Вычислительное устройство

Вычислительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C А Н И Е ЗИ278

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.02.79 (21) 2720813/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М, Кл.з

G 06С 7/12

G 06G 7/20

Государственный комитет (53) УДК 681 335 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Э. Л. Барьюдин и В. П. Данчеев

Смоленский филиал Московского ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетического института (71) Заявитель (54) ВЪ|ЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам выполнения операций вида

У=Хт+Х2.

Известно вычислительное устройство, содержащее счетчики, дешифраторы, ключевые каскады с самоблокировкой, генратор опорной частоты, компаратор, квадратичный функциональный преобразователь и 10 многовходовый квадрирующий элемент (1).

Известно также вычислительное устройство, содержащее блок управления, регистры, элемент запрета, сумматор — вычитатель и генератор постоянных чисел (2). 15

Общей погрешностью этих устройств, предназначенных для вычисления квадратного корня из суммы квадратов слагаемых, является пониженное быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является вычислительное устройство, содержащее блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом устройства, и первый элемент И, подключенный первым входом к шине запуска, вторым входом — к выходу генератора опорной частоты, а выходом — к входу блока извлечения квадратного корня (3).

Недостатком этого устройства, предназначенного для вычисления квадратного кор- 30 ня из аргумента, представленного в числоимпульсной или кодовой форме, являются ограниченные функциональные возможности, а именно это устройство не позволяет вычислять корень из суммы квадратов аргументов, представленных в аналоговой форме.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем извлечения корня из. суммы квадратов слагаемых, Это достигается тем, что в вычислительное устройство, содержащее блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом устройства, и первый элемент И, подключенный первым входом к шине запуска, а вторым входом — к выходу генератора опорной частоты, дополнительно введены экспоненциальный генератор напряжения, число-импульсный экспоненцпа IbHbIH генератор, компараторы, элемент задержки, второй и третий элементы

И и элемент ИЛИ, подключенный выходом к входу блока извлечения квадратного корня, а входами — к выходам второго и третьего элементов И, первые входы которых соединены с выходами первого и второго компараторов, подключенных первыми входами к выходу экспоненциального генератора напряжения, соединенного управ811278 ляющим входом с шиной запуска, а вторые входы компараторов подключены к аналоговым шинам ввода аргументов, причем второй вход второго элемента И соединен через элемент задержки с вторым входом третьего элемента И и с выходом числоимпульсного экспоненциального генератора, вход которого подключен к выходу первого элемента И.

Кроме этого, блок извлечения квадратного корня содержит входной и выходной счетчики и группу элементов И, подключенных первыми входами к цифровым выходам выходного счетчика, вторыми входами — к выходу элемента задержки, а выкодами — к инверсным установочным входам соответствующих разрядов входного счетчика, соединенного суммирующим входом с входом блока извлечения квадратного корня, а выходом переполнения — с входом элемента задержки и с вычитающим входом выходного счетчика.

11а чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 извлечения квадратного корпя, сосд1шенный выходом с вы. одной ппшой устройства, à входом с выходом элемента ИЛИ 2. Шина запуска

3 устройстга подключена к управляющему входу экспоненциального генератора 4 напряжения .; к первому входу первого элемента И 5, соединенного вторым входом с выходом генератора опорной частоты б. Выход элемента И 5 подключен к входу числоимпульсного экспоненциального генератора 7. Выход экспоненциального генератора

4 напряжения соединен с первыми входами первого и второго компараторов 8 и 9, подключенных вторыми входами соответственно к аналоговым шипам 10 и 11 ввода аргументов UI и Uz, Входы элемента ИЛИ 2 соединены с выходами второго и третьего элементов И 12 и 13, первые входы которых подк.почены к выходам компараторов 8 и

9. Второй вход второго элемента И 12 соединен через элемент задержки 14 с вторым входом третьего элемента И 13 и с выходом генератора 7. Блок 1 извлечения квадратного корня содержит входной и выходной счетчики 15, 16 и группу элементов И 17, подключенных первыми входами к цифровым выходам счетчика 16, вторыми входами — к выходу элемента задержки 18, а выходами — к инверсным установочным входам соответствующих разрядов счетчика 15. Счетчик 15 соединен суммирующим входом с входом блока 1 извлечения квадратного корня, а выходом переполнения— с входом элемента задержки 18 и с вычитающим входом счетчика 16.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал запуска в момент времени t=0 с шины 3 поступает на управляющий вход экспоненциального генратора 4 напряжения и отпирает элемент И 5, разрешая прохождение импульсов от генератора опорной частоты б на вход число-импульсного экспоненциального генератора 7. Генератор 4 вы5 рабатываст напряжение У, (i), поступающее на первые входы компараторов 8 и 9, с

U,(t) =-U,е

10 где Up u xt — начальное напряжение и постоянная времени генератора 4.

