Устройство для вычисления логарифмов Советский патент 1986 года по МПК G06F7/556 

ч

Изобретение относится к 1щфровой вычислительной технике и может,быть использовано в различных системах автоматики.

Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для вычисления логарифмаi на фиг. 2 - функциональна схема блока вьщеления старшего знача щего разряда, на фиг. 3 - функционалная схема вычислителя мантиссы, на фиг, 4 - отрезок графика логарифмической функции и аппроксимирующий отрезок.

Устройство для вычисления логарифмов содержит, блок 1 вьщеления старшего значащего разряда, шифратор 2 характеристики, вычислитель 3 ма нтиссы. Блок 1 выделения старшего значащего разряда состоит из элементов НЕ 4 - Ц. и элементов И 5/f -- 5ц.. Вычислитель 3 мантиссы состоит из матрицы элементов И 6 и элементов ИЛИ 7;, - 7)-,..

Устройство работает следующим образом.

Параллельный двоичный код аргумента поступает на разрядные входы 2°, 2 .... 2. В блоке 1 вы- деления старшего значащего разряда производится выделение номера старшего разряда числа, имекяцего значение логической единицы. На выходе блока 1 выделения старщего значащего разряда имеется унитарный и -раз- рядный код, который поступает на входы шифратора 2 характеристики и на первые входы элементов И 6 вычислителя 3 мантиссы. На выходе шифратора 2 характеристики согласно входному унитарному коду появляется двоичный код номера старшего значащего разряда, что соответствует характеристике двоичного логарифма входного аргумента. Например, для входного аргумента 0.,. .01111 11 1 (число 127) номер старшего значащего разряда равен шести йм 127 6, 9834375,

V

Шифратор 2 характеристики может быть выполнен в виде схемы комбинационного типа на основе формирования двоичного параллельного кода в зависимости от входного унитарного кода На выходе шифратора 2 характеристи- ки имеем код С...0110,

Значение мантиссы опредехсяется путем линейной аппроксимации участ

t8 .2

ка АВ функции (фиг. 4). Из треуголь ника ABC значение мантиссы для любой точки, лежащей на оси абцисс и в интервале 2 - 2 , определяется следующим выражением:

. Х- 1

таккй t 1 ;

6С

АС

ВС К+1-КМ ) АС --.

а iK+i,K к

Jл

tf

t. -2 - соответствует исходному аргументу без единицы старшего значащего разряда.

Выражение

К- г

- форма пред-.

х- 2 в двоич1

ставления величины ном нормальном коде с фиксированной запятой. Для числа 127 мантисса равна O.tlllllj следовательно, двоич- ньш логарифм числа 127 определяется как 0...01111111 0...0110, 1111 1100.. .0.

Прямые и инверсные значения раз- рядов аргумента в виде логических единиц и нулей поступают на входы элементов И 5 - 5h-i блока 1 (фиг. 2) для выделения старшего значащего разряда логарифмируемого числа. Выбирается тот элемент И 5j, на один из входов которого подана логическая единица старшего значащего разряда, а на другие входы поданы сигналы логических единиц с выходов элементов НЕ 4j - 4,. . На выходе этого элемента И 5j имеется сигнал логической единицы, в то время как на выходах остальных элементов И имеются сигналы логических нулей, так как на один из входов всех элементов И 5 - 5j-i поступает инверсия сигнала логической единицы старшего значащего разряда с выхода элемента HE.4j , а на входы всех элементов И 5j4r - 5ц--1 подан сигнал логического нуля по соответствуюш 1м разрядн1ым входам аргумента.

Например, для числа О,,,С П11111 (127) выбирается элемент И 5, так как на один из его входов подан сигнал логической единицы от разрядного входа 2 аргумента, а на остальные его входы поданы сигналы

3

логической единицы с выходов элементов НЕ 4g - 4,..

Все элементы И 5 - 5; блокируются сигналом логического нуля, поступающим на их входы с выхода эле- мента НЕ Sg. Все элементы И 5г - 5rt блокируются сигналами логических нулей, поступающими на их входы от соответствующих разрядных входов 2 5 2 , ..., 2 аргумента. Уни тарный код в виде набора логических нулей и одной логической единицы в шестом разряде с выходов блока выделения старшего значащего разряда поступает на входы шифратора характеристики и на первые входы элементов И 6 вычислителя мантиссы.

Мантисса логарифмируемого двоичного числа определяется из исходного числа за вычетом значения старше го значащего разряда. Для определения мантиссы конкретного числа сра- батьшают элементы И 6 столбца вычислителя 3 мантиссы, первые входы которьгх соединены с выходом элемен- та И 5j, блока 1 вьщеления старшего значащего разряда. Вторые входы элементов И 6 столбца соединены с

о ° т

разрядными входами / , / , ..., аргумента. Логические уровни, соответствующие этим разрядным входам, с выходов элементов И 6 -го столбца поступают на входы элементов ИЛИ 7.

На выходах элементов ИЛИ 7 появлется двоичный код мантиссы входного

16 ..

аргумента. Разряд 2 мантиссы появляется на выходе элемента И 6 И-и строки. Так, например, для числа 127 выбираются элементы И 6 шестого столбца (j 6), так как на первые входы элементов И 6 этого столбца подана логическая единица с шестого выхода ( J 6) блока выделения старшего значащего разряда. Остальные столбцы элементов И вычислителя мантиссы блокируются логическими нулями, поступающими с остальных выходов блока выделения старшего значащего разряда.

На выходе элементов И 6 шестого столбца имеется двоичньй код числа, соответствующий разрядньгм входам аргумента . (2, 2 , ..., 2), который поступает на входы соответствующих элементов ИЛИ, на остальных входах которых имеются сигналы логических О. На выходах элементов ИЛИ 7j - 7ft, вычислителя мантиссы имеется уровень логического О, так как на все входы этих элементов ИЛИ 7 поданы уровни логического О.

На выходе tt элемента И 6 и -и строки являющегося выходом мантиссы 2 имеется логический О, так как на его первый вход поступает логический О от блока выделения старшего значащего разряда. Таким образом, действительно О,..01111111 0...0110, 11111100...0.

г

мантиссы

9in.l

I

9Под,х

Редактор В.Петраш

8418/52Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., щ. 4/5

Филиал ПГЦ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель А.Шуляпов

Техред М.Надь Корректор И.Муска