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

1 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных специализированных вычислителях Известно устройство, содержащее распределитель импульсов, вход кото рого соединен с входом устройства, блок вычитания, на первый вход кото рого подключен первый выход распределителя импульсов, делитель частот на три, вход которого соединен с вы ходом блока вьиитания, два управляе мых делителя частоты, включенных последовательно, на вход первого управляемого делителя подключен выход делителя частоты на три, а выхо второго управляемого делителя часто ты соединен с первьм входом элемента ИЛИ, на второй вход которого под ключен второй выход распределителя импульсов, два счетчика импульсов, суммирующие входы KOTOfMx соединены между собой, с вторьм входом блока вычитания и с выходом элемента ШШ, выходы первого счетчика импульсов подключены к управляющим входам первого управляемого делителя часто ты, а выходы второго счетчика импул сов подключены к управляюи№1м входам второго управляемого делителя частоты l . Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности (может только извлекать корень третьей степени) и сложность (содержит такие сложные элементы, ка управляемые делители частоты). Наиболее б.лизким по технической сущности к предложенному является устройство для извлечения корня, содержащее первый триггер, и второй элементы И, на вторью входь которых подключены соответственно единичный и нулевой выходы первого триггера, вход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И « с информационным входом устройства, второй триггер, третий элемент И, на первый вход которо го подключен нулевой выход второго .триггера, вход сброса которого соединен с вторым входом третьего элемеута И и с выходом первого элемента И, первый управляемьй делитель, частоты, на информационный вход кото рого подключён выход третьего элемен та И, второй управляемый делитель частоты, информационный вход которого соединен с выходом первого управ2272ляемого делителя частоты, четвертый и пятьй элементы И, первые входы которых соединены между собой и с выходом второго управляемого делителя частоты, третий управляемый делитель частоты, на информационный вход которого подключен выход четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, с управляющим входом первого управляемого делителя частоты и с управляющим входом устройства, элемент ИЛИ, на входы которого подключены выход третьего управляемого делителя частоты, выход .пятого элемента И и выход второго элемента И, первый и второй счетчики импульсов, суммиру101ще входы которых соединены между собой, с единичным входом второго триггера и с выходом элемента ИЖ, выходы первого счетчика импульсов подключены к управляющим входам второго управляемого делителя частоты, выходы второго счетчика импульсов соединены с управляющими входами третьего управляемого делителя частоты 2J . Недостатком данного устройства являются сложность: используются элементы высокой сложности, особенно это относится ко второму и третьему делителям частоты, которые должны иметь счетную схему и схему сравнения и поэтому при реализации требуют использования большого количества элементов и, кроме того, при увеличении диапазона значений корня количество элементов резко возрастает; невысокая надежность функционирования ввиду сложности устройства. Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержащее два триггера, пять элементов И, первый элемент ШШ, управляемый делитель частоты, счетчик импульсов, прямой и инверсный выходы первого триггера соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с информационным входом устройства и входом первого триггера, выход первого элемента И соединен с первыми входами второго триггера и третьего элемента И, второй вход которого соединен с инвергным выходом второго триггера, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов и выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, вход задания режима работы устройства соединен с управляющим входом управляемого делителя частоты, первым входом четвертого элемента И и инверсным входо пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого эле мента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с информационным входом управляемого делителя частоты, содержит nepBbrii и второй вычитающие счетчики, элемент задержки, два формирователя импульсов, второй эле мент ИЛИ, шестой элемент И, третий триггер, инверсный выход которого соединен с первым входом шестого эле мента И, выход которого соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика, выход переполнения которог соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соеди нен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, вто рой вход которого соединен с, вторым входом шестого элемента И, выходом четвертого элемента И и через элемент задержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи второго вычитающего счетчика, выход переполнения которого соединен с вхо дом второго формировате:1Я импульсов, выход которого соединен с вторыми входами.