Устройство для преобразования сферическихкоординат b прямоугольные

Устройство для преобразования сферическихкоординат b прямоугольные

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОФСК©ИУ СВИ: ИТВЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическиз

Республик

iu>805308 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено .310778 {2!) 2650823/18-24 (51}М. Кл.з с присоединением заявки Ио

G 06 F 7/548

Государственный комитет

СССР ио абае изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1 02,81. Бюллетень ЙЯ 6 (5З) УДК 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 802,81

Ъ,.

i !

Е.И.. Духнич и В. А. Митраков

Ф

J"

Новороссийское высшее инженерное морское училнщЕ„ ... - :-:;.- у."-, /

4 1 (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ

КООРДИНАТ В ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных. ЦВМ.

Известны арифметические устройства, содержащие сдвигающие регистры, коммутирующие блоки, сумматоры-saaчитатели и выполняющие преобразование координат вектора.при повороте осей прямоугольных координат (Х,V) на угол cL на плоскости.и, в частности, преобразование полярных координат в прямоугольные эа одну операцию

Х = R sin * 35

V=RcosА () .

Эти устройства могут выполнять преобразования сферических координат в прямоугольные

Х R sindsin)Ь

Y R cos+sin(Ъ (2)

2 R cosPI за время, необходимое для выполнения двух преобразований, т.е. вначале вы-gg числяются значения R sin. p и 2, а затем Х и Y..

Недостаток этих устройств — низкое быстродействие при реализации преобразований (2).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство для вычисления синусно-косинус ных произведений, состоящее из двух сдвигающих .регистров, двух сумматоров-вычитателей, блока управления и четырех блоков регистров.

Недостатком такого устройства является большое время реализации преобразования (2), равное времени выполнения двух операций поворота вектора.

Цель- изобретения — повышение быстродействия устройства при введении в состав выполняемых им операций преобразования сферических координат в прямоугольные за счет выполнения вычислений эа время одной операции поворота вектора.

Поставленная цель достигается тем, что в уСтройотво, содержащее первый и второй сдвигающие регистры, первый и второй сумматоры-вычитатели, блок. управления и первый второй, третий и четвертый блоки регистров, входы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно -с выходами первого и второго сумматоров-вычитателей, первым и вторым входами блока управления. а первые входы перво805308 соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, управляющий вход каждого сумматора-вычитателя подключен к второму управляющему входу блока регистров.

5 Работа устройства может быть описана алгоритмом

1; 1+%

Ч„-q Х„+ц „. m1 q11 „+ч„„°; -qa„. х, -qti

„-Ч„ „-ят,. ч.-+Ч„, Р1 Ч2 2;

Q„„-Ф, у,; б1 12.t q j

О2 =%2

q1;а1 2 1

q

q.х,;

-1 где . = sign e„.

sign го и второго сумматоров-вычитателей подключены к выходам соответственно первого и второго регистров сдвига, вторые входы сумматоров-вычитателей соединены с первым входом устройства, первые управляющие входы блокон регистров соединены с управляющим входом устройства, выход блока управ ления соединен с управляющими входами сумматоров-вычитателей и вторыми уп- . равляющими входами блоков регистров, первый вход блока регистров соединен с вторым выходом второго блока регистров, первый выход которого соединен с первым выходом устройства, второй выход первого блока регистров соединен с первыми входами второго и третьего регистров, второй вход первого блока регистров соединен с третьим выходом четвертого блока регистров, первый вход которого является вторым выходом устройства, третий вход первого 0 блока регистров соединен с вторым выходом третьего и вторым входом четвер того блоков регистров, первый вход которого соединен с вторым выходом второго блока регистров, третий выход 5 первого блока регистров соединен с третьим входом четвертого блока регистров, второй выход которого соединен с третьим входом второго блока регистрон и третьим входом третье-о бло-З0 ка регистрон, третий выход которого соединен с вторым входем второго блока регистров, третий выход которого соединен с вторым входом третьего блока регистров, введен пятый и шестой блоки регистров, первый и второй управляющие входы которых соединены соответственно с управляющим входом устройства и выходом блока управления, первый вход пятого блока регистров соединен с вторым выходом шесто- 40 го блока регистров, первый выход которого является третьим выходом устройства, выход пятого блока регистров подключен к первому входу шестого блока регистров. 45

Блок регистров содержит первый, второй и третий сумматоры-ньжитатели первый и второй коммутаторы и сдвигаю щий регистр, вход которого соединен с выходом первого сумматора-нычитателя и первым выходом блока, а выход каждого разряда — с входом соотнетствующего разряда первого и второго коммутаторов, управляющий вход которых соединен с первым управляющим входом блока, а выход — соответственно с вторым и третьим выходами блока, первые входы первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входа- 60 ми устройства, выход регистра сдвига соединен с вторым входом второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора-вычитателя, выход которого

=*; Q„ =P; m = Z =R;

Z = Y =t

1 1 1

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для преобразования сферических координат в прямоугольные; на фиг. 2 — структурная схема блока регистра.

Схема устройства содержит блоки

1-6 регистров, сдвигающие ригистры 7 и 8, сумматоры-вычитатели 9 и 10, блок 11 управления, управляющие входы 12, вход 13 угловой постоянной, выходы 14-16 Х, Y u Z соответственно.

