Устройство для вычисления полинома Советский патент 1984 года по МПК G06F17/10 G06F7/544 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных модулей, включаемых в состав вычислительных систем, для работы с функциями комплексной переменной. Изйестно устройство для вычисления значений полинома, содержащее блок управления, регистр аргумента и блок арифметический в виде реверсивного счетчика, трех вычитающих счетчиков и делителя частоты f 1 J. ОдHaKOjприменяя известное устройство, невозможно выполнить отдельные арифметические операции. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первыми входами арифметического блока, блока памяти и первого регистра, первые выходы блока памяти и первого регистра соединены соответственно с вторым и третьим входами арифметического блока С2. Данное устройство характеризуется невозможностью вычисления значения полинома комплексной переменной, Что существенно снижает область его Применения. Целью изобретения является распшрение класса решаемых задач за счет дополнительной возможности вычисления значения полинома от комплексного аргумента. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления полинома, содержащее блок управления первьй регистр, блок памяти и арифметический блок, первый вход которог соединен с первым выходом блока упра ления, втброй и третий выходы которо го соединены с входами соответственн блока памяти и первого регистра, выходы блока памяти и первого регистра соединены соответственно со вторым и третьим входами арифметического блок дополнительно введены счетчик степен схема сравнения и со второго по девй тый регистры, причем выходы с четвер того по шестой блока управления соед нены соответственно с входами счетчи входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом счетчика степени, вход запуска устройства и выход схемы сравнения соединены соот ветственно с первым и вторым входами блока управления, выходы с седьмого по двенадцатый которого соединены с управляющими входами соответственно с третьего по девятый регистров, информационные входы которых соединены сооРветственно с выходом девятого регистра, первым, вторым, третьим,четвертым, пятым и шестым вьпсодами арифметического блока, входы с четвертого по десятый которого соединены с выходами соответственно со второго по восьмой регистров. Блок управления содержит генератор импульсов, группу злементов И, счетчик, дешифратор и коммутатор, причем первый вход блока управления соединен с входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов И группы, вторые 1: третьи входы и выходы которых соединены соответственно со вторым входом блока управления, первым выходом дешифратора и входом счетчика, выход которого соедин гн со входом коммутатора, второй аыход которого соединен со входом коммутатора, выходы с первого по тринадцатый соединены с соответствующими выходами блока управления. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - блоксхема блока управления и арифметического блока. Устройство для вьтисления полинома содержит блок 1 управления, арифметический блок 2, блок 3 пяыяти, регистр 4, счетчик 5 степени, схему 6 сравнения, регистры 7-14. Блок 1 управления содержит генератор 15 импульсов, группу 16 злементов И, счетчик 17, дешифратор 18 н коммутатор 19. Арифметичес:кий блок 2 содержит блок 20 синхрони;-1ации, содержащий счетчик и распреда;елитель импульсов, мультиплексор 21, регистр 22, сумматор 23, регистр 24 и демультиплексор 25. В основу работы устройства положен гшедующий алгоритм. Пусть необходимо вычислить значение полинсма ( ( когда переменная z является комплексной величиной г- ЗУПриведенное выражение запишем в о виде суммы двух частей, в одну из которых входят слагаемые вещественной чарти полинома (1), а в другой слагаемые мнимой части. l l AnlVJf nl VilEn iHV.r-. () Е f /I i i-l/ n-T n -..-,E,,.(./...... 2Л) (21 где jF X + jy; Vir- () (xF.E,), откуда E, .ve, Продолжая вычисления таким же образом, можно показать, что E..H.i)(),.,п Е„.,,.,; Следовательно, любой последующий эле мент степенного ряда легко вычисляе ся через предыдущие: ,(x..F..; ( Выражения (2), (3), (4) положен в основу работы устройства. Функци нальное назначение входов и выходо блока 1 управления следующее. Первы вход предназначен для запуска усустройства, второй выход соединен с выходом схемы 6 сравнения и предназначен {щя сигнализации блока управления о том, что значение показател степени слагаемого полинома на данн шаге вычисления равно значению О первый выход блока управления соедк иен с арифметическим блоком 2 для е запуска, второй, третий, пятый, сед мой, восьмой, девятый, десятый, оди надцатый, двенадцатый, тринадцатый выходы соединены соответственно с блоком 3 памяти, первым 4, вторым 7 третьим 8, четвертым 9, пятым 10, шестым 11, седьмым 12, восьмым 13, 4 А вятым 14 регистрами для запуска на прием и вьщачу информации, четвертый выход соединен со счетчиком степени 5 для вычитания единицы и организации цикла, шестой выход соединен со схемой сравнения для вьдачи сигнала сравнения. Второй, третий, четвертьи, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый. десятый входы арифметического блока 2 c-.. „„„.