Одновременно с этим начинает работать генератор 7 (который, например, может

15 быть выполнен на суммирующем и вычитающем счетчиках и группе элементов

И вЂ” ИЛИ), на выходе которого формируется поток импульсов, сумма которого Х1(t) равна

N,ô=ß,(1 — е ), где Np u cn — начальное значение кода и постоянная времени генера25 тора 7.

Импульсы с выхода генератора 7 через элементы И 12, 13, открытые разрешающими сигналами с выходов компараторов 8 и

9, суммируются на элементе ИЛИ 2. В мо10 менты времени tt и fp, соответствующие совпадению выходного напряжения генератора 4 с входными напряжениями UI,. и

Up., на шинах 10 и 11, происходит сраоатывание компараторов 8 и 9 и запирание

35 элементов И 12 и 13. Задавая соответствующим образом исходные значения параметров генераторов 4 и 7 (например, Up:=1 в, tt — — 1 сек, _#_p — — 1 и tp=0,5 сек), получим, что количество импульсов, посту40 пивших в процессе преобразования на вход блока 1, равно

N, = 2 — (UI,, +U2, ).

Зта последовательность импульсов в блоке

45 1 преобразу.стся в выходной код Х,, пропорциональный корню квадратному из суммы квадратов напряжений Ь, и Ь,.

Работа блока 1 основана на циклических переполнениях счетчика 15, при которых из

5р счетчика 16 вычитается импульс, а в счетчик 15 записывается инверсное значение кода 16.

В исходном состоянии в счетчик 16 записывается код Л,„„„.,— 1, в и старших разрядов счетчика 15 — инверсное значение кода К макс 1, а в (Я+1)-й младший разряд счетчика 15 — единица. Первое переполнение счетчика 15 происходит через

2Л -.„„<,— 1 входных импульсов. После этого

00 из счетчика 16 вычитается один импульс, а в счетчик 15 записывается инверсия кода

N>„„„, 2. Поскольку после первого переполнения счетчика 15 его младший триггер остается в единичном состоянии, то второе

05 переполнение счетчика 15 произойдет через

811278

2N3ggg g 3 импульсов. Далее работа блока

1 по извлечению квадратного корня из числа импульсов N> продолжается аналогично вышеописанному, причем для обеспечения

N,=0 при U =U2„= — 0 (т. е. когда на вход 5 блока 1 поступает максимальное колпчестВО импульсов Ломаке) неооходимо собл«0дать соотношение N,.„„,= «т .„„,.

Таким образом, рассмотренное устройство за счет введения новых узлов и связей ме- 1О жду ними позволяет по сравнению с прототипом расширить функциональные возможности, а именно вычислять корень квадратный из суммы квадратов слагаемых, представленных в аналоговой форме. При 15 этом совмещение во времени операций преобразования формы входных аналоговых сигналов, возведения в квадрат, суммирования и извлечения квадратного корня позволяет обеспечить высокое быстродействие 20 устройства.

Формула изобретения

1. Выч««сл««тел«««ое устройство, содержа- 25 щее блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом устройства, и первый элемент И, подключенный первым входом к шине запуска, а вторым входом — к выходу генератора опорной ча- рр стоты, отл и ч а «о щ се с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, за счет извлечения корня из суммы квадратов слагаемых в него дополнительно введены экспоненциальный гене- . 35 ратор папря>ке««««я, число-импульсный экспоненциальный генератор, компараторы, элемент задержки, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, подключенный вы6 ходом к входу блока извлечения квадратного корня, а входами — к выходам второго и третьего элементов И, первые входы которых соединены с выходами первого и второго компараторов, подключенных первыми входами к выходу экспоненциального генератора напряжения, соединенного управляющим входом с шиной запуска, а вторые входы компараторов подключены к аналоговым шинам ввода аргументов, причем второй вход второго элемента И соединен через элемент задержки с вторым входом третьего элемента И и с выходом число-импульсного экспоненциального генератора, вход которого подключен к выходу первого элемента И.

2 .Устройство по п. 1, отл и ч а ющеес я тем, что блок извлечения квадратного корня содержит входной и выходной счетчики и группу элементов И, подключенных первыми входами к цифровым выходам выходного счетчика, вторыми входами — к выходу элемента задержки, а выходами— к инверсным установочным входам соответствующих разрядов входного счетчика, соединенного суммирующим входом с входом блока извлечения квадратного корня, а выходом переполнения — с выходом элемента задержки и с вычитающпм входом выходного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР № 432493, кл. G 06 F 7/38, 1972.

2. Лвторское свидетельство СССР № 585493, кл. G 06 F 7/38, 1976.

3. Лвторское свидетельство СССР № 394779, кл. G 06 F 7/38, 1970 (прототип).

811278

Корректор P. Беркович

Редактор Е. Гончар

Заказ 371/12 Изд. № 186 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2 й

Составитель С. Казинов

Техред Т. Трушкина