Вычислительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в блоках аппаратного вычисле ния функций специализированных ЭВМ, линеаризирующих устройствах. Цель изобретения - упрощение устройства, повышение быстродействия и расширение области применения за сче вычисления дополнительной функции ((1-еЪ. На фиг.1 изображена блок-схема вычислительного устройства на фиг. вариант реализации вычитателя. Устройство (фиг.l) содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, накапливающий сумматор 3, переключатель 4 режима работы с выходами 5 и 6, вычи татель 7 с входами 8 и 9 и вьгходом 10, счетчик-11, элемент 12 задержки вычитающий счетчик 13, элемент ИЛИ 14, двоичный счетчик 15, схему 16 сравнения кодов, регистр 17 аргумен та. Импульсный вычитатель (фиг.2) со держит Dr-триггер 18 и элемент ИЛИ 19. Работа импульсного вычитателя 7 подробно проиллюстрирована временны диаграммами (фиг.2). Устройство для вычисления п ра ботает следующим образом. Пусть переключатель 4 режима работы находится в положении бив на капливающем сумматоре 3 записана t в вычитающем счетчике 13 записана 1, счетчик 11 памяти и двоичньй счетчик 15 находятся в нулевом состоянии, в регистре 17 аргумента записано число П . Поскольку двоичный счетчик 15 в нулевом состоянии, а в регистре 1 аргумента записано число И , то на выходе схемы 16 сравнения кодов уровень логической 1, разрешающий прохождение импульсов от генератора 1 импульсов опорной частоты через ключ 2 на тактовый вход накапливающего сумматора 3 и через ключ 2 на счетньй вход вычитающего счетчи VПервый импульс, поступивший от генератора 1 импульсов на тактовый вход накапливакнцего сумматора 3, пр бавляет к содержимому накапливающег сумматора 3 содержимое счетчика 11. Поскольку в накапливающем сумматоре 3 записана 1, а в счетчике 11 памяти О, то, следовательно, соот ношение накапливающего сумматора 3 остается прежним, т.е. равным едини-. це, что соответствует 1. Этот же первый импульс от генератора 1 импульсов через ключ 2 и переключатель 4 поступает на счетный вход вычитающего счетчика 13, в котором записана обнуляет его. На выходе обнуления вычитающего счетчика 13 появляется короткий импульс, который поступает через элемент ИЛИ 14 на вход двоичного счетчика 15, увеличивая его содержимое на 1, и на вход записи счетчика 11, переписывая в этот счетчик содержимое накапливающего сумматора 3, т.е. 1, и через элемент 12 задержки на вход записи вычитающего счетчика 13, переписьшая в него содержимое двоичного счетчика 15, т.е. 1. Второй импульс от генератора 1 импульсов, поступающий на тактовый вход накапливакяцего сумматора 3, прибавляет к содержимому накапливающего сумматора 3 содержимое счетчика 11. Поскольку в накапливающем суммато3 записана 1, ив счетзаписана11 II 11 записана то f слеI 1 довательно, состояние накапливающего сумматора 3 будет равно 2, соответствующее 2. Этот же импульс вычитает 1 из счетчика 13. Счетчик 13 вновь обнуляется и импульсом со своего выхода обнуления переписывает в счетчик 11 содержимое накапливающего сумматора 3, т.е. число 2, прибавляет 1 в двоичный счетчик 15 и через элемент 12 задержки переписывает из двоичного счетчика 15 в вычитающий счетчик 13 число 2. Третий импульс от генератора 1 импульсов суммирует число 2 в накапливающем сумматоре 3 с числом 2 в счетчике 11, результат.будет равен 4. Этот же импульс уменьшает на 1 содержимое счетчика 13, т.е. в этом счетчике остается число 1. Четвертый импульс от генератора 1 суммирует ., число 4 в накапливающем сумматоре 3 с числом 2 в счетчике 11 и записывает результат равный 6, соответствующий 3. Этот же четвертый импульс вычитает из вычитающего счетчика 13 единицу, счетчик 13 обнуляется и импульсом с выхода обнуления переписывает число 6 из накапливающего сумматора 3 в счетчик 11, прибавляет единицу в двоичный счетчик 15, после чего в нем будет записано число 3, и через элемент 12 задержки переписывает число 3 КЗ двоичного счетчика 15 в вычитающий счетчик 13. Далее устройство работает аналогичным образом. Каждый импульс от генератора 1 импульсов прибавляют к содержимому накапливающего сумматора 3 содержимое счетчика 11 и вычитает единицу из вычитающего счетчика 13. В том случае, если счетчик 13 обнуляется, то импульс с его выхода обнуления переписывает число из накапливающего сумматора 3 в счетчик 11, прибавляет 1 в двоичный счетчик 15 и через злемент 12 задержки переписывает содержимое двоичного счетчика 15 в вычитаюп4ий счетчик 13.

