Устройство для вычисления модуля вектора Советский патент 1985 года по МПК G06F17/16 G06F7/544 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах, например, для измерения длин прямолинейных отрезков приполуавтоматическом вводе и кодировании графической.информации с помощью вводных графических терминалов планшетного типа...

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На чертеже представлена функциональ ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит счетчики 1 и 2 накапливающий сумматор 3 с циклическим переносом, элементы И 4 и 5,. элементы 6 и 7 задержки, генератор 8 импульсов, триггер 9, элемент И 10, триггер И, группу элементов И 12, элемент ИЛИ 13, вход 14 запуска, выходы 15 результата.

Реверсивные счетчики 1 и 2 служат для хранения и подсчета текущих значений переменных, значение одной из которых в конце цикла вычислений принимает значение модуля вектора.

Сумматор 3 служит для вычисления функции рассогласования. Прямой и инверсный ВЫХОДЫ знакового разряда сумматора 3 являются соответственно выходами признаков отрицательного и положительного значений содержимого сумматора 3. Элементы И 4 и 5 являются коммутаторами импульсов генератора 8.

Элементы 6 и 7 задержки являются согласующими звеньями, обеспечивающими правильную работу устройства путем задержки сигнала на время, необходимое для выполнения операции в сумматоре 3.

Генератор 8 импульсов служит для задания тактовой частоты работы устройства. Триггер 9 служит для выделения рабочего временного интервала.

Элемент И 10 служит для выделения сигнала, определяющего состояние знакового разряда сумматора 3 после ввода в него исходных данных.

/Триггер 11 служит для запоминания состояния знакового разряда сумматора 3 после ввода в сумматор исходных данных, и выбора в соответствии с этим режимом работы реверсивных счетчиков 1 и 2.

Группа элементов И 12 служит для выдачи результата. Число элементов в группе равно числу разрядов счетчика 1(2).

Элемент ИЛИ 13 служит для сборки сигналов переноса, возникающих при обнулении одного из счетчиков 1 и 2, определяющих конец цикла вычислений.

Принцип работы устройства основан на вычислении функции рассогласования определяемой выражением.

F.-y Fo-Z:(x + i)+i:(Y- ), еслиХ У (f) «t«-x 0434Y

Fij Fo-jgjX-i)+(Y-fj), если X4Y (2)

Здесь FO Y-X

После подстановки значений верхних пределов суммирования вместо значений переменных, стоящих в круглых скобках выражений (1) и (2), одно из скобочных выражений в (1) и (2) превращается в нуль, а другое будет равно искомому результату

. - Y, при этом момент окончания

5 вычислений .совпадает с моментом обну ления одного из скобочных выражений IB (I) и (2). Для удобства фиксации этого момента окончания вычислений определяется при изменении зиака одного из скобочQ ных выражений с плюса (-f) на минус (-).

Подсчет значений скобочных выражений

в (1) и (2) осуществляется счетчиками 1 и 2,

а значения функции рассогласования (1)

и (2) подсчитываются сумматором 3.

Максимальное значение абсолютной

5 погрешности во всем диапазоне работы устройства не превышает одного элементарного шага..

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 1 и 2, сумматор 3 и триггеры 9 и 11 обнулены, при этом в соответствии с потенциалом на выходе триггера 11 счетчики .1 и 2 включены соответственно на режим «Суммирование и «Вычисление.

5Перед началом работы устройства в

счетчики 1 и 2 вводятся значения исходных величин X и Y соответственно, а в сумматор 3 - значение их разности Y-X. Если значение этой разности меньше нуля, то разрешающий потенциал на входе элемента И 10, связанном с выходом сумматора 3, отсутствует и импульс с входа 14 на выход элемента И 10 не проходит. Состояние триггера 11 не изменяется и установленный режим работы счетчиков не изменяется.

