Функциональный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06F7/556 

О1

4 Л

Изобретенае относится к вычислительной технике, в частности к устройствам обработки число-импульсной информации в темпе ,ее поступления.

Известно, устройство для воспроизведения степенной зависимости с цифровым регулируемьом показа телем т, содержащее шесть счетчиков, дели.тель частоты, две группы элементов И с элементом ИЛИ на выходе и схему сравнения. Недостатком данного устройства является то, что оно не может вычислять функции вида1п х и 1- СП.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемс 1у является функциональный преобразователь частоты следования импульсов, содержащий реверсивный и суммирующий .счетчики, первую и вторую группы элементов И, два делителя частоты, генератор опорной частоты, два элемента И, триггер, элемент задержки, элемент ИЛИ и блок управления 2.

Анализ работы известного устройства показывает, что один импульс входной последовательности, поступивший на вход суммирующего счетчика, может привести к появлению 2 / импульсов на выходе элемента ИЛИ. Таким образом, частота вxoдныx импульсов не может быть больше Cfc. максимальная рабочая частота элементной базы) .

Это приводит в ряде случаев к существенному (в снижению быстродействия устройства.

Этот фактор существенно снижает функциональные возможности прототипа. Недостаточная точность прототипа вызванная погрешностью двоичных умножителей (в составе счетчика-делителя, управляющего счетЧика и группы схем совпадения со схемой сборки на выходе). Известное устроиство содержит два таких умножителя. При постоянном управляющем коде погрешность л двоичного умножителя связана с числом разрядов п выражением . Зп+7

(1) -18ёдиниц младшего разряда.

При переменном управляющем коде погрешность работы двхзичного умножителя существенно возрастает. Недостатком данного устройства является также то, что оно не может вычислять функцию вида In х и 1 .

Цель изобретения - расцшрение функциональных возможностей за счет выг числения функций In х и 1 и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, первую и вторую

группы элементов И, элемент ИЛИ и элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, разрядные выходы второго и третьего реверсивных счетчиков подключены соответственно к первым входгил элементов И первой и второй групп, введены первый и второй сумматоры и умножитель, выход которого соединен с информационным входом третьего ревер сивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входам элементов И первой, и второй групп, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с первым входом преобразователя, выход первого cyMJMaTOpa подключен к информационным входам первого и второго реверсивных счетчиков, второй вход преобразователя соединен с установочным входом первого реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого, подключен к второму входу элемента И.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь состоит из генератора 1 импульсов, элемента И 2,элемента ИЛИ 3, реверсивного счетчика 4 первой и второй групп элементов И 5 и 6, реверсивных счетчиков 7 и 8, сумматоров 9 и 10. и умножителя 11.

Преобразователь работает следующим образом. При поступлении на вход сложения реверсивного счетчика 4 первого импульса входной последовательности х в счетчике запишется число 1 и сигна с выхода элемента ИЛИ 3 разрешит прохождение импульсов с выхода генератора 1 через элемент И 2 на входы первой и второй групп элементов И 5 и 6

Группа элементов И 5 - реверсивный счетчик 7 и сумматор 9 образуют перемножит ель, реализукиций операцию dr-1

dz

(2)

-i

где г г- количество импульсов, поступивших с выхода элемента И 2 на входы группы элементов И 5 1 - число, записанное в реверсивном счетчике 7; . а - коэффициент пересчета ревер: сивных счетчиков 7 и 8.

Импульсы через элемент И 2 будут поступать на входы групп 5 и 6 элементов И до тех пор, пока число импульсов, послушавших на вход Вычитания реверсивного счетчийа 4, не станет равным числу импульсов х, поступивших на вход сложения реверсивного счетчика 4.

