Устройство для возведения чисел в @ -ю степень Советский патент 1984 года по МПК G06F7/552 

тора являются выходами результата устройства и соединены с соответствующими разрядными входами второго регистра.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЧИСЕЛ В N-Ю СТЕПЕНЬ, содержащее генератор импульсов, первый триггер, первый элемент И, управляемый делитель частоты, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, счетчик показателя степени, 1етвертьм элемент И, входы которого соединены соответственно с инверсными выходами счетчика показателя степени, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса первого триггера и является выходом конца вычислений устройства, вход установки первого триггера соединен с входом пуска устройства, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, счетный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом первого элемента И, информационные входы счетчика показателя степени соединены с входами показателя степени устройства, отличающе е с Я тем, что, с целью повыше- К31Я быстродействия, в него введены два регистра, группа элементов ИЛИ, группа элементов И, накапливающий сумматор, второй триггер, первый вход которого соединен с вычитающим входом счетчика показателя степени.и выходом управляемого делителя частоты, входы управления которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными входами устройства и первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, вькоды которых соединены с/первыми входами соответствующих М элементов И группы (М - разрядность входного числа), первые входы остальных L-M элементов И -группы соединены Q с соответствующими разрядными выхода- ми второго регистра (I- разрядность сл результата), остальные М выходок которого соединены с вторьми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы элементов И группы соединены с выходом элемента ИЛИ и вхрдом передачи числа накапливающего сумматора, раз рядные входы которого соединены соответственно с выходами элементов И группы, тактовый вход второго регист-, ра соединен с выходом третьего элеСл мента И и вторым входом второго триг ч| гера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсньм выходом второго триггера, выход второго элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройст- ва и тактовым входом первого регистра, разрядные выходы накапливающего сумма-

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах.

Известно устройство для возведения чисел в N -ю степень, содержащее три управляемых делителя частоты, регистр исходного числа, счетчик результата, триггер, элемент И 1.

Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для возведения чисел в Ы-ю степень, содержащее генератор импульсов, элемент И, один вход которого соединен с выходом генератора импульсов, счетчик результата, N управляемых делителей частоты, импульсный вход первого из которых соединен с суммирующим входом счетчика результата и с выходом элемента И, счетчик числа, выходы которого подключены к управляющим входам управляемых делителей частоты, которые соединены между собой последовательно, группу из/К-1 элементов И, на первый вход каждого из которых подключен выход соответствующего управляемого делителя частоты, за исключением последнего, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы и с выхододм последнего управляемого делителя частоты, триггер, на $-вход . которого подключена управляющая входная шина, а наR-вход - выход элемента ИЖ, второй вход элемента И соединен с единичным выходом триггера, нулевой выход которого подключен к входам сброса управляемых делителей частоты, счетчик показателя, на входы которого подключены шина последовательной подачи кеда, шины параллельной подачи кода и шина сброса. показателя, дешифратор, выходы которого соединены с входами счетчика показателя, выходы дешифратора соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы, на входы счетчика числа подключены шина последовательной подачи кода, шины паг раллельной подачи кода и шина сброса 5 которая соединена с входом сброса счетчика .результата, выходы которого подключены к выходным шинам t2l,

Недостатком этого устройства также является низкое быстродействие, так

to как для возведения в ы-ю степень числа А необходимо время -t, .

Цель изобретения - повьш1ение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем,

15 что в устройство для возведения числа в N1-ю степень, содержащее генератор импульсов, первый триггер, первый элемент И, управляемый делитель частоты, второй и третий элементы И, эле20 мент ИЛИ, счетчик показателя степени, четвертый элемент И, входы которого соединены соответственно с инверсными выходами счетчика показателя степени, выход четвертого элемента И со-

25 единен с входом сброса первого триггера и является выходом конца вычислений устройства, вход установки первого триггера соединен с входом пус,ка устройства, выход генератора им30 пульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, счетный- вход управляемого делителя частоты соединен с выходом

