОГAPHAMHPÎBAHHH

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для логарифмирования последовательных двоичных кодов чисел с фиксированной запятой. Изобретение может найти

5 применение в арифметико-логических устройствах (АЛУ) последовательного дейсгния с логарифмическим принципом функционирования, характеризующихся .высоким быстродействием — порядка одного такта АЛУ на обработку разрядов вектора параллельно поступающих нескольких пар операндов.

Известны устройства для логарифми- 15 рования двоичных чисел, содержащие счетчик, распределитель, триггер, элементы И, ИЛИ, и ЯЕ (1). Однако этим устройствам свойственна низкая точность нычисления, заключающаяся в том, что для некоторых двоичных кодов чисел получаемое значение логарифма от истинного отличается, начиная со второго разряда. Например, для числа 0,1ОО1111ООООООООО истинное значение логарифма равно Cog, 0,1001111000000000 = 1,0100110111000100, в то время как известное устройство дает значение, равное

li0011110000000000. 30

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для логарифмирования двоичных чисел, содержащее счетчик, счетный вход которого соединен с выходом пер-. ного элемента ИЛИ, один иэ входов которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого со.единен с шиной тактирования, а нторой вход через элемент НЕ подключен к входной шине, а также распределитель, выход последнего разряда которого соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен,к шине установки, которая подсоединена к входам сброса счетчика и сдвигового регистра, выходы которого подключены к входам дешифратора, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой и второй групп, при этом единичный выход триггера непосредственно соединен с вторыми входами элементон И первой группы, а через элемент задержки подключен к вторым входам элементов И второй группы и к одному из входов второго эле" мента И, другой вход которого соединен с шиной тактирования, а выход подключен к входам блока сдвиговых регистров, выход каждого иэ которых

711560 соединен с третьим входом соответствующего элемента И второй группы, выходы которых через первый элемент ИЛИ подключены к одному из входов сумматора, выход которого соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, а другой вход сумматора через второй элемент ИЛИ подключен к выходам блоков задания коэффициентов, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента И первой группы. Недостаток известного устройства заключается в том, что вычисляемые значения логарифмов для шестнад цатиразрядных двоичных-кодов чисел в ряде случаев от своих истинных значений отличаются с четвертого разрядами 15

Целью изобретения является повышение точности функционирования устройства для логарифмирования двоичных чисел.

Достигается это за счет того, что 2О в устройство для логарифмирования, содержащее счетчик, первый регистр сдвига и первый триггер, первые входы которых соединены с установочным входом устройства, выходы первого регистра сдвига через дешифратор соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, информационный вход устройства через элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с тактирующим входом устройства и первым входом второго элемента И, выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом счетчика, первый распределитель, выход которого соединен .с вторым входом первого триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами элементов И первой группы и через первый элемент 40 задержки g вторыми входами элементов

И второй группы и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом блока регистров сдвига, выходы которого соединены с третьими входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены с первым входом сумматора, выходы элементов и первой группы через соот- 50 ветстзующие узлы задания коэффициентов группы соединены.с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого через четвертый элемент

ИЛИ соединен с выходом устройства, введены второй распределитель, второй регистр сдвига, второй триггер, два элемента ИЛИ, пять элементов И, элемент задержки, причем, первый вход второго триггера соединен с устано- ОО вочным входом устройства, первый выход второго триггера соединен с третьия входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, второй выход второго триггера соединен 5 с первым входом четвертого элемента

И, информационный вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента И и через четвертый элемент И с с первым входом второго регистра сдвига и вторым входом первого регистра сдвига, выход третьего элемента И соединен с входами первого элемента

ИЛИ, первого распределителя и через второй элемент задержки — с вторым входом второго триггера, группа выходов первого распределителя через пятый элемент ИЛИ соединена с третьим входом первого регистра сдвига, выход первого распределителя через последовательно соединенные второй распределитель и шестой элемент ИЛИ соединен с третьим входом счетчика и пеовым входом пятого элемента и, выход счетчика через пятый элемент И соединен с входом четвертого элемента И, тактовый вход устройства соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, первый и второй выходы первого триггера через шестой и седьмой элементы И соответственно соединены с вторым и третьим входами второго регистра сдвига, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой группы.

