Устройство для вычисления логарифмов чисел,представленных число-импульсным кодом

Устройство для вычисления логарифмов чисел,представленных число-импульсным кодом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтскнк

Социалис тически и

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВХ«i>911523 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30. 08. 79 (21) 2814426/18-24 с присоединением заявки йв (51) М. Кл.

G 06 F 7/556 вееуаерстввааай кеатет

CCCP

N делавю вэеервтвнке и открытка (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень М 9 (53) УДК 681. 327 (088.8) Дата опубликования описания 07.03.82

»ь--ю»е

Е. 6. Грейз у б

Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения ее1» (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЛОГАРИФМОВ чисел, пРедСтАВленных числО-импульсным

КОДОМ!

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известно устройство для вычисления логарифмов, содержащее два счетчика, реверсивный счетчик, сдвигающий регистр, два триггера, три схемы И, группу схем И, генератор так-. товых импульсов, управляемый делитель, дешифратор, умножитель 71).

Недостатком устройства является низкая точность вычисления логарифма числа..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

15 цифровое устройство дЛя вычисления логарифмов чисел, представленных число-импульсным кодом, содержащее первый и второй счетчики, двоичный умножитель и первый элемент ИЛИ, причем выходы первого и второго счетчиков подключены соответственно к первой и второй группам входов дво" ичного умножителя (2j.

Недостатком этого устройства является невысокая точность вычисления.

Цель изобретения - повышение точности вычисления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления логарифмов чисел, представленных числоимпульсным кодом, введен третий счетчик, сдвигающий регистр, генератор импульсов, щ элементов И, где mразрядность первого и второго счетчиков, (m-l) триггеров, (m-2) элементов ИЛИ и блок управления, содержащий три элемента И, три элемента задержки, два триггера и элемент ИЛИ, причем в блоке управления первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, первому входу элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и входом второго элемент

3 911523 а задержки, выход которой подключен ны

4 ныи с выходом сдвигающего егист а ко второму входу элемента ИЛИ и че- 12

12. Двоичный умножитель 16 ф нк иорез третий элемент задержки ко вто1с фу ционирует согласно формуле рому входу первого триггера и пер- . вым входам второго триггера и треть- 5 его элемента И, выход второго зле- = К, N Nqg (1) мента И подключен ко второму входу

Ищ второго триггера, инверсный выход гд N где — число в счетчике 14 которого соединен со вторым входом Г

У

I чщ — число в счетчике 15 третьего элемента И, выход которого Ц

1о п. — коэффициент пересчета подключен к третьему входу элемен- счетчика 1ч и 15; та ИЛИ, вторые входы первого и вто- К рого элементов И блока управления — количество импульсов с выхода двоичного умножителя соединены с выходом двоичного умно- 16 и жителя, выходы элемента ИЛИ и перво- 14 0 ч при заполнении счетчика

ro элемента задержки блока ónðàâëåот 0 до И при фикси ния подключены соответственно к вырованном значении р м значении Ц в счетчике 15. читающему и суммирующему входам пер-- Т вого счетчика, выход генератора имакое же количество имп и пульсов с выхода вои У„1 пульсов соединен со входом сдвигают

Nù щего регистра, m выходов которого поступает и при другом варианте засоединены с первыми входами m элеполнения: в счетчике I4 ф циксированое ментов И, выход старшего разряда значение И1д!, а код в счетчике 15 изсдвигающего регистра соединен со вхо- меняется от 0 до числ Ч Т а,е- . Риггеры дом второго счетчика и входом оста- 2-4 и счетчик 13 являют

2S яются счетчиком нова генератора импульсов, m выходов Результата, причем триггер 2 Разпервого счетчика подключены ко вто- РЯД 2 счетчика РезУльтата, тРигрым входам m элементов И, @ходы перво- rep 3 - Разряд 2", триггер 4 - разго элемента ИЛИ соединены с выходом Ряд 2, первый триггер счетчика 13 первого элемента И и выходом первого Разряд 2 и т.д. триггера, выход первого элемента ИЛИ Блок 18 управления предназначен. соединен с входом третьего счетчика, для управления реверсивным счетчи.1 =? первый вход i-го элемента ИЛИ, где -ком 14 по сигналам с выхода двои хода двоично-,...(m-1), соединен с выходом го умножителя 16 и, функционирует

j -го элемента И, второй вход д-го . . Следующим образом. элемента ИЛИ соединен с выходом 1-го При поступлении на его вход имЭЗ триггера, выход 1"го элемента ИЛИ пульса с выхода двоичного умножителя соединен со входом (i+1)-ro триггера, 16, с выхода блока 18 управления вход (m- 1)-ro триггера соединен с на вычитающий вход счетчика 14 и выхо дом й-го элемента И, выходы триг- пает импульс; с минимальной за е жи а постуге ов и т т р ре ьего счетчика соединены . кои относительно этого импульса с

