Вычислительное устройство Советский патент 1984 года по МПК G06F7/556 

вторым входам вычитателя и пятого элемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сброса второго триггера, выход генератора опорной частоты подключен к третьему

входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора .

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй счетчики, :первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счет-; чика соединен с импульсным входом i-ro элемента И первой группы,где 1-количество разрядов первого и вто. рого счетчиков,потенциальный вход которого подключен к выходу стасянего разряда второго счетчика,выходы элементов И первой, и второй групп соединены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ,о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения функций вида 1Г к-х И ч, и снижения аппара - - , Ъ тпо :Турных затрат,В него Дополнительно :введены реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго ;элемента ИЛИ соединен с первЕлт вхо1деал первого и второго элементов И, I выходы которых подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам .реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом выЧитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счет-, чика, вход управления устройства соединен с установочным входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы, $ импульсный вход которого подключен $ к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу установки .второго триггера, прямой выход кото- 5 (рого соединен со вторым входом третьего элемента И и с первым входом э четвертого элемента И,выход которого : /подключен ко второму входу треть вго X) элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента и; третьим входом третьего элемента И и первым о: входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу {Четвертого элемента ИЛИ, выход котоiporo соединён с информационным входом второго счетчика, выход первого . элемента ИЛИ подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четjsepToro элемента ИЛИ,прямой зыход Iпервого триггера соединен со вторыми Iвходами первого,четвертого и шестого элементов И и через формирователь импульса с управляющи ш входгми перjBoro и второго счетчиков, информациюнный вход устройства подкл йчен ко

Изобретение относится к автомати ке, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых систем управления, в качестве специализирова ного вычислителя, входящего в соста устройств., автоматики, управления и контроля. Известно яастотно-импульсное устройство для возведения в степень содержащее двоичный делитель, схему выделения периода, схему управления умножитель, два реверсивных счетчика схемы и и ИЛИ, счетчик степени, ключи набора возводимой степени l. Недостатком устройства является его сложность и невозможность воспроизведения функции вида U kx Наиболее близким rio технической сущности к предлагаемому вычислител ному устройству является устройство для воспроизведения степенной зависимости у цифровым регулируемы показателем, содержащее информацион ный вход, первый, второй, третий, четвертый,и пятый счетчики, регистр управляющего кода, схему сравнения кодов, первую и вторую группы элеме тов И, первый и второй элементы ИЛИ счетчик-делитель. I Однако известное устройство воепроизводит только функции с целочислеиным показателем степени,и не воспроизводит функции вида u.K.x«b,y, К недостаткам этого устройства этносятся также большие аппаратурные эатраты. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей за счет воспроизведения функций |Видаи«к.х и снижение аппаратурных затрат., Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство, содержащее первый и второй счет чики, первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счётчика соединён с импульс ным входом i-ro элемента И первой группы, где i-количество разрядов первого и второго счетчиков, потенциальный вход которого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ, введены дополнительно реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно ,к вычитаквдему и суммирукхчему входам реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход KOTOjJoro подключен к информационному входу первого счетчика, вход управления устройства соединен с установочным входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы, импульсный вход которого лодключен к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу установки второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента И, третьим входом третьего элемента И и первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с инфс рмационным входом fffoporo счетчика, выход Первого элемента ИЛИ подключен к первому вхо ду шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера соединен со вторым входами первого, четвертого и шестого элементов И и через формировател импульса с управлягацими входами первого и второго счетчиков, информационный вход устройства подключен ко вторым входам вычитателя и пятог элемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сброса второго триггера, выход генератора опорной частоты подключен к третьему входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора На фиг, 1 представлена структурная схема вычислительного устройства на фиг. 2 - структурная схема вычитателя. вычислительное устройство содержит информационный вход 1 устройства управляющий вход 2 устройства, ревер сивный счетчик 3, первый и второй счетчики 4 и 5, первую и вторую груп пы элементов И 6 и 7, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 8-11, первый,в торой, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 12 - 17, первый и второй триггеры 18 и 19, вычитатель 20 с вторым 21 и первым входами 22 и выходом 23, генератор опорной частоты 24, формирователь 25 импульса, коммутатор 26 с первой и второй группами входов 27 и 28, установочные входы второго счетчика 29. Вычитатель (фИг. 2) содержит О -триггер 30 и элемент ИЛИ 31. Работа импульсного вычитателя поясняется временными диаграммами (фиг. 2). Вычислительное устройство работает следующим образом. В начальном состоянии триггеры 18 и 19, реве:рсивнЬ1й счетчик 3, счет чики 4 и 5 находятся в нулевом состоянии . Импульсная входная последовательность X, поступающая на вход 1 через элемент И 16 и элемент ИЛИ 11, поступает на информационный вход счетчика 5. После поступления на вход устройства гпо импульсов (щ коэффи«иент пересчета счетчиков 4 и 5), iсчетчик 5 вновь обнуляется, на переполнения счетчика 5 поступает импульс переполнения, который Iустанавливает триггер 19 в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 19 разрешает прохождение импульсов через элемент И 14 и элемент ИЛИ 10, на информационный вход счетчика 4. В счетчике 5 формируется текущее значение числа X, , которое с учетом пропуска первых т, импульсов связано с входной импульсной последовательностью X следующим соотношениемX. X-Vtio . (1) Счетчик 5 разрядными выходами управляет двоичным умножителем частоты, состоящим из счетчика 4, группы элементов И 6 и элемента ИЛИ 8. ПриращениесЗу импульсной последовательности у, поступающей на счетный вход счетчика 4 с вы1сода 23 вычитателя 20 через элемент И 14 и элемент ИЛИ 10, вызывает на выходе элемента ИЛИ 10 приращениеdz импульсной последовательности 2 . Однако приргицение }у импульсной последовательности у определяется разностью приращений d х и dz импульсных последовательностей X и Z соответственно dysdx -dz . (3) Из выражений (2) и (3) Подставив в выражение (4) значение X, из выражения (1), получим dy4° i Проинтегрировав выргикение (5) с учетом пределов интегрирования, получим текущее значение числа у в счетчике 4 Ч с 1 -moln Окончательно г« о-е„: 6 это же время управляющим сигналом с выхода триггера 18 на выходы коммутатора 26 передается с первой группы входов 27 код числа а .Выходы коммутатора управляют двоичным умножителем частоты,состоящим из счетчика 4,группы элементов 7 и элемента ИЛИ 9. Приращение A импульсной последовательности у поступайяцей на счетиый вход счетчика 4, вызывает на выходе элемента 9 приращение Jifi импульсной последовательности У| ,где т 2 , причем п - количество разридов . (выходов) коммутатора. Импульсная последовательность и, через элемент И 13 Поступает на суммирующий вход реверсивного счетчи ка 3. Проинтегрировав выражение (8) и подставив значение У из выражения (7),можно записать значение числа у, в реверсивном счетчике 3 .fj-. По окончании импульсной последовательности X науправляющий вход 2 устройства поступает управляющий импульс, который устанавливает триггер 18 в единичное состояние. При переходе триггера 18 из нулевого в единичное состояние на выходе формирова теля 25 импульса появляется короткий импульс, который обнуляет счетчик 4 и записывает в счетчик 5 с установоч ного входа 29 код числа Пд. После установки триггера 18 в единичное состояние управляющий сигнал на входе коммутатора 26 меняется и на выходах коммутатора 26 устанавливается код числа Ь, записанный на второй группе входов 28. Далее работа устройства происходи следующим образом. От генератора 24 импульсная после довательность Уг элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 поступает на вход счетчика 4. Приращение dg импульсной последовательности 2 вызывает на выходе .элемента ИЛИ 8 приращение du имлульс Ьой последовательности и , поступающей через элемент И 17 и элемент ИЛИ 11 на информационный в.ход счетчика 5.. На разрядных выходах счетчика 5 устанавливается управлякхций код двоичного умножителя, состоящего из счетчика 4, группы элементов И 6 и элемента ИЛИ 8. Приращение и равно

