Вычислительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G7/12 G06J3/00 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел блокировки содержит элемент ИЛИ, триггер, элемёЕнт И и формирователь импуЛьсов, подключенный входом к первому входу узла блокировки, а выходом - к первому входу элемента И, соединенного

выходом с выходом узла блокировки, а вторым входом - с выходом триггера, подключенного R-входом к второму входу узла блокировки, а С-иходом -г к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с третьим и четвертым входами узла блокировки.

1. ИМИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО/ содержащее упр|1вляемый генератор прямоугольных импульсов, подключенный входом .управления длительность{о импульсов к шИне ввода первого аргумекта, a входом управления длят&яьярс ью пауз между импульсами - к ишне вв(ша второго аргумента, о т л и ч a ю (ц ё е с я тем, что, с целью пов1 111ения точности вычисления отнсяиения t ( в устройство дополнительно введены элементь И, счетчики, генератор товых 1шпульсов, блок сравнения кодов, триггеры, элемент задержки и узел блокировки, соединенный песшым входой с первым входом первого элемента И и с прямым выходом управляемого генератора прямоугольных импульсов, подключенного инверсньм BmogotoM к первому входу второго элемента И, соединенного выходом ро счетюм входом первого счетчяка a вторым входом - с выходом reiiepaToiHt тактовых импульсов и о в торым вхрпон первого элемента И, выхсщ псяключен к счетнс «у входу вторЬхчэс чеФчйка, соединенного выхода1да разГрядов с первой группой вхЬдое.влсйкас Й1«неиия кодов, подключенного группой входов к выходам разрядов счетчика, a выхсздом - к вервр Bxoiety третьего элемента И, выход Kotbporo является выходом модуля рёзульт&фа устройства и соединен с входакй о в1кулвяия счет - S чиков J втб1кш вхоясм уэла бяок1фов -Щ ки, входом эадеряжн и с ift-входом первого тригрврауподкяЬченногр S-входом к vaxofcif узла вломфовки , прямым выходом - к третьего элемента И« a яйведх:н1А вы- вы- I ходом - к второго «рЯбРГера, 5 выход которого яшвяефся АЕКОДОМ эна- Г ка peзyльтai a ус1рдйства, R-шссзд соединён с вьасодон элемента задержки, a D-вход с; вБосолнсж пед«апояиеяая ; второго счё7Ч1 а и с ретьнм входом узла блокировки, поякяюпенйого четBepTfeDt вхсвом к вшоду переполнения первого .

