Цифровой масштабный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06F7/548 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, более конкретно к цифровым масштабным преобразователям, используемым в измерительно-вычислительных системах, например в системах для регистрации спектров в ядерной физике (понятие спектр в ядерной физике близко к понятию гистограмма), и предназ начено для решения .задачи масштабного преобразования значений целой величины, соответствующих некоторой исходной равномерной шкале, в значения, соответствующие сжатой шкале разные точки которой могут соответствовать одинаковому или..разному количеству точек исходной шкалы, с коэффициентами преобразования, являющимися степенью числа два. Известен цифровой масштабный пре образователь, содержащий регистр дл приема значения преобразуемой величины (аргумента), блок для определен номера интервала значений преобразу емой величины, два шифратора констант и блок для сложения и умножения, включающий в ребя узел управле ния, узел поочередного вьщеления разрядов множителя, регистр сдвига множимого, накапливающий сумматор со входным коммутатором С Недостатком этого преобразовател является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является преобразователь, содержащий узел маскирования, входной и выходной сдвигатели, дешифратор, сумматор и -два коммутатора, информационные входы ВХОДНОГО двигателя и узла мас кирования служат для подачи значени преобразуемой величины, управляющий вход входного сдвигателя, вход маски в узле маскирования и информа ционные входы обоих коммутаторов сл жат для подачи контстант, входы сумматора соединены.с выходом первого коммутатора и выходного сдвига теля, у которого управляющий вход соединен с выходом второго коммутатора, а информационный вход - с выходом узла маскирования, выход дешифратора соединен с управляющими входами коммутаторов. Кроме того, преобразователь содержит .также инкрементор (дополнительный сумматор) , установленный между выходом входного сдвигателя и вхоДом деишфратора, и дешифратор нуля, у 8 которого вход соединен с выходом узла маскирования, а выход - с входом добавления 1 в инкременторе /, Недостаток известного устройства заключается в том, что при числе интервалов шкалы, большем одного возможны погрешности преобразования, если преобразуемое число равно целой степени числа два. Целью изобретения является упрощение преобразователя и повьщгение точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два. Поставленная цель достигается тем, что в цифровом масштабном преобразователе, содержащем входной и выходной сдвигатели, блок маскирования, дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования, управляющие входы которых соединены с входами соответственно двоичного порядка длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя, входы опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходом дешифратора, выход блока маскирования соединен с информационньт входом выходного сдвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выходы первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами сумматора,выход которого соединен с выходом преобобразоватеЛя, вход дешифратора соединен с выходом входного сдвигателя. На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 диаграмма соответствия исходной и сжатой шкал. Цифровой масштабный преобразователь (фиг.1) содержит входной сдвигатель 1, дешифратор 2, коммутаторы 3 и 4, блок 5 маскирования, выходной сдвигатель 6, сумматор 7, входы 8-13 преобразователя. Для повьш1ения быстродействия преобразователь может быть выполнен однотактным. В этом случае связи показанные на чертеже, будут потенциальными. Все блоки преобразователя могут быть выполнены извесТ ными способами. Блок 5 маскирования выполнен, например, по схеме логического поразрядного умножения и содержит на бор элементов И, по одному элементу И на каждый разряд преобразуемо величины X и маски М, подаваемых н входы 9 и 11 блока 5 соответственно. Кроме того, блок 5 может содер жать также регистр с входным набором элементов И. Преобразователь работает следую щим образом. Перед началом работы на входы 10-13 преобразователя подаются кон станты, которые сохраняются на этих входах постоянно в процессе масшта ного преобразования потока величин X, подаваемых на входы 8 и 9. Эти константы, представляюпще собой параметры сжатой шкалы, определяются предварительно в соответствии с диаграммой на фиг.2 следующим обра ЗОМ. 4 Исходная равномерная шкала Х,на которой отложены исходные значения О ; X X мех к с предварительно разбивается на равгные соприкасающиеся интервалы значений, имекнцие длину L, равную целой степени числа два. 2 , (2) где п -целое, п 1. Эти интервалы имеют номера i 0, 1, 2,...р (3) Начальным точкам этих интервалов исходной шкалы соответствуют значения х,- ..,.1 а конечным точкам I iv и и значения х i, fAOIKC 1,«ин - Li ,«с.кс , )Для каждого i-го, интервала исх ной шкалы X предварительно задают шаг h сжатия, равный целой степен числа два. где К О, 1, 2, 3,... 284 Исходная шкала X преобразуется в заданную сжатую шкалу Y на которой отложены преобразованные значенияVi Y Y - («с О ИЛИ 1. Например, Каждому i-му интервалу значений исходной шкалы X соответствует i-й интервал значений сжатой шкалы Y, имеющий длину f,- , . Эти интервалы значений сжатой шкалы также являются соприкасающимися. Каждый i-й интервал значений сжатой шкалы определен точкой начала интервала, соответствующей значению Y; .,., и точкой конца этого м ИН„ интервала, соответствующей значению Y.. При этом имеет место равенство i. Значения, соответствующие точкам начала (i+1)-ro интервала сжатой шкалы,предварительно вычисляются с учетом формулы (3) по формуле У. iV + (foi .MMH 1,МИН tl при . ,мин МИМ где Y: Максимальное количество (р+1) интервалов разбиения шкал фиксировано и равно количеству констант, которые могут быть поданы одновременно на входы каждого из коммутаторов 3 и 4. Сжатую шкалу задают константами , К, М, и константами Y Y- /.иКонстанты п и К определяются из ормул (2) и (6): п 1о§21 К. log Двоичная маска М определена форулойМ L - 1 2 - 1 (13) и ее двоичный код имеет вид М 0...01...1, (14) где количество единиц, расположенных подряд, начиная с младшего разряда, равно п.