U

«-STo y

(10)

Проинтегрировав выражение (10) с |Учетом пределов интегрирования получим текущее значение числа и

в счетчике 5

.(J Спи

(11)

По Пpиpгш(eниedq, последовательности ij{ одновременно выэ1Ь1вает приращейие ч импульсной последовательности V на выходе элемента ИЛИ 9 Jv.a.. Импульсная последовательность V -. поступает через элемент И 12 на вычи-. .тающий вхо4 реверсивного счетчика 3. 6

,(хГъ

(19)

Ж№

Поскольку числа ot а и Ь константы/ то выражение (19) .можно записать в следующем виде:

а/Ь

(20)

U«K.X При поступлении на вход реверсивного счетчика 3 количества импульсов, равного числу ij, , зафиксированному ранее согласно выражению (9) в реверсивном счетчике 3, реверсивный счетчик 3 обнуляется и сигналом с выхода обнуления этого счетчика.триггер 19 устанавливается в нулевое состояние, которое запрещает дальнейшее поступление импульсной последовательности генератора 24 через элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 4. В этот момент процесс вычисления закончен. Окончательно проинтегрировав выражеЬйе (12) с учетом пределов интегрирования, получим. Ь I т,4г). 1,ЧаНайдем tjj из выражения (14) т, 2V4t Подставив выражение (15) и (11) получим р„ U т. Ч С и - i - - По Ъ то Подставив выражение (17) значение |J4 из выражения. (9) , получим знаение числа U , зафиксированное в счетчике 5 по окончании вычисления f-««4 где КгПо/пв. В счетчике 4 после окончания вычислений фиксируется число 1(,. С учетом вьфаженнй (15) и (9) можно записать . .. о . (21) Таким образом, введение в состав устройства указанных узлов и изменение связей позволяет вычислять функции вида U К- и у.,Нп1оСм

. .. и снижает аппаратурные затраты.

Технико-экономические преимущества предлагаемого вычислительного устройства по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, следующие. Во-первых, предлагаемое вычислительное устройствр реализует степенную функцию с любым показателем степени, в то время

как базовый объект способен возводить только в целую степень. Во-вторых, помимо воспроизведения степенной функции, предлагаемое устройство дополнительно воспроизводит логарифмическую зависимость, В-третьих, уменьшаются аппаратурные затраты. Согласно расчету предлагаемое изобретение позволяет уменьшить относительно базового объекта себестоимость на 12,8% за счет комплектующих ;изделий.