4в м с выходами устройства. другого выхода блока управления поНа чертеже представлена блок-схе- ступает импульс на суммирующий вход ма устройства дпя m 4. . счетчика 14 Если и сли при этом с выхода устройство содержит генератор 1 двоичного умножителя 16 на вход блоимпульсов, триггеры 2-4, элементы 4 ка УпРавлениЯ вновь постУпает имИЛИ 5-7, элементы И 8-11, сдвигающий пУльс, то с выхода блока УпРавлениЯ регистр 12, счетчики 13-15, двоичный на вычитающий вход счетчика 14 поумножитель 16, вход 17 устройства, ступает один. импульс (содержwoe блок 1 управления. счетчика уменьшается на единиц ). чс у троисгво работает следующим oá Если на вход блока импУльс не постУцу ° разом. пает, то с выхода блока управления

Генерато 1 аб на вычитающий вход счетчика 14 постуне а ор ра отает в Режиме ге- пает два имп рации импульсов после прихода им- Работ ст импульса. пульса на зап а оту устройства без потери обща запускающии вход, связан- и ности расс ный с вно ом 1.7 ссмотрим на примере вычисодом 1.7, и прекращает генера-,ления 8 E (N A) цию импульсов после поступления им" В = 64 А = 8 ИIl +, причем примем пульса на его вхо его вход останова, связан- пульсов число-импульсного кода.

9115

При поступлении третьего импульса на вход 17 в счетчик результата добавляется число N = 6. -Значение числа в счетчике результата 148+6=

=154. Проверка: 64 ln (3+8)

= 64 5п 1 1 = 64 2,39 = 153,4. Так как после третьего импульса, поступившего в счетчик 15, импульса на выход,е двоичного умножителя 16 не

В исходном состоянии в ячейку первого разряда сдвигающего регистра 12 вводится "1", во вто рой, третий, четвертый и пятый разряды этого регистра, связанные соответственно с элементами И 11, l0, 9 и 8, вводятся "0". В счетчик результата (триггер 2-4 и счетчик

13), вводится числ В 1пА, для рассматриваемого примера (4 )n 8 - =f6

64 2,079 % 133 ° В счетчик 14 и 15 вводятся числа N и N g так, чтобы

Nqq N@ = 64. Для рассматриваемого примера примем N q = N > = 8. По начальной установке генератор 1. ос- !5 тановлен. На вход 17 поступает первый импульс число-импульсного кода, этот импульс поступает на вход генератора 1 и запускает. его. Импульсы с выхода генератора поступают на так- уВ тирующий вход регистра 12, построенного по кольцевой схеме, т.е. "1" последовательно появляется на выходах 2-5 разрядов регистра по каждому сдвигающему импульсу генератора 1,25 и по пятому импульсу генератора 1. Сигнал "1" с выхода пятого разряда регистра 12 поступает в первый разряд этого регистра, устанавливая в нем "1", и на вход останова генера- щ тора 1, останавливая генератор. Так как сигнал "1" последовательно дает разрешения на элементы И. 11, 10, 9 и 8, а на вторых входах этих элементов присутствуют сигналы с выходов триггеров счетчика 14 (соответственно разряды 2,2",2,2 ), то последовательно поступающие с выходов элементов И на счетные входы триггеров 2-4 и счетчика 13 сигналы, прибавляют к числу в счетчике результата число из счетчика 14. Для рассматриваемого примера к числу 133 в счетчике результата прибавится число

8 из счетчика 14. Действительно, двоичный код числа 8, записанный младшими разрядами вперед, - 0001, т.е. импульс с выхода элемента И 8 (при появлении на втором входе элемента 8 сигнала "1" с выхода пятого разряда регистра 12) поступает через элемент ИЛИ 7 на счетный вход счетчика 13, а первый триггер этого счетчика как указывалось выше, есть разряд 2 счетчика результата. Таким образом, в счетчике результата код числа 133 + 8 = 141.

64 п (1+8} = 64 t.n 9 = 64 2,197=

23 6

140,6, Результат верный (с заданной точностью >! младшего разряда).

Как отмечалось выше, импульс с выхода сдвигающего регистра 12 поступает на вход останова генератора 1, !

Кроме того, этот импульс поступает на вход счетчика 15, вызывая появление импульса на выходе двоичного умножителя 16. функционирование блока

18 описано выше. Для рассматриваемого примера появление импульса на входе счетчика 15 и запись в счетчик 15 "1" вызовет появление сигнала "1" на выходе двоичного умножителя 16, так как "срабатывает" элемент И в двоичном умножителе, входы которого связаны с последним триггером счетчика 14 (разряд 2 нахоъ дится в "1") и первым триггером счетчика 15 (разряд 2 был в "0", стал в "1"). Импульс с выхода двоичного умножителя 16 поступает на вход блока 18.управления, с выхода которого на вычитающий вход счетчика 14 поступает импульс, и с минимальной задержкой относительно этого импульса с выхода блока управления, связанном с вычитающим входом счетчика 14, также формируется импульс. Для рассматриваемого примера это вызывает появление импульса на выходе двоичного умножителя 16, и по этому импульсу, поступившему на вход блока

18 управления, на выходе блока управления, связанном с вычитающим входом счетчика 14, появляется один импульс. 4исло в счетчике 14 становится разным 8-1+1-1 7. До следующего импульса на входе.17 в устройстве состояние элементов не меняется.