5 Если же значение содержимого сумматора 3 окажется равным нулю или больше .его, то разрешающий сигнал с выхода сумматора поступит на вход элемента И 10 и импульс, поступивший с входа 14, пройдет ; на выход элемента И 10 и изменит состоя0 , нне триггера 11 на противоположное. При этом счетчик I окажется включенным на режим «Вычитание, а счетчик 2 - на режим «Суммирование. В процессе дальнейшей работы триггера 11 своего состоя, . ния не изменяет и, по сути дела, фиксирует значение знакового разряда сумматора 3 после введения в него исходных данных., Изменение реверса счетчиков и 2 в зависимости от содержимого сумматора 3 необходимо для сокращения цикла вычислений. С приходом на вход триггера 9 сигнала с- входа 14 триггер 9 изменяет свое состояние на противоположное и на его выходе появляется разрешающий сигнал, поступающий на входы элементов И 4 и 5. Если значение содержимого сумматора 3 отрицательно, то разрешающий потенциал с его выхода подается на вход элемента И 4, который начинает пропускать на выход импульсы, поступающие на его вход с выхода генератора 8 импульсов. Если значение содержимого равно нулю или положительно, то разрешающий сигнал с выхода сумматора 3 поступает на вход элемента И 5, который начинает пропускать на выход импульсы, поступающие на его вход с выхода генератора 8 импульсов, элемент И 4 при этом закрыт. Каждый импульс, поступающий с выхода элемента И 4 на вход сумматора 3, вызывает суммирование содержимого счетчика 2 с содержимым сумматора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое сумматора не станет равным нулю или больше него. В результате этого разрешающий сигнал на входе элемента И 4, связанном с выходом сумматора 3, исчезает, а на входе элемента И 5, связанном с выходом сумматора 3, появляется, в результате чего элемент И 4 закрывается, а элемент И 5 открывается. Последний начинает пропускать на свой выход импульсы с выхода генератора 8 импульсов. Каждый импульс, поступающий с выхода элемента И 5 на вход сумматора 3, вызывает вычитание содержимого счетчика 1 из содержимого сумматора 3. Это происходит до тех пор, пока содержимое сумматора не станет отрицательным. При этом разрешающий сигнал на входе элемента И 5, связанном с выходом сумматора 3, исчезнет и элемент И 5 .закроется, а на входе элемента И 4, связанном с выходом сумматора 3, разрешающий сигнал появится и элемент И 4 откроется. Каждый импульс, поступающий с выхода элемента И 4 через элемент 7 задержки на вход счетчика 2, добавляет или вычитает из содержимого счетчика 2 в зависимости от установки начального режима счетчика 2, определяемого состоянием сумматора 3 после ввода в него исходных данных, единичное приращение. Аналогично этому каждый импульс, поступающий с выхода элемента И 5 через элемент 6 задержки на вход счетчика 1, вычитает или добавляет в зависимости от установки начального режима счетчика 1, определяемого состоянием сумматора -3 после ввода в него исходных данных, к содержимому счетчика 1 единичное приращение. При этом, если счетчик 1 в соответствии с исходными данными включен на режим «Суммирование, то счетчик 2 включен на режим «Вычитание и наоборот. Это приводит к тому, что меньшее значение исходной величины в процессе работы устройства уменьшается, а большее - увеличивается, что сокращает общее время вычислений. Описанный процесс работы продолжается до тех пор, пока значение содержимого одного из счетчиков 1 и, 2 не станет равным минус единице (- 1). Этому состоянию счетчика будет соответствовать наличие разрешающих сигналов на всех прямых выходах счетчика 1 и 2, соединенных с входамии элементов И 12. Возникающий при изменении знака в старшем разряде счетчика 1 (2) сигнал переноса через элемент ИЛИ 13 поступает на управляющие входы элементов И 12, разрешая выдачу содержимого другого счетчика 2 (1), численно равного модулю вектора, на выходы 15 результата.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЯ ВЕКТОРА, содержащее первый и второй счетчики, накапливающий сумматор с циклическим переносом, генератор импульсов, первый и второй элементы задержки, первый элемент И и группу элементов И, выходы которых соединены с выходами результата устройства, первые входы элементов И группы соединены с прямыми выходами соответствующих разрядов первого счетчика, инверсные выходы разрядов которого соединены с первой группой информационных входов накапливающего сумматора с циклическим переносом, вторая группа информационных входов которого соединена с прямыми выходами разрядов второго счетчика, выход первого элемента И соединен с входом первого эле.мента задержки и первым входом записинакапливающего сумматора с циклическим переносом, а первый вход - с выходом генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены второй и третий элементы И, два триггера и элемент ИЛИ, причем вторые входы элементов И группы соединены с выходами прямых значений второго счетчика, выходы первого ивторого элементов задержки подключены к счетным входам соответствующих счетчиков, выходы переполнения которых подключены к входам элемента ИЛИ, выхол1 которого подключен к третьим входам элементов И группы и к нулевым входам первого и второго триггеров, первый вход второго элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к входу второго элемента задержки и второму входу записи накапливающего сумматора с циклическим переноi сом, выходы признаков отрицательного и положительного значений которого соединены (Л с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И, третьи входы которых соединены с прямым выходом первого триггера, единичный вход которого подключен к входу запуска устройства и первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к второму входу ю первого элемента И, а выход - к единичному входу второго триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления сложением первого счетчика .и входу 00 управления вычитанием второго счетчика, со прямой выход второго триггера соединен с О5 входом управления вычитанием первого счетчика и входом управления сложением второго счетчика.