Цифровое логарифмирующее устройство Советский патент 1986 года по МПК G06F7/556 

Устройство относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в арифметических устройствах и для сжатия динамического диапазона в устройствах цифровой обработки сигналов

Целью изобретения является повышение быстродействия,

Нафиго 1 представлена функциональная схема цифрового логарифми- . ческого устройства; на фиг. 2 - график значений масштабных коэффициентов log 2 как функции а.

Цифровое логарифмирующее устройство содержит N разрядный регистр 1 блок 2 вьщеления старшего значащего разряда, блок 3 формирования мантиссы, В блок 2 вьщеления старшего значащего разряда входят элементы И 4-7, элементы НЕ 8-11, элементы ИДИ 12-14о В блок 3 формирования мантиссы входят элементы И 15-21, злементы ИЛИ 22 и 23. Устройство также содержит шифратор 24, блок 25 постоянной памяти мантиссы, блок 26 постоянной памяти основания и умножитель 27 :

Алгоритм работы предлагаемого устройства описывается выражением

log M logbMlog b, О) где loggM - логарифм числа М по основанию Q ;

log М - логарифм числа М по основанию Ь ;

logyЪ - логарифм числа Ъ по основанию а .

Выражение (Опозволяет вычислить логарифм числа М по любому наперед заданному основанию.

Для предлагаемого устройства число М является числом, представленным в классе целых чисел в двоичной системе счисления. Для этого случая вычисления проводятся при , тогда выражение {1) принимает вид

1ойдМ 1ов2М log 2« .(2)

Из выражения (2) видно, что для вычисления необходдаго вычислить логарифм числа М по основанию два и полученное значение умножить на масштабный коэффитдаент , который преобразует логарифм числа М по основанию два в логарифм числа М по заданному основанию, а . Масштабные коэффициенты - для различных значений а записываются в блок 26, Число этих коэффициентов определяется исходя из требуемого

количества различных значений масштаба. Выборка того или иного значения масштабного коэффициента из блока 26 Определяется установкой на его входе 5 значения о. , соответствующего выбранному значению масштабного коэффициента.

На фиг, 2 приведены в,виде графика значения масштабных коэффициентов

o как функции q . Приведенная зависимость позволяет выбрать любое значение масгатабного коэффициента при изменении а от ,i до 7в

Устройство работает следзпощим обS разом.

Код входного числа записывается в регистр 15 Старший значащий разряд входного кода проходит через элемент И на вход шифратора 24 и од-

0 новременно блокирует прохождение значап их младших разрядов через соответствукяцие элементы И блока 2 за счет подачи на первые входы младших разрядов элементов И блока 2 напря5 жения логического нуля. В .результате на выходе шифратора 24 сформируется

код, соответствующий характеристике логарифма входного кода по основанию два,

, Формирование мантиссы логарифма по основанию два осуществляется например так: если старший значащий разряд будет третий, то с выхода элемента И 5 на первые входы элементов И 19 и 20 дается раз решение на прохождение входного кода первого и второго разрядов регистра 1 на входы первого и второго разрядов блока 25( В результате на выходе 0 блока 25 сформируется код мантиссы логарифма пооснованию два, определяемый двумя двоичными разрядами входного кода

5 lia выходе блока 26 сформирован код логарифма числа два по заданному (выбранному)основанию Выходное значеине кода, соответствукяцее логарифму входного кода по заданному

основанию, формируется как произведение логарифма входного кода по осг нованию два и кода логарифма числа два по заданному основанию,

Рассмотрим работу устройства на

конкретном примере для случая , . Задаем входаой код М 11110 ,1 (записано в двоичной системе счисления).