Перед началом работы в реверсивном счетчике 7 записывается число k. Реверсивный счетчик 7 может рабо тать в режиме сложения или вычитани Число, записанное в реверсивном счетчике 7 при поступлении на вход группы 5 элементов И г импульсов, можно определить из уравнения ± Г dz знак + соответствует работе ревер сивного счетчика 7 в режиме сложени знак - - в режиме вычитания. С учетом (21 , ± dr.l. (4) ± I Продифференцировав последнее выраже ние и разделив переменные, получим dl + dr Т - а . Проинтегрируем выражение (5) и пред ставим пределы изменения переменных Inf | ±т/аГ |К 1о или l ke-°(7) При работе реверсивного счетчика 7 в режиме сложения на его вход по ступает l-k -k kl : (8) импульсов. При работе реверсивного счетчика 7 режиме вычитания на. его вход поступ (l-k) - (-k+kl ) импульсов. J Следовательно, число импульсов, nocTynHBUiiix на вход вычитания ревер сивного счетчика 4, связано с число импульсов г, поступивших на входы групп 5 и б элементов И, выражением ±(l-k) ±(kr -k). (10) где знак + соответствует работе реверсивного счетчика 7 в режиме сл жения, знак L, опал - - в режиме вычитани TTonvuMM Учитывая, что , ЛчЛ/iy HWM , откуда г ±а1пЦ. Группа элементов И 6, сумматор 10 и реверсивный счетчик 8 образуют второй перемножитель, работа которого описывается выражением где г 2 - число импульсов, поступивших с выхода сумматора 10 при подач на входы группы элементов И 6 г импульсов. Импульсы с выхода сумматор 10 поступают через умножитель 11, заданяций показатель степени, на вхо реверсивного счетчика 8. Реверсивны счетчик 8 также может работать в режиме сложения или вычитания. Число у в счетчике 8 определяется из выражения t Jp-d22, jn это уравнение аналогично урав(4), получим: §Г Е dr. у а С учетом (12) () Следовательно, fXtk.1 ГЛО-, (-j-) ,(18) где m и k - масштабные коэффициенты, Р - показатель степени. Сравним предлагаемое устройство и прототип по функциональным возможностям и точности. Частота входных импульсов в предлагаемом устройстве может быть равна максимальной рабочей частоте элементной базы, и необходимо принимать дополнительные меры по ее снижению, которые в прототипе кро-, ме увеличения аппаратурных затрат приводят к существенному увеличению времени преобразования. Наличие масштабирующих коэффициентов m и k, (формула 18) существенно увеличивает по сравнению с прототипом функциональные возможности предлагаемого устройства при использовании его для линеаризации различных таблично заданных функций. Путем коммутации только некоторых связей между блоками предлагаемого устройства можно вычислять функции вида 1пх и , причем результат вычисления во всех случаях будет фиксироваться одним и тем же счетчиком. Это упрощает индикацию результата вычисления. Точность в предлагаемом устройстве повышена по сравнению с прототипом за счет.использования для реализации выражений (2) и (13) перемнржителей на сумматорах. Погрешность такого перемножителя не превышает при постоянном управляющем коде 0,5 единицы младшего разряда, в то время как погрешность используемых в прототипе двоичных умножителей связана с числом разрядов вырс жением А Зп+7 18При переменных управляющих кодах погрешности этих устройство пропорционально возрастают. Аналитических выражений для их определения пока не, получено.

51070546.

Погрешности предложенного устрой-1о единиц младшего разряда. Погрешства и прототипа исследовались пу-ность предлагаемого устройства для

тем моделирования их работы на цифро-тех же случаев изменялась от 0,5 до

вой вычислительной машине. Погрешнос-3 единиц младшего разряда. С увелити прототипа исследовались для слу- чением числа разрядов погрешность

чая, когда вместо схемы сложения-вы- 5вычисления и в прототипе и в .предлачитайия импульсов включена схемагаемом устройстве возрастает, с

вычитания количества-импульсов. Тог-уменьшением числа разрядовснижаетда погрешность прототипа минимальнася. Однако следует отметить, что в

и при , р 1 для одних режимовизвестных устройствах эта погрешность

работы составляла 2-4- единицы млад- 10возрастает быстрее, чем в предлагаешего разряда, для других достигаламом.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, первую и вторую группы эле.ментов И, элемент ИЛИ и элемент И, первый йход которого соединен с выходом генератора импульсов, раэрядные выходы второго и третьего реверсивных счетчиков подключены соответственно К первым входам элементов И первой и второй групп, отличанГщийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления функций In х и 2 и повышения точности, в него введены первый и второй сумматоры и умножитель, выход которого соединен с информади онным входом третьего реверсивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входам элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с первым входом преобi разователя, выход первого сумматора подключен к информационным входам первого и второго реверсивных счетчиков, второй вход преобразователя соединен с установочным входом перво го реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И.