Цифровой функциональный преобразо-ватель

Цифровой функциональный преобразо-ватель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союв Советских

Социаюктических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву - . (22) Заявлено 25,0579 (21) 2769896/18-24 у м к 3

G 06 F 7/544 с присоединением заявки ¹

Гасударственный воиитет

СССР ее левам нзббретений к открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300381.бюллетень Ж 12 (З) УА (681. 325 (088 ° 8) Дата опубликования описания 300 381,72) Авторы изобретения

М.П. Карин и A.A. Маханов

) "

Кировский политехнический институт и Куйбышевский, политехнический институт им. В.В. Куйбышева (73) Заявители (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и может:быть использовано при построении специализированных цифровых вычислительных устройств, в частности, для вычисления разности двух частот - Г, ь|-— т,т где Т» - период следованйя сигналов первой частоты;

T2 — период следования сигналов второй частоты.

Известны устройства для вычисления математических операций

Zx/у 1/х xy/ (х+у) (х +у ) /у, х /(х+у) .

Указанные устройства позволяют одновременно выполнять операции умножения и деления (1j.

Однако недостатком таких устройств является отсутствие воэможности вычисления выражения т, - („. (1)

Vi Т2 т.е. деление на произведение двух чисел.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство деления, содержащее три регистра, три сумматора-вычнтателя и два сдвигателя (2) .

Недостатком устройства является отсутствие возможности для вычитания выражения (1) при одновременном выполнении операций умножения и деления и болцаее время вычисления при последовательном выполнении операций.

Цель изобретения — расширение

10 функциональных воэможностей за счет выполнения вычислений вида (Т -Т )/Т Т2и повыаение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, 15 что в цифровой функциснальный преобразователь, содержащий, три регистра, три сумматора-вычитателя, два сдвигателя, причем выход младшего разряда первого регистра соединен с первым

29 входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен со входом первого регистра, выход младшего разряда второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вы25 читателя, вХоды разрядов первого сдвигателя соединены с соответствующими выходами второго регистра, выход первого сдвигателя соединен со вторыми

:входами первого и второго сумматоров30 .вычитателей, выход второго сумматора817707 (4) +",П и g с {

-1, пои

О) п и = () (5) вычитателя соединен со входом второго регистра, выход младшего разряда третьего регистра соединен с перв м входом третьего сумматора-вычитателя„ входы разрядов второго сдвигателя соединены с соответствующими выходами третьего регистра, выход второго сдвигателя соединен со вторым входом ,третьего сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом третьего регистра, дополнительно введен третий сдвигатель, входы разрядон которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выход - с третьим входом первого сумматора-вычитателя.

Введенный в известное устройство третий сднигатель сдвига и указанные соединения позволяют вычислять выражение (1) при одновременном выполнении операций умножения и деления, что обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия преобразователя.

На чертеже приведена структурная схема цифрового функционального преобраэсвателя

Цифровой функциональный преобразователь содержит регистры 1-3 (сдвигающего типа), сумматоры-вычитатели

4-6 (комбинационного типа), сдвигатели 7-9.

Вычисление зависимости .b f=

=(Т2-Т ) /T) Т2 (О, 5 (Т,. Tg<1) н предлагаемом преобразователе описывается следующими уран не ниями х„ „„„=х„+E „° 2- . х„, (2) и - "j 3 (3)

+(,при Х с1

Е„= -1,при х ъ1

{), при х,= ;.„„= „ { Е„ )(« ; 2 ) (М где i=1-,.,n(n — разрядность преобразователя) . Начальные условия

xp=T,óp=Т, zo=Tz-T . Результат: z> =kf .

В процессе вычисления уравнений (2) и (3) значения (- 1 и ; определяются в выражениях (4) и (5) таким образом, что х; и у; стремятся к единице, при этом преобразуемый по выражению (б) числитель зависимости

z стремится .к результату вычисления Ьf

Преобразователь работает следующим образом.

