Устройство для вычисления суммы квадратов двух числоимпульсных величин Советский патент 1985 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к цифровой ;вычислительной технике и может быть использовано в составе систем переработки информации, контрольно-измерительных и управляющих систем Известно устройство для вычисления суммы квадратов К чисел, содержащее счетчик, выходы которого соединены с первыми входами группь элементов И,информационные входы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика lj . Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие. Соглас но принципу действия устройства необходимо и промежутке Т между входными импульсами формировать еще К равноотстоящих во времени импульсов, т.е. делить этими вспомогательными импульсами величину Т на К+2 интервала длительностью At, где at - время, достаточное для срабатьшания счетчика основания и накопителя. Таким образом, на минимальный допустимый интервал между входными импульсами устройства налагается весьма жесткое ограничение. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является ус тройство, содержащее сумматор, группу элементов И, счетчик, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, два триггера, два элемента задержки, -формирователь импульсов. Известное устройство вычисляет сумму и разность квадратов двух чисел 2j. Невысокое быстродействие известного устройства обусловлено тем, что слагаемые результаты, необходимые на текущем щаге алгоритма, формиру-. ются только после прихода очередного импульса, ввиду чего выходной сигнал устройства запаздьшает относительно входного на время, необходимое для формирования слагаемого в счетчике и последующего прибавления его к содержимому сумматора. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для вычисления суммы квадратов двух числоимпульсных величин, содержащее счетчик, первую группу элементов И, сумматор, элемен ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, причем разряд ные выхода счетчика соединены соответственно с первыми входами элемен1152 тов и первой группы, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАКЯЦЕЕ ИЛИ и элемента ИЛИ, введены вторая группа элементов И и группа элементов ИЛИ, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, вькод которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входы элементов ИЛИ с второго по п-й которой (п - разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группь с первого по (п-1)-й, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, вторые входы элементов И которой объединены и соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов с второго по (а+1)-й которого соединены соответственно С выходами элементов ИЛИ группы, вход (п+2)го разряда сумматора соединен с выходом п-го элемента И второй группы, вторые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ. На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит элемент ИЛИ 1, элемент 2 . задержки, счетчик 3, элемент ИСКЛЮЧАНМШЕ ИЛИ 4, группы элементов И 5 и 6, элемент И 7, группу эле- . ментов ШШ 8, сумматор 9, выполненный накапливающим. В основу работы устройства положено следующее представление квадрата П :(2i+i).. Соответственно сумма квадратов двух чисел может быть представлена в виде 2Г((2;+Оприп,п. ()-±:(2;41)прип,п1 формулы (1) и (2) положены в основу работы предлагаемого устройства. Числи n , и iXj представлены число.импульсным кодом, причем.оба числа начинают формироваться одновременно, и импульсы на обоих входах устройства синхронизированы (эти условия как и для известного устройства являются обяЗательньми условиями правильно го функционирования схемы). Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии импульсы на обоих входах отсутствуют, счетчик 3 и сумматор 9 установлены в нуль. Ввиду синхронности входных импуль сов при поступлении их одновременно на оба входа элемента ИЛИ на выходе последнего формируется один импульс; импульс на выходе сумматора по модулю два формируется тогда, когда импульс поступает лишь на один(любой) из его входов. Пусть, для определенности,,/О При этом согласно (2) .для получения правильного результата вычислений необходимо просуммировать п первых, удвоенных нечетных чисел рассматриваются согласно (2) только положительные нечетные числа, полагая их упорядоченными по величине и пронумерованными натуральным рядом чисел, т.е. 1 - первое нечетное число, 3 второе, 5 - третье и т.