Устройство для вычисления тригонометрических функций Советский патент 1985 года по МПК G06F7/548 

дом задания режима устройства, подключенным к входу элемента НЕ, третьи входы элементов И первой и второй групп подключены соответственнно к второму и первому выходам блока памяти, входы элементов ИЛИ второй группы соединены с входами соответственно синуса, косинуса и аргумента устройства, вторые входы первог о и второго элементов И соединены соответственно с входами синуса и косинуса устройства, при этом блок управления содержит пять триггеров, два элемента НЕ, четыре элемента ИЛИ и девять элементов И, причем в блоке управления выход первого элемента НЕ соединен с первыми входами с первого по чет ертый элементов И, вьпсод первого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого и вторым входом первого элементов И, выходы Которых соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входами соответственно первого и последовательно соединенных второго, третьего и четвертого триггеров, выход первого триггера соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, выходы KOTOpbtx соединены соответственно с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и восьмого элемента И, вход которого подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого соедииен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход и третий вход которого подключены соответственно к входу пятого триггера и выходу девятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом четвертого триггера и вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом шестого элемента И, выход пятого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента И, выход восьмого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход . задания режима устройства соединен с входом первого элемента НЕ и вторыми входами пятого, восьмого и девятого элементов И блока управления, вход второго элемента НЕ и второй вход седьмого элемента И блока управления соединены с выходом элемента ИЛИ блока анализа, второй вход второ- го элемента ИЛИ блока управления соединен с входом пуска устройства, выходы третьего элемента ИЛИ и пятого триггера блока управления соединены с управляющим входом вычитателя блока анализа, выходы второго элемента И, второго элемента ИЛИ и шестого элемента И блока управления соединены с управляющими входами соответственно сдвигового регистра,третьего накапливающего сумматора и блока памяти.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, содержащее сдвиговый регистр, блок памяти и три накапливающих сумматора, причем выход сдвигового регистра соединен с адресным входом блока памяти, выходы первого и второго накапливающих сумматоров соединены соответственно с первым и вторым выходами устройства, первый информационный вход третьего накапливающего сумматора соединен с выходом сдвигового регистра, отличающеес я тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены чатьфе блока умножения, блок анализа и блок управления, выходы первого и второго блоков умножения соединены с первыми входами соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами четвертого и третьего блоков умножения соответственно, выход первого накапливающего сумматора соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, выход второго накапливающего сумматора соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, вторые входы первого и r-4f ..TC4. t третьего блоков умножения соединены с первым выходом блока памяти, второй выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого блоков умножения, информационный вход сдвигового регистра и второй информа- ционный вход третьего накапливающего сумматора соединены с входами соответствующих констант устройства, причем блок анализа содержит регистр, вычитатель, триггер, две группы элементов ИЛИ, три группы элементов И, два элемента И, элемент НЕ, элемент Ш1И-НЕ и элемент ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с первыми входами первос & го и второго элементов И, вьпсоды коел торых соединены с первым и вторым входами триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами элементов И соответственно первой и второй групп, вторые входы элементов И которых подключены к ,выходу элемента НЕ, выходы элементов И с первой по третью групп подключены к соответствующим входам соответст вующих элементов ИЛИ первой группы, 00 выходы которых соединены с первым информационным входом вычитателя, высд ход и второй информационный вход которого соединены соответственно с информационным входом и выходом регистра, установочный вход которого соединен с вьйсодами элементов ИЛИ второй группы, выход знака регистра соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента ШШ-НЕ, входы котррого подключены к выходу регистра, первые и вторые входы элементов И третьей группы соединены с выходом соответственно сдвигового регистра и вхо

1

Изобретение относится к области ,автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в арифметико-логических устройствах вычислительных систем различного назначения при аппаратной реализации вычислений тригонометрических функций.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2-4 - блок-схемы соответственно блока анализа, блока умножения (матричного типа) и блока управления.

Устройство содержит блок 1 памяти, блоки 2.1 - 2.4 умножения,, накапливаюптие сумматоры 3.1 - 3.3, сдвиговый регистр 4, блок 5 анализа и блок 6 управления.

Блок анализа содержит регистр 7, вычитатель 8, триггер 9, группы элементов ИЛИ 10.1 - 10.2, элементы И 11.1 - 11.2, элемент НЕ 12, группу элементов И 13, группы элементов И 14.1 - 14.2, элемент ИЛИ-НЕ 15 и элемент ИЛИ 16.

Матричный умножитель содержит.элементы И 17 и сумматоры 18.