„, подключены к блоку 3 памяти, первому 4, второму 7, третьему 8, четвертому 9, пятому 10, шестому 11, седьмому 12 и восьмому 13 регистрам для приема информации, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы соединены с четвертым 9, пятым 10, шестым 11, седьмым 12, восьмым 13 и девятым 14 регистрами для выдачиИнформации результатов вычисления, действительной и мнимой частей полинома. Выход девятого регистра 14 соединен со вторым входом третьего регистра 8 и предназначен для пересылки значения действительной части полинома на каждом шаге работы. Выход счетчика степени 5 соединен с вторым входом блока 6 сравнения для передачи информационного состояния счетчика о значении показателя степени слагаемого полинома. Блок 3 памяти предназначен для хранения коэффициентов полинома А /1, А , АП . Регистры 4 и 7 предназначены для хранения значений переменных УС и у соответственно и представляют из себя параллельные регистры. , Счетчик 5 степени предназначен для считьшания числа управляющих сигналов, т.е. шагов вычисления, на каяздом из которых вычисляется определенное слагаемое полинома. В качестве его используется вычитающий , счетчик с последовательным переносом, Схема 6 сравнения предназначена для сравнения цифровых кодов двух чисел, одно из которых является информационным состоянием счетчика степени 5, а второе - установленным значением О. В качестве схемы сравнения можно использовать комбинационные вентильные схемы. Регистры 8-14 предназначены соответственно для хранения текущих значений переменных Е-, их произведений хЕ-, ур. действительных и мнимых частей и разности хЕ;- ур; В качестве регистра могут использоваться любые последовательные регистры. Устройство функционирует следующим образом. 5 Перед началом работы в блок 3 па мяти заносятся значения коэффициентов А, А,,..., Af полинома, в первый 4 и второй 7 регистры заносятся соответственно значения х и в счетчик 5 - значение п показател степени, в седьмой регистр 12 - зна чение Ар, в третий регистр 8 - значение 1, остальные регистры обнуляются , По сигналу Пуск блок 1 управления начинает вырабатывать управляющие сигналы, по которым в цикле вычисления i-ro слагаемого полинома сначала вычитается единица из содер жимого счетчика степени 5, затем значение X первого 4 регистра и содержимое Е. третьего регистра передаются в арифметический блок 2, г происходит их умножение. После этог полученный результат г посылается в пятый регистр 10. В следующем такте по сигналам блока 1 управления значения : второго регистра 7 и содержимое F- третьего регистра 8 выбираются в арифметический блок 2, где вычисляется произведение s yF, которое затем заносится в шестой регистр 11. Далее значения г и S из регистров 10 и 11 передаются в арифметический блок 2, где происходит ик вычитание, т.е. нахождение Е . s. Значение,Е заносится в девятый регистр 14. Тем же образом вычисляется мнимая часть i-ro слагаемого полинома. По сигнала блока 1 управления содержимое первого 4 и четвертого 9 регистров по сыпаются в блок 2, где вычисляется произведение Г- xF , которое затем заносится в пятый регистр 10. После этого содержимое второго 7 и третьег 8 регистров посыпаются в арифметический блок 2, где вычисляется про иэведение s - уЕ. которое записывается в шестой регистр 11. Затем содержимое пятого 10 и шестого 11 регистров посылаются в арифметически блок 2, где происходит их сложение, т.е. нахождение F. г 8 .Результат F заносится в четвертый регистр 9. Осуществляется перезапись содержимого Е. девятого регистра 14. в третий регистр 8. Для вычисления действительной и мнимой частей полинома комплексной 003 6 переменной с учетом i-ro слагаемого блок 1 управления вырабатывает управляющие сигналы, по которым сначала извлекаются значения А из блока 3 памяти и значение Е из третьего регистра 8 в арифметический блок 2, где вьгаисляется произведение А«Е,, после чего в арифметический блок :заносится содержимое седьмого регистра 1 2 и происходит суммирование,, т.е. вычисление КеФ-(2) полинома 1-ой степени на данном шаге, которое записывается в седьмом регистре 12. Затем в арифметический блок 2 посылаются значения А, из блока 3 памяти и FJ из четвертого регистра 9, где происходит их умножение , после чего заносится содержимое вось-. мого регистра 13 и происходит сложение. Результат (г( заносится в восьмой регистр 13. Затем по очередному сигналу блока 1 управления в блоке 6 сравнения происходит анализ содержимого счетчика степени 5 с значением О, Если содержимое счетчика степени 5, не равно нулю, то блок 1 управления вновь начинает вырабатывать управляющие сигналы, по которым вновь вычитается единица из содержимого счетчика степени 5 и весь цикл вычислений повторяется до тех пор, пока блок 6 сравнения не выработает сигнал, что содержимое счетчика степени 5 равно нулю, т.е. вычислено п-ое слагаемое полинома. После этого работа устройства прекращается. Вычисление, значения действительной и мнимой части полинома хранятся соответственно в седьмом 12 и восьмом 13 регистрах. Для вычисления значения полинома, когда z X, т.е. для реализации ал-, горитма, по которому работает прототип, достаточно перед пуском устройства занести значения О во второй регистр 7 и запустить устройство. В результате получим действительное число в седьмом регистре 12, которое является значением полинома. Таким образом, устройство позволяет вычислять полином, когда переменная имеет действительное значение, но и когда переменная - комплексная величина.