Число 11110 записывается в регистр 1о На вход шифратора 24 через блок 2 проходит только единица с выхода пятого разряда регистра ) , На выходе шифратора 24 сформируется код характеристики логарифме числа 11110, равной 100о Эта же единица с выхода пятого разряда регистра 1 разрешает прохождение единиц четвертого и третьего разрядов регистра 1 через элементы И 15 и 16, что приводит к наличию на обеих входах блока 25 единиц Наличие на обеих входах блока 25 единиц обуславливает вывод из блока 25 кода мантиссы числа 11110, равного 0,11001. В результате на первом входе умножителя будет код 100,11001 о

Выбранное значение числа Q , равное 1,100, поступает на входы блока 26, что приводит к выводу из этого блока кода 1,11001, который поступает на второй вход умножителя 27 На выходе умножителя получается результат 100,10001

Технико экономическая эффективность изобретения заключается в повышении быстродействия устройства за счет того, что формирование характеристики и мантиссы входного кода по основанию два производится на комбинационных элементах, причем соединенных таким обсазом. что увеличение разрядности и точности не приводит к резкому увеличению числа элементов„

Формула изобретени

Цифровое логарифмируняцее устройство, содержадее регистр, блок пост-янной памяти мантиссы, блок посто; янной памяти основания, умножитель, причем вход аргумента устройства соединен с входон регистра, вход основания устройства соединен с адресным входом блока постоянной памяти основания, выход которого соединен с первым входом умножителя, выход которого является выходом устройства. отличающееся тем, что, с цельто повышения быстродействия, в него введены шифратор.

блок выделения старшего значащего разряда, содержащий (N-l) элементов И, где N - количество разрядов регистра, равное разрядности аргумента, (N-1) элементов НЕ, (N-2) элементов liTM и блок формирования мантиссы, содержащей m элементов ИЛИ, где ,,oo,N-3, и m групп элементов И, каждая из которых состоит из (m+l) элементов И, причем выход первого разряда регистра соединен с первым входом второго элемента И блока выделения старшего значащего разряда, вход которого соединен с нулевым входом шифратора, выход k-ro разряда регистра, где ,о,N-1, соединен с первыми входами (k+l)-ro элемента И и k-ro элемента ИЛИ блока выделения старшего значащего разряда, выход которого соединен с вторым входом (k-l)-ro элемента ИЛИ и через k-й элемент НЕ с вторым входом k-ro элемента И блока выделения старшего значащего разряда, выход которого соединен с (k-i)-M входом шифратора, вход И-го разряда регистра соединен с N-M входом шифратора и через N-й элемент НЕ с вторым входом N-ro элемента И блока выделения старшего значащего разряда, выход которого соединен с (К)-м входом шифратора, при этом вход младшего разряда блока памяти мантиссы соединен с выходом ш-го элемента ИЛИ блока формирования мантисол, входы которого соединены с выходами (m+l)-x элементов И т-й группы блока формирования мантиссы, выходы с первого по т-й разрядов регистра соединены с первыми входами элементов И т-й группы блока формирования мантиссы соответственно, вторые входы которых объединеиы с входами с (Н-ш) по (N-l) разрядов шифратора, выход N-ro разряда регистра соединен с первым входом (m+l)-го элемента И т-й групгы блока формирования мантиссы, второй вход которого соединен с выходом (т+1)-го разряда регистра, выходы шифратора соединены со старшими раэрядаю второго вх.ода умножителя, мла/щие разряды второго входа умножителя соединены с выходами блока постоянной памяти мантиссы.

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники. Цель изобретения - повышение быстродействия. Ц ровое логари Фгческо устройство содержит N-разрядный ре- гистр, блок выделения старшего значащего разряда, в кото1%1й входят (N-1) элементов И, (К-1) элементов НЕ и (N-2) элементов ИЛИ, блок формирования мантиссы, в входят m элементов ШШ, где ,..,, N-3, m групп элементов И, каждая из которых состоит из (m4-l) элементов К, Шифратор, блок постоянной памяти мантиссы, блок постоянной памяти основания и умножитель. В данном устройстве повышение быстродействия осуществляется за счет того, что формирование характеристики и ман- тиссы логарифма по основанию два при нормализации входного кода производится одновременно на комбинационных элементах, KOfOfMe соединены так, что увеличение разрядности входного о кода на один разряд приводит к уве- . личению.на один элемент И, ИЛИ и ин- (Л вертор при формировании характерис- У тики логарифма, а при формировании Cm мантиссы логарифма количество элемен- ,. тов определяется требуемой точностью.. 2 ил ю iNd 4ib СО