Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06F17/10 G06F1/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено, для воспроизведения в ЦВМ значений функций одной переменной, например sin х In x,1/VT и др.. Известно устройство для воспройзведения функций на основе постоянного запоминающего устройства, в котором хранятся таблицы значений функций для определенных значений аргумента. Устройство содержит регистр входного слова, дешифратор, накопитель и регистр входного слова. В качестве входного слова используется значение аргумента, а в качестве выходного - значение функции от этого аргумента {1. ; Недостатком такого устройства являются его ограниченные возможности, поскольку трудно построить накопитель большой емкости. При ограниченной емкости накопителя устройство обладает невысокой точностью воспроизведения функций из за необходимости увеличения- дискретности аргумента. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для воспроизведения функций/ со держащее последовательно включенные регистр старших разрядов входного сл ва, первый блок памяти, первый регистр выходного слова и сумматор, последовательно включенные регистр младших разрядов входного слова; вто рой блок памяти и второй регистр выходного слова, выходы которого подключены к другим входам сумматора а также регистр средних разрядов входн го слова, выходы которого подключены к другим входам первого дешифратора, а выходы регистра старших разрядов входного слова - к другим входам вто рого дешифратора 2. Известное устройство требует значительно меньшей емкости .накопителя. Однако при ограниченном объеме накопителя точность воспроизведения функ ций в устройстве в ряде случаев оказывается недостаточной по следующим причинам. В этом устройстве функция (х} воспроизводится по зависимости :1((хе.х„), где х - величина, содержащаяся в m старших разрядах аргумента х, записанных в регистрах старогах и сред них разрядов входного слова; xj и величины, содержащиеся в I старших и п младших разрядах аргумента () записанных в регистрах старших и младших разрядов входного слова соответственно;у(х,„) - опорное значение функции в точке Хп, ;i(«,b- iUm v -h4V-( - 1 -Нт-ь„ЬДх,н , ..i(x-e4He-b b{(Ke Hg-Hu j Xg,Xn)- поправка, принимаемая одной и той же для одинаковых значений х при одном и том же значении xg; и при разных значениях Хд,, отличающихся друг от друга средними т-f разрядами (записанными в регистре средних разрядов); (,4blb(ri.)-H«e) + i(,g-( HI, интервал изменения аргумента X, на которых содержимое и m старших разрядов (xg и х соответственйо) остаются неизменными.; „. /. hf,- значение единицы младшего разряда аргумента Xj,. известного устройства Н. этом на интервале Hg поправка , хц)- принимается одной и той же одних и тех же значений х„ и разных з начений хп (но при одном м же Xg).Это вызывает появление ди еской погрешности С и Х . X - диапазон изменения аргумен иf - вторая производная функции. казанная погрешность больше на участках, где вторая производная ка. При ограниченной емкости нателя в ряде случаев на таких тках точность воспроизведения ций может оказаться недостаточно кой. Точность воспроизведения ции может быть повышена за счет , что величина интервала Hg, на ром поправки остаются неизменныпринимается не постоянйой, а пенной, обратно пропорциональной ой произвстнсЙ Функции. елью изобретения является повышеточности. оставленная цель достигается тем, в цифровой функциональный преобватель, содержащий входной . стр, два блока памяти, два выходрегистра и первый сумматор, привыход старших разрядов входного стра соединен с входом первого а памяти выход которого через i ый выходной регистр соединен с первым входом первого сумматора, вто рой вход которого соединен через вто рой регистр с вБКОДом второго блока памяти, первый вход которого соединен с выходом младших разрядов входного регистра, введены второй сумматор, регистр приращений и счетчик ад реса, информационный вход и выход ко торого соединены соответственно с вы ходом и входом старших разрядов вход ного регистра, выходы первого блока памяти и первого выходного, регистра соединены соответственно с первым и BTOpBaiM входами второго сумматора, вы ход которого через регистр приращений соединен с вторым входом второго блока памяти, счетный вход счетчика адреса соединен с тактовым входом преобразователя. На чертеже представлена блок-схема преобразователя. Цифровой функциональный преобразователь содержит входной регистр 1, старшие 2 и младшие 3 разряды входно го регистра, блок 4 памяти, выходной регистр 5, сумматор 6, блок 7 памяти выходной регистр 8, счетчик 9 адреса сумматор 10 и регистр 11 приращений. Введение в устройство счетчика 9 адреса и второго сумматора позволяет вычислять приращение функции на шаге Н как разность соседних опорных зна чений , V((,y-VfXni), ja введение регистра приращения функции и подключения его выходов к другим 1эходам второго с.