четвертого и пятого элементов И,вход записи первого вычитающег счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и прямым выходо второго триггера, разрядные входы па раллельной записи информации первого и второго вычитающих счетчиков соеди нены с разрядными выходами счетчика импульсов, выход управляемого делите ля частоты соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика. На чертеже показана схема устройства. Уетройство для извлечения корня содержит первьй триггер 1, первый элемент И 2, второй элемент ИЗ, второй триггер 4, третий элемент И 5 элемент задержки 6, второй элемент ИЛИ 7, управляемый делитель час тоты 8, второй вычитающий счетчик 5, второй формирователь импульсов 10, четвертый элемент И 11, пятый элемент И 12, третий триггер 13, шестой элемент И 14, первый вычитающий счетчик 15, первый формирователь импульсов 16, первьй элемент ИЛИ 17, счетчик импульсов 18, информационный вход устройства 19, управляющий вход устройства 20. Величина времени задержки элемента 6 , устанавливается равной удвоенной длительности tn, т.е.с. 2tn. Устройство для извлечения корня работает следующим образом. В исходном положении (цепи установки устройства в исходное положение на чертеже не показаны) триггеры 1,4 и 13, управляемый делитель частоты 8, счетчик 9, 15 и 18 находятся в нулевом состоянии. Предусмотрено два режима работы: извлечение квадратного корня; извлечение кубического корня. Первый импульс, поступивший на информационный вход 19 устройства проходит через элементы И 3 и.ИЛИ 17 на счетньй вход счетчика 18, в который по переднему фронту этого импульса записывается число 1,.и на единичные входы триггеров 4 и 13. По заданному фронту первого импульса триггеры 1, 4 и 13 устанавливаются в единичное состояние, закрываются элементы ИЗ, И5иИ14и открывается элемент И 2. Сигнал с еди.ничного выхода триггера 4 переписывает содержимое счетчика 18 в счетчики 9 и 15, поступая на вход записи счетчика 15 непосредственно, а на вход записи счетчика 9 через элемент ИЛИ 7. Таким образом, в счетчике 18 записано значение корня из числа 1, равное 1 и, кроме того, в счетчиках 9 и 15 также записано число 1. Второй импульс, поступивший на информационный вход 19, проходит через элемент И 2 и в момент окончания устанавливает триггер 4 в нулевое состояние, подготавливая к срабатыванию элемент И 5, с входов записи счетчиков 9 и 15 снимается сигнал. Далее работу устройства рассмотрим применительно к каждому режиму. Режим извлечения квадратного корня . На управлякиций вход 20 устройства подан нулевой сигнал, которым закрыт элемент И 11, подготовлен к открытию элемент И 12 и у управляемого делителя частоты 8 установлен коэффициент деления, равный двум. Третий импульс, поступивший на вход 19 проходит через элементы И и И 5 на вход делителя частоты 8, но на его выходе не появляется. Чет вертый импульс с входа 19 проходит через элементы И 2 и И 5 на вход де лителя частоты 8, на выходе которог появляется импульс, поступающий на вычитающий вход счетчика 9. В счетчике 9 оказывается записанным число О,, на его выходе в момент окончания импульса на вычитающем входе появляется сигнал, по передне му фронту которого формирователь 10 выдает импульс, Импульс с выхода , формирователя 10 проходит через эле менты И 12 и ИЛИ 17 на единичные входы триггеров 4 и 13 и на суммирующий вход счетчика 18, в котором по своему переднему фронту записыва ется число 2, По заднему фронту импульса с выхода формирователя 10 триггер 4 устанавливается в единичное состояние. Сигнал с единичного выхода триггера 4 через элемент ИЛИ переписывает в счетчик 9 содержимое счетчика 18, т.е. число 2. Таким образом, в счетчике 18 записано число 2, равное корню квадратному из 4,кроме того, в счетчик 9 записано число 2. Пятый импульс с входа 19 проходит только через элемент И 2 и по своему заднему фронту устанавливает триггер 4 в нулевое состояние. Снимается сигнал с входа разрешения параллельной записи информации счетчика 9. Шестой, седьмой, восьмой и девятый импульсы проходят на вход делителя частоты 8, на выходе которого появля ется только два импульса, которые, поступая на вычитающий вход счетчика 9, записывают в последнем число О. Формирователь 10 в момент окончания импульса на вычитающем входе счетчика 9 вьщает импульс, который через элементы И 12 и ИЛИ 17 проходит на единичные входы триггеров 4 и 13 и на суммирующий вход счетчика 18, в котором по переднему фронту записывается число 3. По заднему фронту импульса с формирователя 10 триггер 4 устанавливается в единичное состояние, а у триг гера 13 подтверждается единичное сос тояние . Сигнал с единичного выхода триггера 4 через элемент ИЛИ 7 переписывает . в счетчик 9 содержимое счетчика 18, т.е. число 3V Таким 276 образом, в счетчике 18 записано число 3 являющееся корнем квадратным из 9, в счетчик 9 запикроме того, сано число Далее работа устройства протекает аналогично. Режим извлечения кубического корня . На управляющий вход 20 устройст-. ва подан единичный сигналj которым закрыт элемент И 12 подготовлен к открытию элемент И 11 и у управляемого делителя частоты 8 установлен коэффициент деления, равный трем. Третий, четвертый и пятый импульсы с входа 19 проходят через элементы И 2 и И 5 на вход управляемого делителя частоты 8, на выходе которого появляется импульс в момент действия пятого входного импульса. Импульс с выхода делителя 8 устанавливает в счетчике 9 число О. В момент окончания импульса на вычитающем входе счетчика 9 появляется сигнал на его выходе, формирователь 10 вьщаёт импульс, который через элемент И 11 поступает на вход элемента задержки 6, на вход элемента И 14 и на вход сброса триггера 13., Через элемент И 14 импульс не проходит, так как он закрыт (триггер 13 находится в единичном состоянии). По заднему фронту импульса с выхода формирователя 10 триггер 13 устанавливается в нулевое состояние. Через время с,(,д импульс с выхода элемента 6 разрешает запись информации Б параллельном виде в счетчик 9 и в него записывается содержимое счетчика 18, т.е. число 1. Шестой, седьмой и восьмой импульсы с входа 19 проходят через элементы И 2 и И 5 на вход управляемого делителя частоты 8, на выходе которого появляется импульс в момент действия восьмого входного импульса. Импульс с выхода делителя 8 устанавливает в счетчике 9 число О. В момент окончания импульса на вычитающем входе счетчика 9 появляется сигнал на его выходе, формирователь 10 выдает импульс, который через элемент И t1 поступает на вход элемента задержки 6, проходит через элемент И 14 на вычитающий вход счетчика 15 и по своему заднему фронту подтверждает нулевое состояние триггера 13.В счетчике 15 устанавливается число О. В момент окончания импуль,са на вычитающем - входе счетчика 15 X;; :/,:: :;::: -.у;:;::-;7- .:-;:V; -: :.-/::. появляется сйгн.ей Hi его ёькодё и. формирователь 16 по заднему /фронту этого сигнала вьдает импульс, которьй через элемент ИЛИ 17 проходит Н:а: еди ничные в.ходы триггера 4 И: 13 и на суммирующий, вход счетчика 18, в кото рбм записывает число 2 по своему . переднему фронту. По заднему, фронту ш пульса с выхода формирователя 16 триггеры 4 и 13 уста:навливаются ;в единичное положение. Сигнал с единичного выхода триггера 4 разрешает запись информации в параллельном ви;п;е В счетчик 15 и в последний nejpe писываётся содержимое счетчика 18, . число 2. Через время импульс с вькода элемента 6 и сигнал с едикичного выхода/триггера 4 через элемент ИЛИ 7 разрешают запись.инфор мации в параллельном виде.в счетчик 9 и в последний также переписыва ется содержимое счетчика 18, т.е. число 2. Таким образом, в счетчике 18 записано число 2, являющееся корнем кубическим из -8, кроме того,; в счетчики 9 и 15 записано число 2 Девятый импульс с входа 19 проходит только через элемент И 2 и по ; своему заднему фронту устанавливает триггер 4 в нулевое состояние, снима ется сигнал С входа разрешения записи информации в параллельном виде у счетчиков .9 и 15, элемент И 5 подготавливается к работе Импульсы . с десятого по двадцать седьмой проходят через элементы И 2 и И 5 на вход управляемого делителя частоты 8 которьйвьщает импульсы в момент действия двенадцатого, пятнадцатого, восемнадцатого, двадцать первого, двадцать четвертого и двадцать седьмого входных импульсов. Импульсы С выхода делителя частоты 8, вБдавае . мые в момент, действия двенадцаторо и пятнадцатого входных импульсо в,- записывают .в счетчике 9 Число О, На выходе счетчика 9 в момент оконтчаняя импульса, на выЧит|ающем входе. ; появляег.ся сигнал,. формирователь -10 выдает ищульс j пос;тупаюйщй :на вход . .