Блок управления содержит триггеры 19.1 - 19.5, элементы И 20.1 - 20.9, элементы ИЛИ 21.1 - 21.4 и элементы НЕ 22.1-22.3. 31 Устройство позволяет одновременно вычислить прямые тригонометрические функции sin б и cos б или обратные arcsinx и arccosx. Для их вычисления используются ВЫ ражения sin( oi}+ У;) sino..cos у. + + cosci sin j,-; COS(eij.T + ,.) 3,. - ,, siny,., ,-.1(1) где oi-i Z jti/| (РИчем (2) r при у 1 . oill) при у 0;(3) ,.. Л 1 при /3j Ч,-. (4) 1о при (., ; Ai значение базисных ГЧ. ,-/5f УГЛОВ в радианах: х: при У 1 при у и, причем i 1,1,3,...,15. При вычислении обратных тригонометрических функций непосредственно определяется значение только одной функции arcsin (arccos х), затем, ис пользуя соотношение arccos X - - srcsin х. определяем значение другой функции. Рассмотрим работу устройства для случая вычисления значений синуса И косинуса угла 0, представляемого так же в радианах. В начальный момент времени в сдви говый регистр 4 подается двоичный А код первого базового угла т ( (9 45), в регистр 7 блока 5 ана.лиза записывается код угла 4 6, значения синуса и косинуса которого необходимо вычислить, в.первом и тре тьем накапливающих сумматорах 3 записан код нуля (sin (ic sin О 0), во втором накапливающем сумматоре 3 код единицы (cos d cos О 1), устанавливается режим I (Вычисление прямых тригонометрических функций), который подается на седьмой вход бло ка 5 анализа и третий вход блока 6 управления, а на второй вход блока 6 управления поступает сигнал Пуск. Значение д (в первой итерации /Ь - г) поступает на первый вход бло ка 5 анализа, где по сигналу с перВо го выхода блока 6 управления осущест вляется проверка условия (4). Если это условие выполняется, то с вькода 854 блока 5 анализа выдается, сигнал в блок 6 управления и по сигналу, вьщаваемому с третьего выхода последнего, поступающему на управляющий вход блока 1 памяти, на адресный вход которого одновременно поступает код ft с выхода сдвигового регистра 4, производится одновременное считывайие значений sin j. и cos укоторые поступают на первые входы соответствующих блоков 2 умножения. Вццача сигнала считывания в блок 1 памяти эквивалентна операции у; /9) , а его отсутствие - операции jpj .0, что соответствует выражению (3). Одновременно с. проверкой вьтолне.ния условия (4) в блоке 5 анализа производится вычисление очередного значения угла V по выражению (5). В блоках 2 умножения (матричного типа), на вторые входы которых поступают соответственно значения синусов и косинусов углов, которые вычислены в (i - 1)-ой итерации, формир тотся произведения sinai.cos у, со8а siny, coso/.cos j-j и sinij- sin ji,. Полученные произведения поступают попарно соответственно на первый и второй входы соответственно первого и второго сумматоров, где формируется значение очередного приближения sin б и cos б . Затем с пятого выхода блока 6 управления на сдвиговый регистр 4 вьщается сигнал сдвига и его содержимое сдвигается на один разряд вправо, т.е. формируется очередной базовый угол j Если условие (4) не вьтолняется, то сигнал с выхода блока 5 анализа на вход блбка 6 упра вления не ввдается. По сигналу, поступающему с вто-. РОГО выхода блока управления, в блоке 5 анализа формируется значение V 1 в соответствии с выражением (5), сигнал считывания в блок 1 Памяти не вьщается, что соответству- , ет (0. Значения:первого и второго накапливающих сумматоров 3 не изменяются, а осуществляется только сдвиг содержимого сдвигового регистра 4 (формирование очередного значения базового угла). Этот процесс повторяется i раз (i 1, 2,..., 15), Следовательно, если условие (4) не вьтолняется, то цикл вьтолнения в данной итерации уменьшается на время, равное времени считывания из памяти, формирования произведения и суммы. . При вычислении обратных функций (arcsin X и arccos х) начальные состояния всех блоков такие же, как и при вычислении прямых функций. Работа устройства соответствует работе при вьтолнении условия (4) за исключением следующего. Сигнал Режим на соответствующие входы блоков 5 и 6 анализа и управле ния соответственно не поступает, В качестве исходных данных на четвер-. тый (пятый) вход блока 5 анализа поступает прямой код sin. X (дополнительный код cos х), а на его третий (второй) вход - прямой код синуса ба зового угла sin /3 (дополнительный код косинуса базового угла cos /Й ), а угол 1. поступает на вход третьего накапливающего сумматора 3. По сигналу Пуск с третьего выхода блока 6 управления выдается сигнал в блок 1 памяти, .производится считывание значений sin /3. , cos ft. , которые поступают в соответствующем Коде на соответств пощие входы блока 5 анализа. В последнем по сигналу, выдаваемому с первого выхода блока производится аналогично вЬфажению (4) про верка выполнения условия г sin /5,- sinV.., 1 при I cos ,в; cos4{.V /уч Г sin /5i sin при 1 ,,, I cos /i| cos Ч-.д, где sin /},-(cos /) вычисляется по выражениям (2), причем з;; , sin V. (8) 1 sin Y.., при , i 1, 2. , ., 15. Если условие (7) выполняется, то с выхода блока 5 анализа выдается сигнал на первый вход блока 6 управления, а с его четвертого выхода выдается сигнал на вход третьего накапливающего сумматора 3, по которому к содержимому сумматора прибавляется очередной i-й базовый угол. Если условие (7) не выполняется, то сигналы с выхода 5 .блока анализа и с четвертого выхода блока 6 управления не выдаются и содержимое третьего накапливающего сумматора 3 не изменяется. Это эквивалентно выполнению следующего вьфаженйя arcsin X - Zl-у;, причем ) - ™ . . J 1 . . где у-, определяется по выражению Затем осуществляется сдвиг содержимого сдвигового регистра 4 и процесс вычисления повторяется. Если при вычислении одной обратной функции Необходимо одновременно вычислить значение и другой, то после выдачи значения угла В первой функции на дополнительньй вход третьего накапливающего сумматора 3 поступает код , где производятся вычисление по выражению (6) и выдача значения угла другой функции. Максимальное значение угла, которое может быть зафиксировано третьим накапливающим сумматором 3, должно быть равно / (90°). .