умматора обеспечивает воспроизведение функции по формуле yi.):(UmV2 ,Хц), где Д Уе - значение I старших разрядов приращения йу. Таким образом, шаг Hg, на котором поправки сохраняются неизменными, .опреде 1яется скоростью изменения старших разрядов приргицения функции ду , т,е. второй производной функции Методическая погретаность при этом оп ределяется выражением. i °( 2.т где у Утях диапазон измене ния первой производной на интервале X, Методическая погрешность, может быть уменьшена для тех функций, у которых ух У, . . . . i Величины у(Хр,) и z (ду, х„) рассматриваются по тем же формулам/ что и для известного устройства, только в качестве xg берется значение аргумента, соответствующее левому концу интервала Hj, содержащего заданное значение х. Цифровой функциональный преобразователь работает следующим образом. При поступлении аргумента m старших разрядов его записывают в регистр старших разрядов 2 входного слова, а п младших разрядов - в регистр младших разрядов 3 входного слова. По содержимому регистра старших разрядов 2 из первого блока памяти выбирается соответствующее опорное значение у (хр,) , которое фиксируется в первом выходном регистрю 5, Затем в счётчике 9 адреса старшие разряды гщреса увеличиваются на единицу, и новый адрес передается обычно в регистр старших разрядов 2 В результате из блока 4 памяти считывается следующее опорное значение у (), которое поступает во второй сумматор 10, где из него вычитается значение у (х) из регистра 5, Во втором сумматоре 10 получается приращение функции Ду, старших разрядов которого фиксируются в регистре 11 старших разрядов приращения функции и вместе с п м хадшими-разрядов 3 входного слова пос-тупают на вход второго блока 7 памяти. Из второго блока 7 памяти считывается соответствующее значение г(ДУр, Хп), которое поступает во второй выходной регистр 8 и затем в первом сумматоре 6 складывается с опорным значением функции из первого выходно го регистра 5, формируя искомое значение функции. Пусть, например, требуется воспроизвести функцию f (тс) /4TfV при 0,0625 X 1 с о гносительной методической погрешностью 5 10 при емкости первого и второго блоков памяти по 2 1 К слов (, ) при разрядности аргумента 15 разрядов (без знака). При этом получается , На самом тяжелом участке при минимальных значениях аргумента (начиная с ,0625) получаем, что первый интервал Hg содержит всего один интервал Н, так как на втором интервале Нц, величина ДУ2отличается от ЛУ| более чем на uJniox/ t единицу пятого разрядаДу) , При этом на первом интервале Hg методическая погрешность равна нулю. Второй интервал Hg содержит два интервала Н(У, и дает методическую погрешность ,8 . т,д. , Последний интервал Hg содержит 380 интервалов H(«, Погрешность на всех интервгшах Hg сохраняется постоянной - порядка 0,8 Ю В известном устройстве(когда поправки выбираю1ся по f старшим разрядам аргумеита, и интервал сохраняется постоянным и равным 32 Н) погрешность на начальном участке получается равной 8,5-10, т.е, в 10 раз боль ше. На конечном участке погрешность ргшна 1,5 «10, что немного меньше требуемой. Чтобы получить максимальиую погрешность на всем интервале не хуже 10, необходимо шаг Hf в этом случае уменьшить в 16 раз, т.е. в 16 раз увеличить емкость второго накопит теля.

ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕг ОБРАЗОВ АПРЕЛЬ, С оде ржащий в ход ной регистр, два блока памяти, два вьрсодньйс регистра и первый cyi iaтор, причем выход старших разрядов входного регистра срединен с входом первого блока , выход которого через . первый выходной регистр соединен с . входом первого сумматора, второй вход которого соединен через вто рой выходной регистр с выходом второго блока памяти, первый вход которого соединен с выходом млсшших разрядов входного регистра, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьиаения точности, в него введены второй сумматор, регистр приращений и счетчик адреса, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом старших разрядов входного регистра, выходы первого блока памяти и первого выходного регистра соединены соответственно с (Первьаш и вторШ4 входами второго сум- § матора, выход которого через регистр СО приращений соединен с вторым входом второго блока памяти, счетн 1й вход счетчика адреса соединен с тактовым входом преобразователя.