д.), а затем к полученной сумме прибавить п п следующих нечетных чисел, на;пример 2(1+3+5)(7+9)2+6+10+7+9334. Именно этот алгоритм реализует предложенное устройство. Каждый из п первых входных импульсов поступает одновременно на оба входа элемента ИЛИ, элемента И 7 и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. Импуль сы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 при этом не возникают. Первый импульс с выхода элемента И 7 прибав ляет к нулевому содержимому сумматора 9 число 2 - удвоенное первое нечетное число. Действительно, этот импульс поступает через первый элемент ИЛИ 8 группы на вход второго разряда сумматора 9 и, кроме того, на первые входы элементов И 5, прибавляя тем самым одновременно к содержимому сумматора 9 содержимое счетчика 3 (через группу элементов И 5 и группу элементов ИЛИ 8) со сдвигом на два разряда 1 5.4 в сторону старших разрядов, с учетверением содержимого счетчика. Импульс с выхода элемента ИЛИ 1, формируемый одновременно с импульсом на выходе элемента И 7, через элемент 2.задержки, время задержки которого выбирается достаточным для завершения процесса передачи содержимого счетчика 3 в сумматор 9, поступает на счетный вход счетчика 3, увеличивая его содержимое на единицу. Второй импульс, с выхода элемента И 7 вызывает прибавление к содержимому сумматора 8 числа 6, т.е. удвоенного второго нечетного.числа (число 2 поступает в 9, как и в предьщущем случае, непосредственно с выхода элемента И 7, а учетверенное содержимое счетчика 3 добавляет еще число 4), в соответствии с формулой (2). , Аналогично, каждый i-й импульс с выхода элемента И 7 увеличивает содержимое, сумматора 9 на число 2 (2(1-0 + 1) в соответствии с формулой (2), так что после обработки п этих импульсов в сумматоре 9 сформируется первая из сумм, фигурирующих в этой формуле (для рассматриваемоп. п) . го случая Теперь импульсы продолжают поступать только на один вход устройства, при этом импульсы на выходе элемента И 7 прекратятся, импульсы на выходе элемента ИЛИ 1 продолжаются по-прежнему, и кроме того, начнут формироваться - одновременно с импульсами на выходе элемента ИЛИ 1 - импульсы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. Первьй из этих импульсов вызывает увеличение содержимого накапливающего сумматора 9 на 2п|+1. Действительно, на счетчике 3 зафиксировано к этому моменту число nj, а выходы счетчика 3 соединены с входами накапливающего сумматора 9 (через элементы И первой группы 6 и элементы ИЛИ группы 8) с сдвигом на одии разряд в сторону старших разрядов; импульс с выхода элемента ИСКПЮЧАНЩЕЕ ИЛИ 4 поступает непосредственно на вход первого разряда (разряда единиц) сумматора 9, и, поступая на первые входы элементов И 6, добавляет одновременно к содержимому сумматора 9 удвоенноесодержимое счетчика 3. Каждый следующий входной импульс обрабатывается аналогично, в соответствии с формулой (2). При прп устройство работает точно так же, отличие состоит лишь в том, что теперь первые п импульсов сформируются на выходе элемента И 7, а последующие п п - на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, каждый выходной импульс этих элементов обрабатывается идентично описанному выше Введение в предлагаемое устройство групп элементов И и ИЛИ позволяет повысить его быстродействие, так как в счетчике формируются числа, необходимые в следующем такте работы устройства, поэтому с приходом следующего импульса одновременно происходит суммирование числа из счетчика и содержимым сумматора и формирование следующего числа.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СУММЫ КВАДРАТОВ ДВУХ ЧИСЛОИМПУЛЬСНЫХ ВЕЛИЧИН, содержащее счетчик, первую группу элементов И, сумматор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ, элемент И элемент ИЛИ, элемент задержки, причем разрядные выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первьм и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАКИЦЕЕ ИЛИ и элемента ШШ, отличающееся тем, что, с целью повыпения быстродействия устройства, в не fCOfn,. II .. - fe-, го введены вторая группа элементов И и группа элементов ИЛИ, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входы элементов ИЛИ с второго по Ц-и которой (t1 - разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группы с первого по (|1-1)-й, BTOpibre входы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, вторые входа элементов И которой объединены и соединены с выходом эле(Л мента ИСКПЮЧАНЯЦЕЕ ШШ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов с второго по .(О-й которого соединены соответственно с выходами элементов ИЖ группы, вход (п+2)-го разряда сумматора соединен с выходом П-го элемента И второй группы, втоCD Од рые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными.выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента заол держки, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ.