Устройство для извлечения корня Советский патент 1983 года по МПК G06F7/552 

Устройство О;косится К цифровой вычислитель |ОЙ технике и может найти примейеиие в аппаратурной реализации операции вычисления корня пятой степени в управляющих и вычислительных системах, а также в генераторах сложных сигналов, изменяющихся по определенному закону.

Известно устройство для извлечения корня пятой степени, содержащее пять сумматоров-вылислителей, пять регистров сдвига, четыре блока умножения на коэффициенты, блок формирования констант, блок сравнения и блок управления 1.

Однако данное устройство не может выделять из импульсной последовательности импульсы п, где п 1, 2, 3, ..., кроме того, оно сложно в реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для извлечения квадратного корня, содержащее управляемый делитель частоты, счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, делитель частоты, причем выходы счетчика являются выходами устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И 2.

Недостатком известного устройства является невозможность извлечения корня пятой степени.

Цель изобретения - расщирение области применения устройства за счет извлечения корня пятой степени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены первый, второй и третий формирователи импульсов, второй делитель частоты, второй управляемый делитель частоты, накапливающий сумматор, третий и четвертый элементы И, элемент задержки, причем вход устройства соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходы которого соединены соответственно с первой группой информационных зходов второго управляющего делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соединена соответственно с выходами накапливающего сумматора и первой группой информационных входов первого управляемого делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соединена соответственно с выходами первого делителя частоты, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера,вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход - с выходом первого управляемого делителя частоты, вход элемента задержки соединен с выходом второго элемента И и входом сброса первого триггера, информационный

вход первого триггера соединен с выходом второго формирователя импульсов, с входом записи второго управляемого делителя частоты, с входом записи первого управляемого делителя частоты, с входом записи накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены соответственно с выходами счетчика, инверсный выход первого триггера соединен с первым входо.м четвертого элемента И, второй вход которого соединен с входом устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго управляемого делителя частоты и входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с вторим входом третьего элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом счетчика, входом второго формирователя импульсов и выходом устройства.

На чертеже представлена схема устройства для вычисления корня пятой степени.

Устройство содержит формирователи 1 - 3 коротких импульсов, элементы И 4-7, делитель 8 на десять, делитель 9 на два, управляемые делители 10 и 11, триггеры 12 и 13. с раздельными входами, накапливающий сумматор 14,элемент 15 задержки, двоичный счетчик 16, вход 17 устройства, выход 18 в число-импульсном коде устройства, выход 19 в параллельном коде устройства.

В основу алгоритма работы устройства положено итерациональное выражение, полученное после несложных преобразований:

п« -(п-1) 5п(п-1) п(п--1) +1 +1. (1) где п 1, 2, ...

Если учесть, что произведение п(п-1)/2 является суммой (п-1)-х членов арифметической прогрессии вида ., Р а 0 и , т. е. - Z i, то можно записать: „.

