Цифровой генератор функций Советский патент 1986 года по МПК G06F1/02 

бита и кончая крайним правьм битом. При значениях г О и uj 1 на шаге программы i счетчик 7 работает Цель изобретения - увеличение чис-. 5 в режиме вычитания (на его входе/уп-.

гике и вычислительной технике и предназначено для воспроизведения ных функциональных .зависимостей.

а воспроизбодимых сплайнрв при заданном объема памяти.

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - семейство сплайнов, получаемых при использовании .одной и.той же строки блока памяти, и соответствующие им кодовые последовательности; на фиг.З пример формирования сплайнов сложной формы при использовании одной и той же строки блока памяти (имеется в виду строка с заранее записанной в ней информацией); на фиг.4-- пример воспроизводимой кусочно-аппроксимированной зависимости при использовании только одной строки блока памяти (с заранее записанной в ней информацией.

Цифровой гене;ратрр функций (ЦГф) содержит генератор импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3, блок 4 , памяти, реверсивный счетчик 5, цифро- аналоговый преобраз ователь 6, ревер- .сивный ,счетчик 7, элементы И 8 и 9, блок 10 памяти, цифрово выход генератора 11, аналоговый выход, генератора 12, коммутаторы.13.и 14, элемент НЕ 1 5.

Устройство работает следующим об- разом.

На каждом шаге i программы с шесто- го и седьмого выхода блока 4 памяти соответственно на управляющий вход коммутатора 13, соединенный с вхо.- дом управления счетчика.7, и управ- ляющий вход коммутатор.а 14 поступа- , ют соответственно логический уровень rj и логический уровень и- . При задании на всех шагах i значения uj. г 1 состояние первого входа эле- И 9, соединенного с входом счетчика 3, повторяет состояние выхода переполнения (переноса) счетчика 7, а- состояние второго входа элемента И 8 повторяет состояние выхода бло- .ка 10 памяти. При этом, если на шаге i выбрана строка, содержащая функциональную последовательность нулей и единиц , то на вькоде ЦГФ воспроизводится либо сплайн s (), либо

j-S f. 1 :г7

s- (jpi 0) , причем последовательность

поступает на второй вход элемен

равления присутствует уровень нуля), последовательно адресуя столбцы выбранной строки блока 10 памяти с последнего по нулевой, причем переход на следующий шаг программы происходит по поступлению, на второй информационный вход коммутатора 13 и, соответственно, на вход счетчика 3 импульса с выхода обнуления (заема) счетчика 7 .

На второй вход элемента И 8 поступает последовательность s . (фиг.2) полученная из последовательности s путем изменения направления считывания и начала ее считывания (не -с 0-го бита по 31-й, а с 31-го по 0-й. На выходе ЦГФ воспроизводится сплайн S /s (при PI,O) , симметричньй сплайну s относительно точки Ц (фиг.2, причем НЦ ЦК., отрезок АК равен числу единиц в S (в s), а АВ - числу бит в последовательности s . Если на на i-M шаге воспроизводился s , а на (i+l)-M - s (фиг.2, причем коэффициент деления делителя 2 К | Kl ), то они симметричны относительно точ - ки К. Вид s зависит от вида s , причем однозначно, например если s представляет правую положительную

ветвь кубической параболы (фиг.2),

то s - левую (отрицательную) ветвь . кубической параболы. В общем случае s представляет собой отрезок функции, отрицательной по отношению к функции,

отрезком которой является .s . Существует такое взаимно однозначное соответствие, что для каждого s находится s . начало и конец которого совпадают с началом и концом s , а

точки, принадлежащие s, симметричны точкам, принадлежащим s , относительно центра отрезка, стягивающего начало: и конец s (s) (фиг.2 и 3) сплайны stf и s, где изображены

сплайны более сложной формы, чем отрезок кубической .параболы, - отрезки полиномов шестой степени , а под тактом j понимается число импульсов, пришедшее на счетный вход счетчика 7 .

с момента начала данного шага i программы.

