Устройство для вычисления полиномов Советский патент 1986 года по МПК G06F7/544 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для обработки данных и МО - жет быть использовано в информационно-измерительных и управляю1дих системах, в системах моделирования с аппаратурной реализацией функций, в устройствах дискретной обработки сигналов, где необходимо вычислять значение полинома третьей степени при заданном значении аргумента.

Цель изобретения - увеличение быстродействия при вычислении значений полинома третьей степени от совокупности чисел, представляющих собой значения детерминированной функции, квантованной по уровню и времени.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства , на фиг,2 - функциональная схема арифметического блока.

Устройство содержит генератор 1 ипульсов, счетчик 2, коммутатор 3, схему 4 сравнения, элемент НЕ 5, четыре регистра 6-9, арифметический блок 10 и элемент И 11,

Устройство имеет вход 12 аргумента, входы первого 13, второго 14, третьего 15 и четвертого 16 начальных коэффициентов и выход 17 результ та.

Арифметический блок 10 содержит четыре преобразователя 18-21 прямого ,кода в дополнительньш, три блока 22-24 сдвига на один разряд, три блока 25-27 сдвига на два разряда, четыре сумматора 28-31 и блок 32 элементов И.

Арифметический блок 10 имеет входы первого 33, второго 34, третьего 35 и четвертого 36 операндов, вход 37 стробирования и выход 38 результата.

Начальные коэффициенты,поступающи на установочные входы регистров 6-9 при подготовке устройства к работе, определяются следующим образом. Для вычисления поликома

у(х) а а X . + а. х + а,

h h J

при представлении аргумента х целыми числами начальные коэ(|)фициенты определяются путем подстановки в задан ный полином чисел , .„,.

Так, для вычисления полинома третьего порядка

ь i 1 у ах + а,х + + а

начальные коэс{ фицие.нты равны . у(0) а„-,

у(-1) а„; у.(-2) -8а + 2а, + а,

о2Iо

у(-3) -27а + 9а - За + а.,

Запись начальных коэффициентов осуществляется следующим образом.

Значение у(-п) записывается в первьй регистр, y{-n+l)bj, -во второй регистр и т,д,, у(0) - в (п+1)-й регистр, выход которого соединен с выходом значения полинома устройства.

Так, для рассматриваемого поли- нома третьего порядка значение у(-3) записывается в первьй регистр 6, у(-2) - в регистр 8, у(0) - в чет- вертый регистр 9,

Реализуемая арифметическим блоком 10 функция зависит от порядка вычисляемого полинома и определяется на основании известного метода конечных разностей. Так, для вычисления полинома третьего порядка ариф- метический блок 10 реализует вьфаже- ние

y(i+5U-4)5I.y(i)-2y(i-1) + 2y(i-2)- -y(i-3)(i)+4y(i-1)-6y(i-2)+4y(i-3), где y(i- -5U-4) - значение функции, получаемое на выходе арифметического блока на (i+1)-M шаге; у.. - значение функции,

гЕолученное на i-м шаге;

y(i-3), y(.i-2)

и y(i-1) - значения функции, полученные на (i-3)-M, (i-2)-M и (i-l)-M шагах вычисления полинома, и - значение выходного

сигнала на втором выходе схемы 4 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 2 обнулен, на входе 12 аргумента также имеется нулевой код аргумента х, на первом выходе схемы 4 сравнения вырабатывается значение единицы, по- ступающее через элемент НЕ 5 на второй вход элемента И 11. В соответствии с этим импульсы с генератора 1 импульсов на входы блоков 3 и 11 не поступают. На регистрах 6-9 записаны по входам 13-16 начальные значения коэффициентов, определенные для вычис ляемого полинома. При поступлении на вход аргумента 12 устройства значения аргумента х схема 4 сравнения вырабатывает на своем первом выходе значение нуля и импульсы с генератора 1 импульсов начинают поступать через . элемент И 11 на входы блоков 2 и 6-9. Для правильной работы необходимо, чтобы значение аргумента х на вход 12 аргумента устройства было подано непосредственно после заднего фронта импульса, вырабатьшаемого генератором 1,

Время работы устройства пропорционально не значению аргумента, как это имеет место в устройстве-прототипе, а пропорционально абсолютной величине разности между двумя последующи- ми значениями аргумента, т.е.

(х-х | , где t - такт работы устройства J

X - предыдущее значение ар-

гумента

х - последующее значение аргумента) причем х может быть меньше х .