При поступлении следующего импульса на вход 17 (второго по счету) запускается генератор, и, в описанной выше последовательности, число из счетчика 14 приоавляется к числу в счетчике результата. Для рассматриваемого примера: 141+7=148.

Реальное значение 147,2.

1523

16

7 91 будет, то блок 18 управления не вы- дает никаких импульсов на своих выходах. В счетчике 14 останется число 6.

Далее поступает 4-й импульс на вход 1j, в счетчике результата Gyдет число 154,+ 6 160 (64 1п 12 =

159,0), а в счетчике 14 останется число 6-1+1-2=4, после пятого импульса в счетчике результата будет число 160 + 4 = 164 (а 64 (n 13 = = 164,1) и т.д.

На рассмотренном выше примере видно, что логарифм числа вычисляется с заданной точностью. Этот результат можно обобщить. Пействительно, из соотношения (1) и принципа функционирования блока 18 управления следует, что

N И1в= N - К const, (2) .так как увеличение И в вызывает уменьшение М1 именно для сохранения соотношения (2). Тогда число s счетчике результата и й+

Й -3.иА С(м )м.в ь А в ®Ф. ф 14 д (N)g)Н

11риняв К = В (5) может записать хк

N В ° tn А+ В . х« Х

Если учесть, чтоД х = 1 (приращение число-импульсного кода), получаем

hi Ь(- „Д. (.1,„ „ . Ы К

4 ОЧИ

«м Х ю

%1 еь. п" Ь ЬА+ "— =

«А х

А

М А М)-валье ыч-c«A)=B ь N

А ч ,где N - число, представленное числоимпульсным кодом.

Итак, в счетчике результата с требуемой точностью получаем величину

Npa = В ° 4п N, причем в отличие от прототипа коэффициент В может принимать практически любые значения, в то время как в прототипе В - коэффициент пересчета двоичного счетчика " может принимать только значения, равные целым степеням числа 2.

Например, в предлагаемом устройстве можно вычислять N =10000 Ь N что. очень удобно при индикации результата (сдвиг запятой при индикации позволит индицировать значение . логарифма с коэффициентом В - 1). A чтобы чолучить В 10000, можно вос8 пользовать соотношением (3) В=М 1К=

=100002 К 256 39 = 9984. Относительная погрешность задания числа В при этом равна 0,0016.

В прототипе же для. изменения коэффициента при вычисленном логарифме число-импульсного кода требуется подавать результат на блок умножения, что приводит к потере быстродействия или точности.

Формула изобретения

Устройство для вычисления логарифмов чисел, представленных числоимпульсным кофом, содержащее первый и второй счетчики, двоичный умножитель и первый элемент ИЛИ, причем выходы. первого и второго счетчиков

29 подключены соответственно к первой и второй группам входов двоичного умножителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, е него введены третий счетчик, 25 сдвигающий регистр, генератор импульсов, п1 элементов И, где m-разрядность первого и второго счетчиков„ (m-1) триггеров, (m-2) элементов ИЛИ и блок управления, содерзе жащий три элемента И, три элемента задержки, два триггера и элемент ИЛИ, причем е блоке управления первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, первому входу элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и входом второго элемента задержки, выход которой подключен ко второму входу элемента ИЛИ и через ,третий элемент задержки ко второму входу первого триггера и первым ехо45 дам второго триггера и третье о элемента И, выход второго элемента И подключен ко второму входу второго триггера, инверсный выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И блока управления соединены с выходом двоичного умножителя,выходы элемента ИЛИ и первого элемен55 та задержки блока управления подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам первого счетчика, выход генератора импульсов

Составитель А. Зорин

Редактор Е. Лушникова Техред М.Гергель Корректор 6. Макаренко

Заказ 1129/40 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

9 9115 соединен с входом сдвигающего регистра, m выходов которого соединены с первыми входами m элементов И, выход старшего разряда сдвигающего регистра соединен со входом второго счетчика и входом останова генератора импульсов, m выходов первого счетчика подключены ко вторым входам m элементов И, входы первого элемента ИЛИ соединены с выходом nepeoro !о элемента И и выходом первого триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом третьего счетчика, первый вход i-ro элемента ИЛИ, где i = 2,...S(n-1), соединен с вы- is

23 . 10. ходом i-го элемента И, второй вход

i-го элемента ИЛИ соединен с выходом 1-ro триггера, выход 1-ro элемента ИЛИ соединен со входом (i+1)-ro триггера, вход в-1)-ro триггера соединен с выходом m-го элемента И, выходы триггеров и третьего счетчика соединены с выходами устройства.

Источники инФормации, принятые. во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

479110, кл. G 06 F 7/38, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 572783, кл. G 06 F 7/38, 1976 (прототип).