На шагах программы i с j: переход, на шаг i+1 происходит по приходу

3. 1239704

на вход счетчика 3 импульса с выхода переполнения счетчика 7 (при этом в

блоке 10 памяти адресован последний столбец), а на шагах i с г/,-0 переход на шаг i+1 осуществляется по при- s ходу на вход счетчика 3 импульса с выхода обнуления счетчика 7 ( при этом в блоке 10 памяти адресован нулевой

столбецJ, что обеспечивается работой коммутатора 13, который подключает к 10 входу счетчика 3 либо выход переполнения счетчика 7 (при г 1), либо выход обнуления счетчика 7 (при ) В ходе воспроизведения сложной зависимости (фиг,4) при изменении г с 15 I на О последовательность номеров адресованных столбцов блока 10 памяти следующая {например при числе столбцов : ,..30,31,30..., а при изменении г с О на 1 - ,..1,0,1. . . . 20 Если на соседних шагах программы г- 0 , то последо:вйтельность номеров адресованных столбцов блока 10 памяти следующая : ....2,1,0,21,30.... ТавыО ме че пр

на но в те ор а АК сп по ви но ди на то ну

ко ка ти

ким образом, сплайн s может быть воспроизведен на любом шаге программы независимо от значения г на предыдущих шагах.

При г,,1 и второй вход элемента И 8 постзшает последователь кость S, полученная инвертированием

состояния каждого бита в по.следо- вательности s , так как при состояние выхода элемента НЕ 15 и состояние выхода коммутатора 14 оди- наковы (состояние выхода коммутатора 14 повторяет состояние выхода элемента НЕ 15). При этом воспроизводится сплайн s

и s (фиг.2). Вид сплайна s может. 40

быть определен следующим образом. Для

отличный от s

а

выполняются равенства 3

н- е

+ я

С;

й

,,,. 3

н

е

и н

1

соответственно число единиц и нулей в последовательности s ;

- соответственно число единиц и нулей в последовательности- число бит в последовательности, (столбцов в строке блока 0). что равенства

н ej + HJ С

J

нЬ

Hj ej.

выполняются .для любого Су/, где С, т,е. любого момента времени t (любого такта j, фиг.З) в течение участка аппроксимации (шага программы) i (фиг.2),

Для сплайна S (и для любого сплайна, определенного последовательностью нулей, и единиц), число единиц в соответствующей ему последовательности S определяет приращение ординаты за участок (АК, фиг.2 и 3, а число нулей в S определяет АК, где АВ - приращение ординаты для сплайна, у которого в определяющей последовательности все единицы. Очевидно, что для каждого t на участке i (т.е. для каждой вертикали, восстановленной из этой точки) разность ординат точки на s и на линии НА равна числу единиц, а разность ординат точки на линии НВ и точки на s - числу нулей в той части последовательности s

которая считана от момента начала участ ка i. То же справедливо и для з.Для вертикали АВ выполняются равенства:

АК

5

0

5

0

5

Аналогично для вертикали, восстановленной из произвольной точки ртрезка НА (для любого t), разность ординат точки на s и точки на НП равна разности ординат той же точки на НП и точки на s , где НП - отрезок, соединяющий начало сплайна s (совпадает с начало,м сплайна s) и середину вертикали, восстановленной из точки, ордината которой равна ординате начала сплай- на, а абсцисса - аб.сЦиссе конца сплай- на, причем длина вер,тикали равна С (числу бит в последовательности, определяющей s ) .

Отсюда вывод: .для любого сплайна s t,-.определенного последовательностью нулей и единиц s , существует однозначно определенный сплайн s , . определяющая последовательность s .которого получена путем инвертирования состояния каждого бита в последовательности s , причем s заны соотношением

и s свяs -f- t - s

где s . -функция от t, определенная

s и значениями pj; , К ; С - число .бит .в последовательности . i; - время5 начиная с момента начала шага i.

При г;; 0 и предлагаемый ЦГФ воспроизводит сплайн (фиг. 2) , у ко- торого определяющая последовательность § получена из последовательности s путем инвертирования состояния ее . каждого бита, либо (что то же самое) из последовательности s путем изме- . нения начала и направления ее считы- вания. (т.е. реверса последовательности), потому что существует взаимно однозначное соответствие между s , s , ,s и s (и, следовательно, между s 5 s , s и , определен- ными этими последовательностями).

При Р(,0 каждому из сплайнов s , ; s s и s соответствует симметричный относительно линии НА сплайн,, соответственно s,. s, s и s (фиг. 2) который определен той же последовательностью нулей и единиц, но на этом шаге программы выходной реверсивный .счетчик 5 работает в режиг-.1е вычитания

На фиг.5 более детально по казанс

-, „ 2

формирование четырех сплайнов s , s ,

s и s на основе хранящейся в блоке 10 памяти одной строки с последовательностью Зд .