Предлагаемое устройство для логарифмирования двоичных чисел вычисляет значения логарифмов для шестнадцатиразрядных двоичных кодов чисел с максимальной ошибкой, не превышающей двенадцатый разряд, и со статической ошибкой, не превышающей четырнадцатый разряд истинных значений логарифмов.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит счетчик 1, распределитель 2 и 3, регистры 4 и 5 сдвига, при этом регистр 5 может быть реверсивным, блок 6 регистров сдвига, группу узлов 7 задания коэффициентов, сумматор 8, дешифратор 9, триггеры

10 и 11, элементы ИЛИ 12 — 17, группу элементов И 18, группу элементов И

19, элементы И 20-26, элементы 27 и

28 задержки, элемент HE 29. функционирование устройства осуществляется следующим образом. В исходном состоянии счетчик 1, регистр

4 и триггеры 10 и 11 находятся в нулевом состоянии. На информационный вход поступает двоичный код числа старшими разрядами вперед. Разрядные нулевые уровни, проходя через элементы НЕ 29, И 20 и ИЛИ 12 подсчитываются в счетчике 1, так как триггер 11 находится в нулевом состоянии. Первый разрядный единичный уровень, поступая через элементы И 22 и ИЛИ 12, также подсчитывается в счетчике 1 и запускает распределитель 2, в результате этого в счетчике 1 окажется за писанной характеристика искомого логарифма. Укаэанный разрядный единич711560 у =x + 0,66090109100x+6,000100111601 у =х + 0,00001110110x 0,000011100111

У» =х + 0,00011000010х+О р000010109100

У1 = х + 0 00100001009х+0,000001110000

y x +(О,ОО1ОlOGlOOlx+О,GOOOOlOOO111 у„. = х + 0,00110000101х io,000090101001 у, = x + О,00110111110xI+0,000000010100 у, = х + 0,06111110016x ..о, GQGGQÎÎÎ0111 у„= х + 0 01066100011m/0 GQGQGGGGGGQG ный уровень на следующем такте через элемент 28 устанавливает триггер 11 в единичное состояние, вследствие чего блокируются элементы И 20, 22 и разблокируется элемент И 23. На последующих. четырех тактах на выходе элемента ИЛИ 16 образуется единичный уровень, который через элемент И 23 разрешает запись логических уровней последующих четырех разрядов двоичного кода. Вследствие этого на одном из выходов дешифратора 9 образуется единичный уровень, который поступает на один из элементов И 18 и на один из элементов И 19. При этом логические уровни укаэанных и последующих разрядов двоичного кода через элемент И 23 записываются в регистр

5, так как триггер 10 находится в нулевом состоянии, и тактовые импульсы через элемент И 26 поступают на шину

Первые члены уравнений у -y> и пер вые два члена уравнений уа -у формиру ются на выходах узлов 7, а вторые члены уравнений у -у и третьи члены

7 уравнений у -у записаны в регистрах . ь блока 6. При этом каждому узлу 7 соответствует один из регистров блока 6. С двадцать седьмого по сорок вто- рой такты с выхода устройства снимает ся мантисса логарифма числа младаими разрядами вперед. С сорок четвертого по сорок седьмой такты на выходе элемента ИЛИ 17 образуются единичные уровни, которые выдают характеристику искомого логарифма из счетчика 1 через элемент И 24 и элемент ИЛИ 15 и считываются на выход устройства младшими разрядами вперед.

В изобретении достигается повышение точности вычисления по сравнению с прототипом на четыре порядка, так как в известном устройстве вычисляемые значения логарифмов для шестнадцатиразрядных двоичных кодов чисел в ряде случаев от своих истинных значений отличаются с четвертого разряда, а в предложенном — с четырнадцатого.

По предлагаемому изобретению разработан технический проект, утвержденный Минприбором СССР. Согласно плану Минприбора СССР предложенное прямого хода регистра 5. В результате 20 в регистре 5 формируется шестнадцатиразрядный код, старшие разряды которого совпадают с теми разрядами исходного кода, которые являются последующими после первого старшего разряда.