Процесс вычисления продолжается до .тех пор, пока число в двоичном счетчике 15 не станет равным числу П , записанному в регистре 17 аргумента, В этот момент времени на выходе схемы 16 сравнения кодов появляется уровень О, который закрывает ключ 2, запрещая прохождение импульсов о генератора 1 импульсов. При вычислении функции ij (1-е устройство работает следукмцим образ Переключатель 4 находится в поло нии 5. Накапливающий сумматор 3 и счетчик 11 находятся в нулевом состоянии, в регистре 17 аргумента записано число п . Поскольку двоичный счетчик 15 в нулевом состоянии, а в регистре 17 аргумента записано число п , то на выходе схемы 16 сравнения кодов уровень логической 1, разрешающий прохождение импульсной последовательности X от генератора 1 импульсов опорной частоты через ключ 2 на тактовый вход накапливающего сумматора 3, на двоичный счетчик 15 через элемент ИЛИ 14, и на вход 8 вычитателя 7. Приращение dx импульс ной последовательности х, поступающей на тактовый вход накапливающего сумматора 3, с выхода переполнения, которого поступают приращения dz импульсной последовательности z, с учетом того, что на выходах счетчик 1

dy dx-dz(2)

Из (1) и (2) получаем

,(3)

dy dx

а-у а

Проинтегрировав (3) с учетом пределов интегрирования получаем значение у в счетчике 11 Л 14 11 формируется код текущего значения у , можно записать где а 2 - коэффициент«пересчета счетчика 11 Ш - число разрядов. Импульсная последовательность г с выхода переполнения накапливающего сумматора 3 поступает на вход 9 вычитателя 7. Импульсная последовательность U с выхода 10 вычитателя 7 поступает на вход счетчика 11. Приращение dy импульсной последовательности у определается разностью приращений dx и dz импульсньк последовательностей X и Z соответст венно. (,.е-). Процесс вычисления продолжается до тех пор, пока число в двоичном счетчике 15 не станет равным числу n записанному в регистре 17 аргумента. В этот момент времени на выходе схемы 16 сравнения кодов появляется уровень О, который закрывает ключ 2, запрещая прохождение импуль- сов от генератора 1 импульсов. Предлагаемое устройство вычисляет функцию и j с меньшими аппаратурными затратами и со значительно большим быстродействием по сравнению с прототипом, поскольку в предлагаемом устройстве вычисление производится непосредственно, в один такт работы, а в прототипе процесс вычисления осуществляется в несколько тактов. Кроме того, введение в состав устройства указанных узлов и изменение связей позволяет дополнительно вычислять функцию вида а(,-е).

//

i.sJ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор импульсов, ключ, переключатель режима работы, двоичный счетчик, схему сравнения кодов, накапливающий сумматор, вычитающий счетчик, регистр аргумента и элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к входу переключателя режима работы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет вычисления дополнительной функции у

;2

7J

/5

1/М/

;

фиг.

Or

% О

э «о