элемента задержки 6, на вход сброЬа триггера: 13 и на вход элемента: -И .14, который закрыт (триггер 13 находит-: ся единичном состоянии). По заднему фронту импульса триггер 13 устанавливает в нулевое состояние. Через . время импульс :с.: выхода элёмен- ; та 6 разрешает;запись информации в параллельном виде в счётчик 9 27.. :- ; :-, : --8 . -.;- и: В последний заносится содержимое ;/ счетчика 18, т.е.. число 2. Импуль- ;. сы делителя частоты 8, вьвдаваемью в момент действия восемнади;атого и. двадцать перового входных импульсов, . рнойа устанавливают в счетчике 9 число О. На выходе счетчика 9 в момент окончания импульса на Вычитающем .входе появляется сигнал, формирователь 10 ввдает импульс, котЬ- :. рый поступает на вход сброса триггера 13 подтверждая его нулевое состояние (по своему, заднему фронту), на вычитакаций вход счетчика 15 через элемент И 14V записывая в .нем число 1, и на вход элемента задержг ки 6, импульс с выхода которого аналогично записывает в счетчик 9 число . :Импульсы делителя часто- : ты 8, вьщаваемью в момент действия двадцать четвертого и двадцать седьмого входных импульсов, снова записывают в счетчике 9 число О. На выходе счетчика 9 в момент окончания . импульса на вычитающем входе появ- . ляется сигнал, формирователь 10 вьщаеТ импульс, который поступает .на ВХОД: элемента задержки 6, на вход сброса триггера 13, подтверждая его нулевое состояние, и через элемент И 14 на вычитающий вход счетчика 15, в последнем записывается число О.. В момент окончания импульса на вычитающем входе появляется сигнал на выходе счетчика 15, формирователь 16 вьдает импульс, который через элемент ИЛИ 17 проходит на единичные входы триггеров 4 и 13 и на. суммирующий вход счетчика 18, в кото ром по переднему фронту записывается число 3. По заднему фронту им- ... пуль.са с выхода формирователя 16 триггеры 4 и 13 устанавливаются . . в единичное положение.. Сигнал с единичного выхода-триггера 4.разрешает . запись информации впараллельном Виде в счетчик 15 ив посл.едний переписывается содержимое счетчика 18, т..е. :. число Через время tзад импульс с выхода элемента6 и сигнал .с единичного выхода триггера 4 через элемент 1ШИ .7 разрешает запись информации.в.параллельном в. счетчик 9 и в послед-:ни:й также -переписывае-тся содержиное . счетчика 18, т.е. число 3. Таким образом, в счетчике 18 записано чис.-.: .ло. 3, являющееся корнем/кубическим

из 27, кроме того, в счетчики 9 и 15 записано число 3.

Далее работа устройства происходит аналогично.

Введение элементов задержки И, ИЛИ, двух фор трователей, триггера

вычитаюпщх счетчиков позволяет существенно упростить устройство по сравнению с прототипом и повысить надежность его функционирования, так как исключается счетчик импульсов и два управляемых делителя частоты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее два триггера, пять элементов И, первый элемент ИЛИ, управляемый делитель частоты, счетчик импульсов, прямой и инверсный выходы первого триггера соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вторьГе входы которых соединены с информационным входом устройства и входом первого триггера, выход первого элемен- та И соединен с первыми входами второго триггера и третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов и выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, вход задания режима работы устройства соединен с управляющим входом управляемого делителя частоты, первым входом четвертого элемента И и инверсным входом пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с информационным входом управляемого делителя частоты, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, оно содержит первый и второй вычитаюпще счетчики, элемент задержки, два формирователя импульсов, второй элемент ИЛИ, шестой элемент И, третий триггер, инверсный выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика, выход переполнения которого соединен с вхо,дом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с третьим (Л входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с вторьп входом шестого элемента И, выходом четвертого элемента И и через элемент задержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи второго вычитакяцего счетчика, выход переполнения которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, вход записи первого вычитающего счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и прямым выходом второго триггера, разрядные входы параллельной записи информации первого и второго вычитающих счетчикоп соединены с разрядными, выходами счетчика импульсов, выход управляемого делителя частоты соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика.