Устройство для вычисления элементарных функций Советский патент 1983 года по МПК G06F7/556 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной и измерительной тезснике и может быть применено в системах программного управления технологическими процессами, устройствах цифровой линеаризации первичных измерительных преобразователей, устройствах электронного моделирования, специализированных . вычислительных комплексах и т.д. . , Известно устройство для вычисления показательной функции, содержащее генератор .импульсов , блок запуска, делитель аргумента, счетчик аргумента, делитель длины участка аппроксимации, счетчик числа участков аппроксимации, управляемые делители импульсов, дешифраторы, сумматор, двоичный умножитель, счетчик результата и счетчик участка коррекции Г ЗДанное устройство сложно и обладает ограниченными функциональными возможностями из-за узкого класса воспроизводимых функций.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности, ; является устройство для вычисления.лозгарифмрв чисел, представленных чксло-импульсными кодами, содержащее первый и второй счетчики, элементы И блока, элемент задержки, элемент ИЛИ и блок умнож енИя, шричем -входы первого и второго счетчиков подключены к импульсным и потенциальным входам элементов И блока соответственно, вход элемента ИЛИ подключен к входу,блока умножения и первого счетчика, выход элементов И блока подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, вто.ро вход которого подключен к входу уст ройства и входу второго счетчика.

Недостатком известного устройств является ограниченный класс решаемы задач, -что заключается в невозможности воспроизведения функций вида ),x±PboV oeP xeиX. Цель .изобретения -. расширение класса решаемых задач за счет одновременного вычисления функций

ъ„ai ; b„x PЪoЛ PVe«x..

Поставленная цель достигается те что в устройство для вычисления

,элементарных функций, содержащее

первый и второй счетчики, первую группу ямпульсно-потеНциальных элементов И, первый элемент ИЛИ и первый элемент ИЛИ и первый импульсный

С1мматор, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И первой группы,

Импульсные входы в которых соединены с выходами соответствующих раЗ

рядов первого счетчика, потенциаленые входы элементов И первой группы соединены с выходами соответствующих разрядов второгосчетчика, дополнительно введены вторая и третья группы импульсно-потенциальных элементов И, второй и .третий, элементы ИЛИ, третий и четвертый счетчики, реверсивный счетчик, второй импульсный сумматор, первый и второй ключи и двоичный умножитель, причем первый тактовый вход устройства соединен с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого соединён со BTOpfcw тактовым входом устройства, управляющим входом второго ключа и входом третьего счетчика, разрядные выходы которого соединены с импульсными входами соответствующих элементов И второй группы, потенциальные входы которых соединены с выходами соответствующих разрядов первого счетчика, вход которого сое-динен свьаходом первого импульсного сумматора и информационньм входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом второго импульсного сумматора, второй вход которого соединен с выходом вт-орого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И втррой группы, выход первого клта соединен с входом второго счетчика и вторым входом первого импульсного сумматора, выход второго импульсного сумматора через двоичный умножитель соединен с входом четвертого счетчика, выходы разрядов которого соединены с импульсными входами соответствующих элементов И третьГёй группы, потенциальные входыи выходы которых соединены соответственно с выходами соответствующих разрядов реверсивного счетчика и входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, установочный вход которого соединен с входом задания начальных условий устройства.

На фиг.1 представлена блоктсхема устройства; на фиг.2 - импульсный сумматор, вариант выполнения.

Устройство содержит вяоды 1 и 2, ключи 3 и 4, счетчики 5-8, реверсивный счетчик 9, группы импульс- . но-потенциальных элементов И 10-12, элементы. ИЛИ 13-15, импульсные сумматоры 16 и 17, двоичный умножитель 18 и вход 19.

Импульсный сумматор содержит (фиг.2) элемент ИЛИ 20, элемент 21 задержки, входы 22 и 23, а также выход 24..