(Риг. 1

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛИНОМА, содержащее блок управления, первый регистр, блок памяти и арифметический блок, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй п третий выходы которого соединены с входами соответственно блока памяти и первого регистра, выходы блока памяти и первого регистра соединены соответственно с вторым и третьим входами арифметического блока, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет возможности дополнительного вычисления значения полинома от комплексного аргумента, в него введены счетчик степени, схема сравнения и со второго по девятый регистры, причем выходы с четвертого по шестой блока управления соединены соответственно с входами счетчика степени, второго регистра и первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом счетчика степени, вход запуска устройства и выход с.хемы сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, выходы с седьмого по тринадцатый которого соединены с управляющими входами соответственно с третьего по девятый регистров, информационные входы которых соединены соответственно с выходом девятого регистра, первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами арифметического блока,входы арифметического блока с четвертого по десятый соединены с выходами соответственно с второго по восьмой регистров. (Л 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор импульсов, группу элементов И, счетчик, дешифратор и коммутатор, причем первый вход блока управления соединен с входом запуска генератора пульсов, выход которого соединен с пер00 выми входами элементов И группы, вторые и третьи входы и выходы которых соединены соответственно с вторым bo входом блока управления, первым выходом дешифратора и входом счетчика, выход которого соединен с входом деиифратора, второй выход которого соединен с входом коммутатора, выходы с первого по тринадцатый соединены с соответствующими выходами блока управления .

15

IS

L

г

19

PU9.Z

Фий.У