Схема блока регистра содержит сдвигающий регистр 17, сумматоры-вычитатели 18-20, коммутаторы 21 и 22, информационные входы 23-25 блока, выход 26 переменной, выходы 27 и 28 переменной, сдвинутой на и 2i разрядов вправо соответственно„ управляющий вход 29 коммутаторов„ управляющие входы 30 сумматоров-вычитателей.

При выполнении преобразования сферических координат в прямоугольные устройство работает следующим образом.

Операнды Х„, У,, t;, m„., Р,. и Z; хранятся в соответствующих им регистрах 17 блоков 1-6 регистров, О, и хранятся в сднигающих регистрах 7 и 8. С началом i-й итерации по команде из устройства управления, поступающей ко входу 12, все коммутаторы 21 и 22 блоков 1-6 регистров соединяют свои выходы с выходами соответствующих разрядов сдвигающих регистров 17 таким образом, что на вторых выходах 27 блоков регистров при сдвиге появляются операнды, умноженные на величину 2 (сдвинутые íà .i разрядов вправо), а на третьи выходы 28 блоков регистров поступают операнды, умноженные на величину 2 1". На управляющие входы 30 соответствующих сумматоров-вычитателей 18-20 каждого иэ блоков регистров поступают сигналы "Суммирование-вычитание", соот805308 ветствующие значениям „„-, „ и,„" полученным на предыдущей итерацйи, а на сумматоры-вычитатели 9 и 10 поступают соответственно „„ и

Таким образом производится настройка сумматоров-вычитателей на вы полнение операции по алгоритму (Я .

При.выполнении итерации вычисляющиеся в блоках 1-4 регистров переменные Х, У„ „, t; „и m „„записы1+- ваются в соответствующие им регистры. 0

Текущие значения углов 8„ и Я„ с выходов сдвигающих регистров 7 и 8 поступают на первые входы сумматороввычитателей 9 и 10, в которых в соответствии с „„ и суммиРуются (вычитаются) с угловой постоянной %„> поступающей из запоминающего устройства по входу 13. Получающиеся на выходах сумматоров-вычитателей значения 0„.+ и Q|+ записываются в

1+1 сдвигающие .Регистры 7 и 8 и подаются на входы блока 11 управления для образования („„+„è „„. Блоки 5 и 6 регистров работают аналогично остальным с той разницей, что два из трех входов у каждого из них не задейст- 25 вованы, на них необходимо подать

"нули".

После выполнения п итераций преобразование координат заканчивается.

Прямоугольные координаты (X, Y, Z) З0 могут быть выведены из сдвигающих регистров блоков регистров 2, 4 и 6 по линиям 14, 15 и 16 соответственно.

Эффективность изобретения заключается в сокращении времени вычислений преобразования координат в два раза при увеличении затрат оборудования приблизительно на треть.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования сферических координат в прямоугольные, содержащее первый и второй 45 сдвигающие регистры, первый и второй сумматоры-вычитатели, блок управления и первый, второй, третий и четвертый блоки регистров, входы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров-вычитателей, первым и вторым входами блока упрэаления, а первые входы первого и второго сумматоров-вычитателей подключены к выходам соответственно первого и второго регистров сдвига, вторые входы сумматоров-вычитателей соединены с первым входом устройства, первые управляющие входы блоков регистров соединены с управляющим вхо- 60 дом устройства, выход блока управления соединен с управляющими входами сумматоров-вычитателей и вторыми управляющими входами блоков регистров первый вход блока регистров соединен с вторым выходом второго блока регистров, первый выход которого соединен с первым выходом устройства, второй выход первого блока регистров соединен с первыми входами второго и третьего регистров, второй вход первого блока регистров соединен с третьим выходом четвертого блока регистров, первый выход которого является вторым выходом устройства, третий вход первого блока регистров соединен с вторым выходом третьего и вторым входом четвертого блоков регистров, первый вход которого соединен с вторым выходом второго блока регистров, третий выход первого блока регистров соединен с третьим входом четвертого блока регистров, второй выход которого соединен с третьим входом второго блока регистров и третьим входом третьего блока регистров, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока регистров, третий выход которого соединен с вторым входом третьего блока регистров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введен пятый и шестой блоки регистров, первый и второй управляющие входы которых соединены соответственно с управляющим входом устройства и выходом блока управления, первый вход пятого блока регистров соединен с вторым выходом шестого блока регистров, первый выход которого является третьим выходом устройства, выход пятого блока регистров подключен к первому входу шестого блока регистров.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок регисз; ров содержит первый, второй и третий сумматоры-вычитатели, первый и второй коммутаторы и сдвигающий регистр, вход которого соединен с выходом первого сумматора-вычитателя и первым выходом блока, а выход каждого разряда — c входом. соответствующего разряда первого и второго коммутаторов, управляющий вход которых соединен с первым управляющим входом блока, а выход — соответственно с вторым и третьим выходами блока, первые входы первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей соединены соответственно с первым, вторым и третьим инфЬрмационными. входами устройства, выход регистра сдвига соединен с вторым входом второго сумматоравычитателя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматоравычитателя, выход которого соединен с вторым входом первогО сумматоравычитателя, управляющий вход каждого сумматора- вычитателя подключен к второму управляющему входу блока регистров.

805308

Puz.1 гя

И

25 иг. У

Составитель В. Венцель

Редактор С. Лыжова Техред T. Маточка Корректор О. Билак

Заказ 10903/71 Тираж 756 Подписное

BHHHGH 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