В младших разрядах сформированного в регистре 5 кода записываются нулевые

25 уровни. На последующем такте после сформирования указанного кода с выхода последнего разряда распределителя 2 единичный уровень запускает распределитель 3 и переводит триггер

10 в единичное состояние. Вследствие устройство для логарифмирования двоичных чисел впервые будет внедрено на предприятии НПО ЭЛВА в 19781979 rr. в составе микро-ЭВМ и перестраиваемой управляющей логической машины. Экономический эффект, который может быть получен народным хозяйством в результате использования изобретения при серийном производстве указанных ЭВМ в год в количестве

109 штук каждая, составит около

65 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Устройство для логарифмирования, содержащее счетчик, первый регистр сдвига и первый триггер, первые входы которых соединены с установочным входом устройства, выходы первого регистра сдвига через дешифратор соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, информационный вход устройства через элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И, втоУ = 1,01100110010х +

У вЂ” 1 01016001101x +

У = 1,00111111011х +

У4 = 1,00101111600x +

Vy = 1,00106060010x +

УЬ = 1,00010010111x +

У1 = 1,60006110161x +

0,00000000001

0,000900010111

0,000000111011

0,696001101100

0,000010100111

0,009011101001

6,000100110031

65 этого тактирующие импульсы через элемент И 25 подаются к шине обратного хода регистра 5, в связи .с чем начинается реверс указанного регистра, и сформированный в нем код поступает на элементы И 18 первой группы младшими разрядами вперед. Одновременно единичный уровень триггера 10 разблокирует элементы И 18 и в результате код из регистра 5 через выбранный элемент И 18 поступает .на вход соответствующего узла 7. Единичный уровень с триггера 10 через элемент 27, 45 время задержки которого равняется времени формирования коэффициентов узлами 7, подается на элемент И 21, разрешая проход тактовых импульсов в регистры блока 6. Через выбранный 50 элемент И 19 и элемент ИЛИ 13 информация с соответствующего регистра блока 6 подается в сумматор 8, куда через элемент ИЛИ 14 подается информация с выбранного узла 7. На выходе сумматора 8 образуется мантисса логарифма числа по следующей системе уравнений:

7 711560 8 рой вход которого соединен с тактирующим входом устройства и первым входом второго элемента И, выход первого элемента И через первый элемент

ИЛИ соединен с вторым входом счетчика, первый распределитель, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами эле" ментов И первой группы и через первый. элемент задержки с вторыми вхо" дами элементов И второй группы и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом блока регистров сдвига, выходы которого соединены с тРетьими входами соответствующих элементов И .второй группы, .выходы. которых через второй элемент

ИЛИ соединены с первым входом сумматора, выходы элементов И первой группы через соответствующие узлы задания коэффициентов группы соединены с вхо- 20 дами третьего элемента ИЛИ, выхоц которогО соединен с вторым входом сумматора, выход которого через четвертый элемент ИЛИ соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в него введены второй распределитель, второй регистр сдвига, второй триггер, два элемента ИЛИ, пять элементов И, элемент задержки, причем, пер- 3g вый вход второго триггера соединен с установочным входом устройства первый выход второго триггера соединен с третьим входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, второй. выход второго триггера соединен с первым входои четвертого элемента И, информационный вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента И и через четвертый элемент

И с первым входом второго регистра сдвига и вторым входом первого регистра сдвига, выход третьего элемента И соединен с входами первого элемента

ИЛИ, первого распределителя И через второй элемент задержки — с вторым входом второго триггера, группа выходов первого распределителя через пятый элемент ИЛИ соединена с третьим входом первого регистра сдвига, выход первого распределителя через посЛедовательно соединенные второй распределитель и шестой элемент ИЛИ соединен с третьим входом счетчика и .первым входом пятого элемента И, выход счетчика. через пятый элемент И соединен с входом четвертого элемента И, тактовый вход устройства соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, первый и второй выходы первого триггера через шестой и седьмой элементы И. соответственно соединены с вторым и третьим входами второго регистра сдвига, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

9 446054, кл. G 06 F 5/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 523408, кл. G 06 F 5/02, 1974 (прототип) .

711560

Заказ 9013/36

Тираж 751

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель В. Чачанидзе

Редактор Е. Гончар Техред N.Петко Корректор М. Демчнк