Устройство для вычисления квадратного корня Советский патент 1984 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и мо жет быть использовано для аппаратурной реализации операции вычисления квадратного корня числа в различных системах автоматики, управления и в специализированных вычислительных устройствах. Известно устройство для вычисления квадратного корня числа, содержа щее регистры, счётчики, блок сравнения, сумматоры и логические элементы lj. Однако это устройство является сложным. Наиболее близким техническим реше нием к данному являетс)ч устройство, содержащее входной и выходной регист ры, схему сравнения, блок возведения в квадрат, генератор тактовых импуль сов, причем вход входного регистра соединен с входом устройства, выход входного регистра соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом блока возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом выходного регистра и выходом устройства 2J . Однако указанное устройство не обеспечивает достаточного быстродейст ВИЯ вычисления в системах обработки информации, работающих в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повьппение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее входной регистр, выходной регистр, схему срав нения, блок возведения в квадрат, генератор тактовых импульсов, причем входы входного регистра соединены соответственно с информационными входами устройства, выходы входного регистра соединены соответственно с вхо дами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с выходами блока возведения в квадрат, входы которого сое динены соответственно с выходами выходного регистра и выходами устройства, введен регистр сдвига, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра сдвига, выходы которого соединены соответственно с тактовыми входами в ходкого регистра, информационные входы которого соединены с выходом схемы сравнения, информационный вход регист ра сдвига соединен с установочным входом устройства. На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. Устройство для вычисления квадратного корня чисел содержит выходной регистр 1, блок 2 возведения в квадрат, схему 3 сравнения чисел, входной регистр 4, регистр 5 сдвига, генератор 6 тактовых импульсов. Устройство работает следующим образом. Работа устройства рассмотрена на примере извлечения корня из восьмиразрядного двоичного числа 11000100 (196 - в десятичной системе счисления) , В исходном состоянии на выходах регистра 5 сдвига установлен единичный потенциал, выходной регистр 1 установлен в О. Постоянно подающиеся на тактовый вход регистра 5 сдвига импульсы с выхода генератора 6 тактовых импульсов не вызывают изменения состояния устройства, так как на информационном входе регистре 5 сдвига присутствует уровень 1. Установочный импульс, равный по длительности периоду повторения импульсов генератора 6 тактовых импульсов, поступает на логический вход регистра 5- сдвига и с приходом импульса с выхода генератора 6 тактовых импульсов устанавливает на выходе первого разряда регистра 5 сдвига нулевой потенциал. Нулевой потенциал удерживается в течение одного периода следования тактовых импульсов. Этот сформированный на выходе первого разряда регистра 5 сдвига импульс воздействует на S-вход триггера старшего разряда выходного регистра 1 и устанавливает его в состояние 1. Сигнал с выходов выходного регистра 1 (код 1000) поступает на блок 2 возведения в квадрат и затем на схему 3 сравнения чисел, где сравнивается с входным числом. Если входное число меньше полученного, на выходе схемы 3 сравнения устанавливается уровень О, если больше - уровень 1 (в данном примере входное число больше вычисленного, и на выходе устанавливается уровень 1). Выходной сигнал схемы 3 сравнения чисел подается на S-входы всех триггеров выходного регистра 1, однако сигнал запишется только в тот триггер, в котором на С-входе присутствует тактовый импульс - изменение уровня из нулевого в единичный. Следовательно, 1 записана только в триггере старшего разряда выходного регистра 1 . В приведенном примере запись логического уровня в триггер выходного регистра 1 происходит при изменении уровня сигнала на С-входе из О в 1, следовательно, задний фронт импульса на выходе первого разряда регистра 5 сдвига запишет 1 в триггер старшего разряду вькодного регист ра 1 . С приходом второго тактового импульса,с выхода генератора 6 тактовых импульсов уровень установится на выходе второго разряда регистра 5 сдвига и процесс вычисления повторится, однако старший разряд выходного регистра 1 остается значащим (в приве деннс1М примере вычисление производится для числа 1100). Процесс вычисления повторяется до окончания импульса на выходе последнего разряда регистра 5 сдвига, после чего в выходном регистре 1 записан искомый результат 1110. Устройство переходит в ждущий режим до прихода следующего установочного импульса. Работа устройства для вычисления квадратного корня чисел описана для полного цикла вычислений. Использование схемы 3 сравнения чисел, вырабатывающей дополнительный сигнал при равенстве чисел, позволяет сократить время вычисления результата. Максимальное число тактов равно числу п разрядов регистра 1. Время вычисления определяется быстродействием блока 2 возведения в.квадрат и схемы 3 сравнения и равно (tj+ t«) , где ti- время возведения в квадрат; tj - время задержки схемы сравнения чисел. Таким образом, устройство для вычисления квадратного корня обеспечивает уменьшение времени вычисления квадратного корня чисел, причем снижаются аппаратурные затраты (блок управления устройством заменен сдвигающим регистром).

г)

д)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ, содержащее входной регистр, выходной регистр, схему сравнения, блок возведения в квадрат, генератор тактовых импульсов, причем входы входного регистра соединены соответственно с информационными входами устройства, выходы входного регистра соединены соответственно с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены соответственно с выходами блока возведения в квадрат, входы которого соединены соответственно с выходами выходного регистра и выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введен регистр сдвига, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра сдвига, выходы которого соединены соответственно с тактовыми входами выходного регистра, информационные входы которого соединены с выходом схемы сравнения, информационный вход регистра сдвига соединен с установочным входом устройства.

ж)

«; ) )

иг.2