Счетчик 7, группа 10 и элемент ИЛИ 13 образуют первый двоичный ум ножитель частоты, управляемый счетчиком 5. Счетчик б, группа 11 и элемент 14 образуют второй двоичный умножитель частоты, управляемый счетчиком 7, Счетчик 8, группа 12 и элемент ИЛИ 15 образуют третий двоичный умножитель частоты, управляемый счетчиком 9. Разрядные выходы счетчиков-делителей двоичных умножителей соединены с импульсными входами двухвходовых элементов И соответствующих групп с потенциальными входами элементов И соединены разрядные выходы управляющих счетчиков, причем, если вход элемента И группы соединен с младшим разрядом счетчика-делителя, то второй вход соединен со старшим разрядом управляющего счетчика , и наоборот. Первый: 15 двоичный умножитель управляется . кодом, снимаемым с инверсных разрядных выходов счетчика 5, остальные двоичные умножители управляются кодами, снимаемыми спрямых разрядных 20 выходов управляющих счетчиков. В ,исходном состоянии счетчик 5 находится в единичном состоянии, а счетчи- ки 6-8 - в нулевом. I .. 25 Рассмотрим работу устройства а в режиме воспроизведения функции toXP . В этом случае через ключи 3 и 4 проходит импульсная последователь- п ность, поступаквдая на-вход 2 уст- . ройства. В счетчике 9, работающем в режиме сложения, устанавливают начальное число Ьр. На вход 2 поступает импульсная последовательность X. Приращения Зх этой последовательное- ти поступают на вход счетчика 5 и формируют в нем текущее значение управляющего кода первого двоично|го умножителя. Приращения/d поступают также на первый вход сумматора 40 16. Приращения dZ , поступающие с выхода сумматора 16 на вход счет.чика 7, вызьшают появление на выходе первого двоичного умножителя приращений dJ , поступающих на второй вход 45 сумматора 16. Результат суммирования dZ--a4( + 9V (1) Значение , учитывая, что первоначально все разряды счетчика 5, управляквдего первым двоичным умно- 0 жителем, находились в единичном состоянии и что этот умножитель управляется кодовой комбинацией, снимаемой с инверсных разрядньк выходов счетчика 5, определяется ,):iai. , где УУ1 - коэффициент пересчета счетчиков 5 и 7 ; (wi-O емкость счетчика 5; ()- значение числа, формируемого входной импульсной последовательностью в счетчике 5. (i-1)- числовое -значение кода, управляющего первым, двоичным умножителем. - 65 Ьер пол 2 юще жит на ле го вхо кот ращ лед вых жит ют фиц ля поя тре тор фор рав где лят жен ке .чис От вы Подставив (2) в (1) и разделив еменные,- получают di.. Интегрируя (3) t t3l I dx J i J V учают (5) )V. Формируемое в счетчике 7 значение вляется числовым значением управляго кода второго двоичного умноеля. ПриращенияйХ, поступаквдие входсчетчика 6, вызьшают появие приращений dV на выходе втородвоичного умножителя Zdy(б) с учетом (5) dv . Приращения dV поступают на первый д сумматора 17, на второй вход орого чфрез ключ 4 поступают при ения diC входной импульсной посовательности. В результате на оде .сумматора получают dr-ЙV -aУ(8) С учетом (7) .(9) dy-Pnxdl ЙЧ На вход третьего двоичного умноеля (на вход счетчика 8) поступаприращения K-dj (где К - коэфиент передачи двоичного умножи те18) , Эти приращения вызывают вление приращений dр на выходе тьего двоичного умножителя/ коые поступают на вход .счетчика 9, мируя в нем текувдее значение упляющего кода этого умножителя Tb(,) fb - числовое значение управляющего кода третьего двоичного умножителя. Переменные в уравнении (10) деи интегрируют полученное выраие с учетом того, что в счетчи9 первоначально было записано ло .; (11) К/туЕиУ уда ) Обозначив KJ171 Р, получают (Ь--Во)( (15) Если счетчик 9 работает в режиме итания „ „ - рх (16) Рассмотрим режим воспроизведения функцииВ о . Вычисление этой функции производит В два этапа. На первом этапе через ключ 3 проходит импульсная последователы ность, поступающая на вход 1 ства. Импульсы этой последовательнос ти поступают на вход счетчика. 5 и формируют в нем значение числа и , На входе 2 импульсная посл едовательность отсутствует. Ключ 4 запрещает прохождение импульсной последователь нести с выхода блока 16. По окончании формирования в счетчике 5 числа а в счетчике 7 первого двоичного умножителя сформируе;гся число Z -ni(o На втором этапе через ключ 4 . проходит импульсная последовательность X, поступающая на вход 2 устройства. На входе 1 импульсная после довательность отсутствует. Ключ 3 запрещает прохояодение через него импульсной последовательности с вход 2 устройства. Далее работа устройстна не отличается от рассмотренной в режиме вычисления функции Окончательное выражение для результата преобразования, который формируется в счетчике 9. p-boQ -(18) Рде + - при работе счетчика Э в режиме сложения; - в режиме вычитания. При воспроизведении функцци р5(Р / через ключ-3 проходит импульсная последовательность X, подаваемая на вход 1 устройства, а через ключ 4 проходит импульсная -последовательность с выхода сумматора 16. В случае воспроизведения функции Bjjg ключ 3 блокирует прохождение импульсов по обоим входам, на входе 1 импульсная последовательность отсутствует. Через ключ 4 проходит входная импульсная последовательность X, подаваемая на вход 2. В рассмотренном режиме воспроизведения устройством функции в счетчике 7 формируется функцияш8мX , а в счетчике 8 - функция . Функция П16vi X формируется в счетчике 7 также и при воспроизведении функции I., - Предлагаемое устройство производит шесть функций Boa-P 6oX гo) HVtMX . Причем, некоторые функции, например , , и. ХбяХ , воспроизводятся одновременно, что весьма ценно при построении линеаризаторов с корректирующими каналами, цифровых моделирующих устройств, специализированных вычислителей. Таким образом, значительно расширился класс воспроизводимых функций ,по сравнению с прототипом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЧИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее первый и второй счетчики, первую группу импульсно-потенциальных эле- ментов И, первый элемент ИЛИ и первый импульсный cyivBviaTOp, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И первой группы, импульсные входы которых соединены с выходами соответствующих разрядов первого счетчика, потенциальные входы элементов И первой группы соединены с выходами соответствующих разрядов второго счетчика, о тличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем обеспечения возможности одновременного вычисления функций Ьоа,Ьо Ьо ихеиУ, в него введены вторая и третья груп- пы импульснв-потенциальных элементов И, второй и третий элементы ИЛИ, третий и четв.ертый счетчики, реверсивмый счетчик-, второй импульсный сумматор, первый и второй ключи и двоичный умножитель, причем первый тактовый вход устройства- соединен с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого соединен с вторым тактовым входом устройства, . управляющим входом второго ключа и входом третьего счетчика, разрядные выходы которого соединены с импульсными входами соответствующих элементов И второй группы, потенциальные входы которых соединены с . выходами соответствующих разрядов первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого импульсного сумматора и информационным I входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом второго (Л имп льсногЪ сумматора, второй вход которЪго соединен с выходом второго элемента ИЛИ, .входы которого соедине ны с выходами элементов И втррой . группы,- выход первого ключа соединен с входом второго счетчика и вторым входом первого импульсного сьт -iматора, выход второго импульсного сумматора через двоичный умножитель соединен с входом четвертого счетчи;ка,выходы разрядов которого соединены с импульснь ми входами соответствующих элементов И третьей груп, пы, потенциальные входы и выходы ./ которых соединены соответственно с выходами соответствующих разрядов реверсивного счетчика и входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, установочный вход которого соединен с входом задания начальных условий устройства.