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике, в част ности к устройствам вычисления отно г положительных значений аргументев х и ъ с представлением результата вычисления в чiacтoтнo-импульсной форме. Известно устройство для вычисления отношения, содержащее генератор тактовых импульсов, элемент задержки элемент И, счетчики и блок сравнения кодов 1, Недостатком устройства является ограниченные функциональные возможг ностй. Известно вычислительное устройство, содержащее суммирукяций и вычитаю щие блоки, блоки логарифмирования и фильтр 2. . Недостатком данного устройства яв ляется пониженная точность вычислеj i ..... ВИЯ отношения -у т. при х«у из-за ог. . TJ;i раниченности динамического диапазона блоков логарифмирования. Наиболее близким к предлагаемому является вычислительное устройство, содержащее управляемый генератор пря моугольных импульсов, подключенный входом управления длительностью импульсов к шине ввода первого аргумен та, входом управления длительностью пауз между импульсами - к шине ввода второго аргумента, а выходом - к вхо ду фильтра/ соединенного выходом с входами двух пиковых детекторов., под ключенных выходами к входам выходного сумматора 3, Недостатком этого устройства явля ется пониженная точность вычисления отношения А Т J ) Цель изобретения - повышение точx vкости вычисления отношения- : : Для достижения поставленнЪй цели в вычислительное устройство, содержа щее, управляемый генератор прямоуголь ньис импульсов, подключенный входом управления длительностью импульсов к ишне ввода первого аргумента, а входом управления длительностью пауз между импульсами - к шине ввода второго аргумента, дополнительно введены элементы И, счетчики, генератор тактовых импульсов, блок сравнения кодов, триггеры, элемент задержки и узел блокировки, соединенный первым входом с первым входом первого элемента И и с прямым выходом управляемого генератора прямоугольных импульсов, подключенного инверсным выходом к первому входу второго элемента И, соединенного выходом со счетеым входом первого счетчика, а вторым входом - с выходом генератора тактовых импульсов и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, соединенного выходами разрядов с первой группой входов блока сравнения кодов, подключенного .второй группой зходов к выходам разряда первого счетчика, а выходом к первому входу третьего элемента И, выход которого является выходом модуля результата устройства и.соединен с вхЬдами обнуления счетчиков, вторым входом узла блокировки, входом элемента задержки и с К входсм первого триггера, подключенного S-входом к выходу узла блокировки, прямым выходом - к второму входу третьего элемента И, а инверсным выходом - к С-входу второго триггера, выход которого является выходом знака результата устройства, R-вход соединен с выходом элемента задержки, а D-вход с выходом переполнения второго счетчика и с третьим входом узла блокировки, подключенного четвертым входом к выходу переполнения первого счетчика. При этом узел блокировки содержит элемент ИЛИ, триггер, элемент И и формирователь импульсов,.подк.гаоченмый входом к первому.входу узла блокировки, а выходом - к первому входу элемента И, соединенного выходом с эыхояом узла блокировки, а вторым входом с выходом триггера, подключенного R-вкодом к второму входу узда блокировка, а С-входом - к выходу элемента ИЛИ, входы которого соедийены с третьим и четвертым входами узла блокировки. На фиг. 1 изображена блок-схет- а вычислительного устройства; на фиг. 2 - схема узла блокировки. Вычислительное устройство содер жит управляемый генератор I прямоугольных импульсов, подключенный входом управления длительностью импульсов .к шине ввода первого аргумента х а входом управления длительностью пауэ между импульсами к шине ввода второго аргумента т . Узел 2 блокировки соединен первым входом 3 с первым входом первого элемента И 4 и с прямым выходом управляемсго генератора 1, подключенного инверсным выходом к первому входу второго элемента И 5 Элемент И 5 соедикэн выходом со счет ным входом первого счетчика б, а вто рым входом с выходом генератора 7 тактовых импульсов и со вторым входом элемента И 4. Элемент И 4 подклю чен выходом к счетному входу второго счетчика 8, соединенного выходами разрядов с первой группой входов бло ка 9 сравнения кодов, подключенного второй группой входов к выходам разрядов счетчика 6, а выходом - к.первому входу третьего элемента И 10. Выход .элемента И 10 является выходом 11 модуля результата и соединен с входами обнуления счетчиков 6 и 8, вторым входом 12 узла 2 блокировки, входом элемента 13 задержки и с R-входом первого триггера 14. Триггер 14 подключен S-входом к выходу узла 2, прямым выходом - к второму входу элемента И 10, а инверсным выходом - к С-входу второго триггера 15, выход которого является выходом 16 знака результата устройства. Трйг гер 15 соединен R-входом с выходом элемента 13 задержки, а D-входом - с выходом переполнения счетчика 8 и с третьим входом 17 узла 2 блокировки, подключенного четвертым входом 18 к выходу переполнения счетчика б. Узел 2 блокировки может быть выполнен, на пример, содержащим (фиг. 2) элемент ИЛИ 19, триггер 20, элемент И 21 и формирователь 22 импульсов, подключенный входом к первому входу 3 узла 2, а выходом - к первому входу элемента И 21. Элемент И 21 соединен вы ходом с выходом узла 2, а вторым вхо дом - с выходом триггера 20, подключенного R-входом к второму входу 12 узла 12, а С-входом - к выходу элемента ИЛИ 19. входы элемента И 19 соединены с третьим и четверть1М входами 17 и 18 узла 2 блокировки. Устройство работает следующим образом. Управляемый генератор 1 формирует последовательность прямоугольных импульсов фиксированной амплитуды, при длительность TX импульсов nponop иональна аргументу х , а длительность Ру пауз - аргументу у : s коэффициент пропорциональности. Импульсы с прямого и инверсного ыходов генератора 1 поступают на ервые входы элементов И 4 и 5 соотетственно, на входы которых оступают импульсы опорной частоты g генератора 7 тактовых импульсов. а выходах элементов И 4 и 5 селектиуются пачки импульсов опорной чаеоты. Количество импульсов в пачке а выходе элемента И 4 равно n kxfjj, на выходе элемента И 5 равно . Период Т-, и частота f повторения импульсов управляемого (генератора 1 yuyci«..H««v оответственно равны , 1 . 1с( Пачки импульсов с выходов элементов И 4 и 5 поступают на счетные входы счетчиков 8 и 6 соответственно. Счетчики осуществляют суммирование приходящих импульсов. Процесс счета в каждом из счетчиков идет следующим образом; число в счетчике увеличивается от нуля до N (где N - емкость счетчика), затем падает до нуля {при переполнении счетчика) , снова нарастает до N и т.д.. В моменты совпадения чисел счетчиков б и 8 (кроме нулевых состояний счетчиков) на выходе блока 9 сравнения формируется импульс. Такое совпадение наступает при разных скоростях счета за время Т,,, При совпадении чисел, число ПDeIlыпvмиx ппохопои / сел, число предыдущих проходов (от нуля до N) в счетчиках б и 8 отличается на единицу, поэтому можно полагать, что к моменту совпадения количество импульсов, поступившее на счетные входы счетчиков б и 8 за. время Т отличается на N. Вели за время Т прошло m периодов управляемого генератора 1, то из соотношений Ty n klx-b:j); следует, что Kfglx-vl Тогда частота f j,, импульсов на выходе блока 9 сравнения равна т.е. будеу пропорциональна модулю результата вычисления. Знак реэультата формируется на триггере 1Ь.