Перед начком вычисления значение хо =Т вводится в регистр 2, в регистр 3 вводится значение у =Tg н регистр 1 вводится значение Т . 3атем на сумматор-вычитатель 4 посту

20 зо

60 пает значение Т> из регистра 1 и значение Т из регистра 2 через сдвигатель 7. На сумматоре-нычитателе 4 получается значение z =Тг-t которое записывается н регистр 1.

Далее в преобразователе выполняется и однотипных итераций по уравнениям (2),(3) и (б) . На каждый i-ой итерации сдвига на i разрядов вправо осуществляется на сднигателях

9, 7 и 8; хранение и выдача значений переменных г„,х„ и у„ на входы сум. маторов и сдвигателей осуществляется на регистрах .1,2 и 3 соотнетстненно.

Сумматоры-вычитатели осуществляют операцию суммирования .или вычитания н соответствии со значениями F и E

Если ; =О или E =О, то далее уравнение (2) и (3) не выполняется. Если Я; = ;=О, то процесс вычисления заканчивается на i-ой итерации. Если F„ и F„ не равны нулю и имеют одинаковые знаки, то при выполнении уравнения (б) на этой итерации выполняются суммирование и вычитание на сумматоре-вычитателе 4; если E è F; имеют разные знаки, то на сумматоренычитателе 4 производится одно вычитание из содержимого регистра 1 сдвинутого значения z на 2 i разрядов вправо.

После выполнения и итераций процесс вычисления заканчивается, результат вычисления Z„= f хранится в регистре 1.

В табл. 1 принеден пример нычисления при Т =0,101010, Т =0,110011.

Вычисление в зависимости и известном устройстве при последовательном выполнении операций умножения и деления может быть выполнено за нре-, мяр и раженное в тактах и равное 2 п7

Проводят анализ нремени вычисления н предлагаемом преобразователе. В табл. 2 приведены значения количества суммирований к на каждой итерации при выполнении уравнения (б) при всех возможных сочетаниях значений Я< и „.

Иэ табл. 2 следует, что .среднее количество суммирований при выполнении уравнения (б) составляет к — — 1.

Уравнения (2), (3) и (б) выполняются одновременно. Поэтому среднее время вычисления в предлагаемом преобразователе, выраженное в тактах, примерно составит и

Таким образом, быстродействие предлагаемого пРеобразователя примерно в

2 раза выше быстродействия известного устройства.

Эффективность изобретения заключается в расширении функциональных возможностей преобразователя за счет

Yg - T„„ выполнения вычислений вида т,т и повышении быстродействия вычислений преобразователя.

817707 т ц а 1

1

2 з

5 б

0,1С1010

0,111111

li001l10

1,00010)

1,000001

0,111111

0,111111

+1

+l

-1

-1

-1

0,110011

li001l00

0 111001

1 000000

1,000000

1,000000

1,000000

+1

-1

+1

0

0,001001

0,001111

0,001110

0,001110

0,001110

0 i0011l0

0,001110

Ре зультат

Таблица2

E ° 0

К 0

0

-1

-1

-1

+1

+1

+1

20

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2440

Тираж 745 Подписное

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий три регистра, три сумматора-вычитателя, два сдвигате-ля, причем выход младшего разряда первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом первого регистра, выход младшего разряда второго регистра соединен с пер- 30 выл входом второго сумматора-вычитателя, входы разрядов первого сдвигателя соединены с соответствующими выходами второго регистра, выход первого сдвигателя соединен со вторыми 35 входами первого и второго сумматороввычитателей, выход второго сумматоравычитателя соединен с входом второго регистра, выход младшего разряда третьего регистра соединен с первым входом третьего сумматора-вычитателя

40 входы разрядов второго сдвигателя соединены с соответствующими выходами третьего регистра, выход второго сдвигателя соединен со вторым входом третьего сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом третьего регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения вычислений вида (Т2-Т„)/T„ Т> и повышения быстродействия преобразователя,в него введен третий сдвигатель, входы разрядов которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выход — с третьим входом первого сумматора-вычитателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Оранский A.M. Аппаратные методы в цифровой вычислительной технике..

Минск, БГУ, 1977, с. 178-,187.

2. Авторское свидетельство СССР

9 417790,кл ° G 06 F 7/52, 19 74 (прототип).

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4