эс первого -элемента И,. информационные входы счетчика показателя степени соединены с входами показателя степени устройства, введены два регистра, группа элементов ИЛИ, группа элемен4Q тов И, накапливающий сумматор, второй :триггер, первый вход которого соединен с вычитающим входом счетчика по. казателя степени и выходом управляе -мого делителя частоты, входы управле45 ния которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными входами 3 устройства ипервыми- входами соответ ствующих элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с первыми входа ми соответствующих М элементов И группы (М - разрядность входного чис ла), первые входы остальных L-M элементов И группы соединены с соответствующими разрядными выходами второг регистра (L- разрядность результата), остальные М выходов которого соединены с вторыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы элемент тов И группы соединены с выходом эле мента ЮШ и входом передачи числа на капливающего сумматора, разрядные входы которого соединены соответственно с выходами элементов И группы тактовый вход второго регистра соединен с выходом третьего элемента И и вторым входом.второго триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход кото рого соединен с инверсным выходом второго триггера, выход элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройства и тактовым входом первого регистра, разрядные выходы накапливающего сумматора являются выходами результата устройств и соединены с соответствующими разрядными входами второго регистра. На чертеже приведена блок-схема .устройства. Устройство для возведения чисел в степень .содержит генератор импульсов 1, первый триггер 2, элемент ИЗ, первый регистр 4, управляемый делитель частоты 5, элемент И 6, второй триггер 7, элемент И 8, элемецт ИЛИ 9, второй регистр 10, групп элементов ИЛИ 11, группу элементов И .12, накапливающий сумматор 13, сче чик показателя степени 14, элемент И 15, вход пуска 16, вход числа 17, вход показателя степени 18, выход конца вычислений 19, выход результата 20, Устройс1во реализует следующий алгоритм последовательного вычисления степеней числа А: БЛ Д+АН-А-Ь...+А А-А А ; 574 . В .A+A+A jf. ..H-AJ А2 А А-1 V.ll± l ;itlJLi A А В исходном состоянии триггер 2, УДЧ 5 и счетчик 14 находятся в нулевом положении, а триггер 7 - в единичном (цепи установки устройства s исходное состояние на чертеже не показаны), элементы И 3 и И 8 закрыты, элемент И 6 подготовлен к пропуску импульсов, на шине 19 имеется сигнал. Перед началом работы в счетчик 14 по входам 18 заносится уменьшенный на единицу код показателя степени (т.е. код числа N-1), исчезает сигнал на выходе 19, свидетельствуя о вкпю биии устройства в работу. На входы 17 подается код числа А, а на вход 16 - импульс запуска, который синхронизирован с импульсами генератора 1 и равен им по длительности. Импульс запуска, поступая непосредственно на тактовый вход записи информации в параллельном виде регистра 4 и через элемент ИЛИ 9 на тактовый вход записи информации сумматора 13, заносит в регистр 4 и с.умматор 13 число А (которое на входы занесения информации сумматора 13 поступает через элементы ИЛИ 11 и И 12, а на входы занесения информации регистра 4 непосредственно с входа 17). Кроме того, импульс запуска по своему заднему фронту устанавлива.ет в единичное положение триггер 2. После окончания импульса запуска код числа А снимается с входов 17. Единичный сигнал с выхода генератора 1 подготавливает элемент И 3 к пропуску импульсов с выхода генератора 1. Все импульсы с выхода элемента И 3 поступают на вход УДЧ 5, коэффициент деления которого равен А, и на входы элементов И 6 и И 8. Первый импульс с выхода элемента И 3 проходит только через элемент И 6 на вход триггера 7и на тактовый вход записи информации в параллельном виде регистра 10, а так как к его входам занесения информации подключены выходы сумматора 13, то в регистр 10 записывается число А. В момент окончания первого импульса с выхода элемента И 3, т.е. по его заднему фронту, триггер 7 устанавливается в нулевое положение. 51 закрывая элемент И 6 и открывая элемент И 8. Таким образом, второй и последующей импульсы с выхода элемента И 3 проходят только через элемент И 8. Каждый импульс с выхода элемента И 8 через элемент ИЛИ 9 поступает на тактовый вход записи информации сумматора 13 и открывает элементы И 12, при этом в сумматор t3 заносится содержимое регистра 10, т.е. в данном цикле число А. После поступления А-го импульса с выхода элемента И 3.на вход УДЧ 5 и элемента И 8 (на элементы И 12 и на тактовый вход записи информации сумматора ТЗ поступит А-1 импульс) появляется импульс на выходе УДЧ 5, который про ходит на 3-вход триггера 7 и по свое му заднему фронту устанавливает триг гер 7 в единичное положение, а из содержимого счетчика 14 отнимает 1. Оканчивает один цикл возведения числа А, в сумматоре 13 находится число В А+А+А+...+А А-А А% а в счетчике 14м -2. Далее аналогично отрабатываются еще KJ -2 циклов возведения числа А, каждый из которых состоит из переписи содержимого сумматора 13 в регист 10 - осуществляется первым импульсом данного цикла, а от момента включения устройства это 1-й (А+1)-й, 76 (2 А+1)-й,..., t( -2)А-|-1 -й импульсы и прибавления А-1 раз к содержимому сумматора 13 содержимого регистра 10 (которое теперь равно содержимому сумматора 13), т.е. в течение одного цикла вычисляется число ...-f. Vl . А АА А. В момент, когда после очередного импульса с выхода УДЧ 5 в счетчике 14 окажется число О, срабатывает элемент И 15 и сигналом со своего выхода устанавливается в нулевое положение триггер 2 (это происходит во время паузы импульсов генератора 1). На выходе 19 появляется сигнал, свидетельствзтощий об окончании воздействия числа А вм-ю степень. Устройство возврапщется в исходное состояние (триггер 2, УДЧ 5и счетчик 14 устанавливаются в нулевое положение, триггер 7 - в единичное) и готово к возведению следующего числа. Длительность возведения числа А вМ-ю степень-1 (H-I). Устройство обеспечивает увеличение быстродействия в А.Т А ШиТт н-Т

/Г

0-N

с т

Д

13 -о

t:

с г