Бели , то счетчик 8 заполняется быстрее, чем счетчик 6, и импульс переполнения с его выхода поступает на информационный D-вход триггера 15 устанавливая триггер в единичное состояние, которое сохраняется до момента появления импульса равенства кодов счетчиков 6 и 8. Если же счетчик б заполяется быстрее счетчика 8, то триггер 15 не переключается и хранит нулевое состояние в течение всего вре мени. Такой режим работы триггера 15 обеспечивается подачей импульса логической на его С-вход .с инверсного выхода триггера 14 в течение времени от начала интервала Т до о сончания первого прохода наиболее бистро заполняющегося из счетчиков 6 и 8.

Режим работы триггера 14 задается узлом 2, который предназначен для блокировки элемента И 10 на время первого прохода наиболее быстро заполняемого счетчика из счетчиков 6 и 8, что позволяет исключить явление конкуренции счетчиков 6 и 8 на первом проходе (исчезновение конкуренции после первого прохода обеспечивается за счет выполнения условия )

Узел 2 работает следующим образом.

Импульс переполнения счетчика 8 поступает на третий вход 17 узла 2, а импульс переполнения счетчика б на четвертый вход 18 узла 2. Эти импульсы, проходя через элемент ИЛИ 19, поступают на С-вход триггера 20. На выходе триггера 20 появляется напряжение логической 1 при появлении импульса переполнения любого из счетчиков б и 8. Формирователь 2.2 формирует короткий импульс по приходу положительного фронта .импульса с управляемого генератора 1. Если на выходе триггера 20 в этот момент есть-напряжение логической , то импульс с выхода формирователя 22 проходит через элемент И 21 на выход узла 2 и переключает триггер 14 в единичное состояние.

В процессе работы устройства возможны три режима,е()Если , тогда счетчик 8 переполняется первым и запускает триггер 20 узла 2 и устанавливает по О-входу триггер 15 и единичное состояние (так как на С-входе триггера 15 есть с инверсного выхода триггера 14, который к моменту поступления им пульса переполнения счетчика 8 был

обнулен). Первый же импульс генератора 1 через формирователь 22 и элемент И 21 запускает триггер 14 Единичный сигнал с прямого выхода триггера 14 открывает элемент И 10, разрешая прохождение импульсов равенства кодов с выхода блока 9 на выход 11 устройства, а нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 14 поступает на С-вход триггера 15, фикс.ируя его единичное состояние, соответствующее положительному знаку результата: на выходе 16 устройства. Импульс равенства кодов, появляющийся на выходе элемента И 10, возвращает в исходное состояние счетчики б и 8, триггеры 14 и 20 и через элемент 13 задержки триггер 15.

5)Если x«iy, то счетчики б и 8 переполняются почти одновременно, т.е. в пределах длительности одного периода генератора 1. Поэтому триггер 20 успевает сработать два. раза и на его выходе к моменту прихода очередного импульса с формирователя 22 Сбудет логический О. Элемент И 21 закрыт, соответственно закрыт и элемент И 10 и на выходе 11 устройства импульсов не будет до тех пор, пока импульсы переполнения счетчиков б и 8 не разойдутся во времени больше чем на период генератора 1.

в)ЕСли , то работа происходит аналогично режиму за исключением Toroj что триггер 14 запускается раньше, чем появляется импульс переполнения счетчика 8, а следовательно триггер 15 остается в нулевом состоянии, соответствующем отрицательному знаку результата на выходе 16 устройства.

После запуска триггера 14 работа узла 2 становится несущественной, так как она не влияет на состояние триггера 14 до тех пор, пока не появится импульс равенства кодов на выходе 11 устройства. После этого работа узлов устройства начинается сначала.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить точность вычисления за счет практически полного использования цифровых элементов. ДополнитеяьwoiM преимуществом устройства является формирование выходного результата в виде частоты следования импульсов, что позволяет более точно определить результат, например, с помощью цифрового частотомера.