п -(п-if ( i + l) + l или

п -(n-1)5 10g- i 2gi + l) + l (2). Будем считать, что , тогда итерациональное выражение (2) может быть использовано для построения устройства, осуществляющего вычисление (т где - целая часть числа.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все разряды двоичного счетчика 16, первого и второго управляемых деталей 10 и 11, накапливающего сумматора 14 установлены в нулевое сое тояние. Триггеры 12 и 13с раздельными входами также установлены в нулевое состояние. На прямом выходе триггера 13 и на первом входе элемента И 14 - нулевой уровень, на инверсном выходе триггера 13 и на первом входе элемента И 7 - логическая «1. Первый входной импульс положительной полярности проходит на выход 18 через элемент И 7 и поступает на вход двоичного счетчика 16, записывая в него единицу. Имнульс,сформированный по спаду входного, поступает на тактируемый вход накапливающего сумматора 14, в котором записывается единица () на записывающие входы управляемых делителей- 10 и 11, коэффициент деления которых становится равным единице, и на вход установки единичного состояния триггера 13. Формирователь 3 импульсов по спаду входного импульса служит в качестве временной задержки на время, равное длительноети входного импульса, необходимое для работы двоичного счетчика 16 и накапливающего сумматора 14. На известном выходе триггера 13 и на входе элемента И 7 - нулевой уровень. Элемент И 7 закрыт, элемент И 4 открыт. Импульсы, сформированные по спаду входных импульсов устройства формирователем 1, поступают на делитель 8 на десять, который выделяет десятый импульс. Этот импульс проходит через управляемый делитель 10 с коэффициентом деления равным единице, через формирователь 2 и открытый элемент И 5 поступает на счетный вход делителя 9 на два, который пропустит на выход только второй из своих входных импульсов или первый из входной импульсной последовательности устройства. Этот импульс проходит через управляемый делитель 11, с коэффициентом деления, равным единице, и устанавливает триггер 12 в единичное состояние. При этом элемент И 5 закрывается, а элемент И 6 открывается и пропускает на выход следующий импульс, который будет тридцать первым из входной импульсной последовательности. Этот импульс устанавливает триггер 13 в нулевое состояние, а через время, заданное элементом задержки 15, устанавливает триггер 12 также в нулевое состояние. При этом элементы И 4 и 6 закрываются, а элементы И 5 и 7 открываются, последний из которых пропускает на выход 18 устройства следующий импульс из входной импульсной последовательности, порядковый номер которого будет тридцать вторым (). Таким образом, в соответствии со структурой выражения (2) двоичный счетчик 16 совместно с накапливающим сумматором 14 осуществляет вычисление членов s i, аелитель 8 на десять совместно с управляемым делителем 10 осуществляет вычисление 10 , делитель 9 на два совместно с управляемым целителем 11 осу,ществляет вычисление 2 JS , триггер 12 совместно с элементом И бдобавляют единицу (2 i + 1), а триггер 13 совместно с элементом И J пропускают только те импульсы входной последовательности, номера которых представляют значения пятой степени целого числа. Результат вычисления снимается в виде число-импульсного кода с выхода 18 устройства,в виде параллельного двоичного кода с выходов 19 устройства. В предлагаемом устройстве выходные импульсы равны по длительности входным и для обеспечения работы устройства без сбоев необходимо, чтобы период следования импульсов входной последовательности удовлетворял отнощению Т 5То , гдеЕо - максимальное время задержки распространения используемых логических элементов, - длительность импульса, вырабатываемая формирователем 3 и определяемая максимальной длительностью переходных процессов в накапливающем сумматоре 14 и в управляемых делителях 10 и 11.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее управляемый делитель частоты, счетчик, первый и второй триггеры, первый и второй элементы И, делитель частоты, причем выходы счетчика являются выходами устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет получения возможности извлечения корня пятой степени, в него введены первый, второй и третий формирователи импульсов, второй делитель частоты, второй управляемый делитель частоты, накапливающий сумматор, третий и четвертый элементы И, элемент задержки, причем вход устройства соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго делителя частоты, выходы которого соединенысоответственно с первой группой информационных входов второго управляемого делителя частоты, вторая группа информационных входов которого соедине на соответственно с выходами накапливающего сумматора и первой группой информационных входов первого управляе.мого делителя частоты, вторая группа инфор.мационных входов которого объединена соответственно с выходами первого делителя частоты, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход - с выходом первого управляемого де тителя частоты, в.ход элемента за держки соединен с выходо.м второго элемен та И и входом сброса первого триггера. информационный вход первого триггер;; о соединен с выходом второго формирователя (Л импульсов, с входом записи второго управляемого делителя частоты, с входом запич с первого управляемого делителя частоты, с входом записи накапливающего сумматора, информационные входы которого сое дияены соответственно с выходами счет чика, инверсный выход первого триггеру соединен с первым входом четвертого э,лео о мента И, второй вход которого соединен с входом устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго управляемого делителя частоты и входом ретьего формирователя импульсов, выход со которого соединен с вторым входом третьеос го элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом счетчика, входом второго формирователя импульсов и выxoдo устройства.