Таким образом, на любом шаге i программы при выбранной по номеру - NJ; строке блока 10 с заранее занесен- ной в нее последовательностью-нулей р{ единиц (например, s ) предлагаемый ЦГФ способен воспроизводить один из восьми слпайнов, который определен набором г , и и Pi- Гтаб- лица на фиг.2j.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т. е к и я

Цифровой -генератор функцрш, ссЗдер- :ащий генератор импульсов, делитель частоты, счетчик, два реверсивных счетчика, два блока памяти, два элемента И, причем выход генератора импульсов подключен к информационному входу делителя частоты вьссод которого подключен к информационному входу первого реверсивного счетчика и первому входу первого элемен

та И, ВЫХОД которого подключен к счетному входу второго реверсивного счетчика, тактовьй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выходы разрядов первого реверсивного счетчика подключены к группе старших разрядов адресного входа первого- блока памяти, к группе младших разря-- доз адресного входа- крторого подключены выходы разрядов поля адреса перезаписи второго блока памяти, выход -разряда поля коэффициента деления которого п одключен к управляющему входу делителя частоты, выход второго реверсивного счетчика, подключен к адресному входу второго блока памяти, выход поля данных которого подключен . к информационному входу второго реверсивного с-четчика, вход управления реверсом которого .подключен к выходу разряда поля управления прира- . цением функции второго блока памяти, выход.разряда поля управления записью второго реверсивного счетчика которого под.кхточен к первому входу вто рого- элемента И, выход второго реверсивного счетчика подключен к выходу генератора, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа ВОСПРОИЗВОДИ1-1ЫХ сплайнов при заданном объеме памяти,в него- введены два ком-, мутатора и элемент НЕ, причем пер- 23ЫЙ и второй информационный входы первого коммутатора подключены к,выходу переполнения и выходу обнуления первого счетчика соответственно, выход, первого коммутатора подключен к, первому входу второго элемента И и информационному входу второго реверсивного счетчика, выход разряда поля управления адресацией второго блока памяти подключен к входу управления 1гаправх ением счета первого реверсивного счетчика и управляющим входам

первого коммутатора-г выход первого реверсивного блока памяти подключен к первому информационному и через элемент НЕ к второму информационно- му входам второго коммутатора, уп- равляю1ций вход которого подключен к выходу разряда поля управления полярностью сигнала второго блока памятиj выход второго коммутатора подключен о к второму входу первого элемента И.

н(мд),

tJ(Hanpfi)f(SHue)

5 : Q0000000100110710J 1 Л 1 П f П fJI 11 TmjtllfltlUIOnOlf 001 OOQOQOOO S .- И МП 7 1Ql100t0010(30ooo06SOOOOOO

: oQooooooocooo oiOoiooi 1011 tm t J

.: .Z

t(6pSMJt)

i (маг)

1«(кое;

о

. .

О I if ё/2 ггГ ZV s 3t зг J

TtJKfTt/

S, ;6000Cf01 rfOOOOOO OOflflOtfOOOOJOffO S,:0t lOIOflOCfiOOOOOOOOOOO } fOtSOOOe

f t J f t я S 0 0 e t f ft I 1 г 1 f г f f r б f о о ;

sf:1 в с г J s tt I ; г J J f I I t f г f 8 f t

Л...- ТГ

., Фй«.5

It

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для воспроизведения слолшых функциональных зависимостей. Целью изобретения является повышение эффективности использования устройств памяти, увеличение числа воспроизводимых сплайнов при заданном объеме памяти и расширение класса генерируемых при. заданном множестве аппроксиьшрую- щих сплайнов. Введение цифрового генератора функций, двух коммутаторов h элемента НЕ позволило увеличить число получаемых сплайнов при заданном объеме памяти, расширить класс воспроизводимых функций при зада1п-1ом наперед ffloжecтвe сплайнов. З строй- ство содержит генератор импульсов, делитель частоты, два блока памяти, дра коммутатора, счетчик, два реверсивных счетчика, два элемента И, элемент НЕ. 4 ил. го со (

I

I cr

f f . I 0 0 f C 5 oil 10

г.

Iffn i

0a Iff I

t0 00 0

0 I0.0

Редактор Е.Папп

Составитель С.Курош Техред Л, Олейиик

Заказ 3397/49

Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул .Проектная,, 4

Корректор 0. Луговая

Подписное