Y;

Константы К,

задаются для

всех интервалов. Эти константы и константы п и М определяются предварительно, например, при помощи ЭВМ и до начала работы преобразователя вводятся во внешний источник констант (не показан), подключенный к входам 10-13.

Таким образом, в процессе работы преобразователя на входы 10 сдвигателя 1 постоянно подана константа п сдвига, определенная формулой (11)i на входы 11 блока 5 - двоичная маска М, определенная формулой (13), на входы 13 кЛстанты К. для всех интервалов, определенные формулами (12); на входы 12-. константы 4 ..,.. для всех инд,МИН ftn

тервалов, определенные формулой viU)

Очередное.исходное целое двоичное число X, соответствукядее исходной шкале, поступает на вход 8 сдвигателя 1 и на вход 9 блока 5 маскирования. Сдвигатель 1 сдвигает число X на п paзpяJ5oв вправо, после чего на его выходах образуется двоичный код номера i интервала

i X . 2 (15) что эквивалентно вьшолнению операции деления целых .1 часть частного г-, ъ На выходах блока 5 маскирования образуется величина (i7) Лх хЛМ, где Л -.знак поразрядного логического умножения. Эта операция маскирования в данном случае эквивалентна операции взятия остатка по Модулюдх X nrad L. (16)

Дешифратор 2 преобразует двоичный код номера i в один из сигналов управления коммутаторами 3 и А.По i-му сигналу, поданному на управляющие входы коммутаторов 3 и 4, на выход коммутатора 4 пропускается константа К:., а на выход коммутатора 3 - константа :/. ........ Далее

1|(ИИГ1

константа Ki поступает в качестве константы сдвига на управляющие входы сдвигателя 6, который сдвигает на К- разрядов вправо число дх, поступившее с вькодов блока 5 маскирования ,

-К.

ДУ 4Х2

(49)

что эквивалентно операции деления це1лых

lU

(20)

ЛУ

ДУ

т.е.

- целая часть частного

Сумматор 7 вычисляет искомое гобразова

преобразованное значение у соответствующее сжатой шкале Y

(21)

Л а

i. При этом слагаемое f поступает на вход сумматора 7 с выходов коммутатора 3, а слагаемое йу - с выходов сдвигателя 6. При поступлении очередного исходного числа X на входы 8 и 9 описанный процесс масштабного преобразования повторяется. Исключение погрешности преобразования обеспечивается тем, что вход дешифратора 2 соединен с выходом сдвигателя 1 непосредственно, а не через инкрементор, как это сделано в прототипе. Это позволяет также упростить устройство (исключены инкрементор и дешифратор нуля).

ЦИФРОВОЙ МАСЖАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной и выходной сдвигатели, блок маскирования , дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования управляющие, входы которых соединены с входами соответственно двоичного порядка длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя,входы опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого .соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходом дешифратора, выход блока маскирования соединен с информационньш входом выходного сдвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора,выходы первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами i сумматора, выход которого соединен с выходом преобразователя, отли(П чающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повьш1ения точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два, вход деш