Формула изобретения

1. Устройство для вычисления полиномов, содержащее генератор им- пульсов, счетчик, коммутатор, схему сравнения и элемент НЕ, причем первый информационный вход схемы сравнения является входом аргумента устройства, отличающееся тем, что с целью увеличения быстродействия устройства при вычислении значений полинома третьей степени от совокупности чисел, представляющих собой значения детерминированной функции, квантованной по уровню и времени, в устройство введены четьфе регистра, арифметический блок и элемент И, а счетчик выполнен

5 ШtЗ 20

30

5

25

0

5

0

5

реверсивным, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с выходами Меньше и Больше схемы сравнения, а первый и второй ВЫХОДЫ коммутатора соответственно подключены к входам суммирования и вычитания счетчика, выход которого подключен к второму информационному входу схемы сравнения, выход Равно которой подключен к входу элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента И, установочные входы регистров являются входами соответствующих начальных коэффициентов устройства, входы синхронизации регистров подключены к выходу элемента И, входы разрешения записи регистров подключены к выходу Меньше схемы сравнения и к входу стробиро- вания арифметического блока, выход i-ro (i-1,2,3) регистра подключен к первому информационному входу (i+1)-ro регистра, выход j-ro (j-2,3,4) регистра подключен к второму информационному входу (j-l)-ro регистра и к входу j-ro операнда арифметического блока, выход результата которого подключен к первому информационному входу первого регистра и к второму информационному входу четвертого регистра, выходы первого и четвертого регистров подключены соответственно к входу первого операнда арифметического блока и к выходу результата устройства.

2. Устройство по П.1, о т л и- чающее ся тем, что арифметический блок содержит четь1ре преобразователя прямого кода в дополни- тельный, три блока сдвига на один разряд, три блока сдвига на два разряда, четыре сумматора и блок элементов И, причем вход первого операнда арифметического блока подключен к входу первого преобразователя прямого кода в дополнительный и к входу первого слагаемого первого сумматора, вход второго операнда арифметического блока подключен к входам первых блоков сдвига на один разряд и на два разряда, вход третьего операнда арифметического блока

rioflKnro4feH к входам вторых блоков сдвига на один разряд и на два разряда, вход четвертого операнда арифметического блока подключен к входу второго преобразователя прямого кода в дополнительньш, выход которого подключен к входу второго слагаемого первого сумматора, вход третьего слагаемого которого подключен к выходу второго блока сдвига на один.разряд и к входу первого слагаемого второго сумматора, вход второго слагаемого которого подключен к выходу второго блока сдвига на два разряда, выход второго сумматора подключен к входу третьего преобразователя прямого кода в дополнительный, выход которого подклю-, чен к входу .первого слагаемого треть-да в дополнительный, первого и тр его блоков сдвига на два разряда, вход четвертого слагаемого первог ,сумматора подключен к выходу четв

5 тог.о преобразователя прямого кода в дополнительный, вход которого подключен к выходу первого блока сдвига на один разряд, выход перв го сумматора подключен к входу пе

10 го слагаемого четвертого сумматор и к входу третьего блока сдвига н один разряд, выход которого подкл чен к входу второго слагаемого че вертого сумматора, разряды выхода

15 которого подключены к первым входам соответствующих элементов И б ка элементов И, вторые входы кот рых подключены к входу стробиров ния арифметического блока, а вых

его сумматора, входы второго и треть;- 20 к соответствующим разрядам входа

его и четвертого слагаемых которого подключены соответственно к выходам первого преобразователя;прямого копятого слагаемого третьего сумма ра, выход которого является выхо дом арифметического блока.

-да в дополнительный, первого и третьего блоков сдвига на два разряда, вход четвертого слагаемого первого ,сумматора подключен к выходу четвер5 тог.о преобразователя прямого кода в дополнительный, вход которого подключен к выходу первого блока сдвига на один разряд, выход первого сумматора подключен к входу перво10 го слагаемого четвертого сумматора и к входу третьего блока сдвига на один разряд, выход которого подключен к входу второго слагаемого четвертого сумматора, разряды выхода

15 которого подключены к первым входам соответствующих элементов И блока элементов И, вторые входы которых подключены к входу стробирова- ния арифметического блока, а выходы к соответствующим разрядам входа

пятого слагаемого третьего сумматора, выход которого является выходом арифметического блока.

J3 fS.

J4

J5s

J50

W

J8

Редактор Е.Копча

cpt/e.Z

Составитель Н.Захаревич Техред И.Поповим

Заказ 6667/42 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

077

Корректор о. Луговая

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для обработки данных, где необходимо вычислять значение полинома при заданном значении аргумента. Изобретение позволяет увеличить быстродействие вычисления значения полинома от совокупности чисел, представляющих собой значения детерминированной функции, квантованной по уровню и времени. Устройство содержит генератор 1 импульсов, элемент И 11, реверсивный счетчик 2, коммутатор 3, схему 4 сравнения, элемент . НЕ 5, числовые регистры 6-9 и арифметический блок 10. При вычислении значения полинома в числовые регистры заносятся значения начальных коэффициентов, используемые арифметическим блоком для расчета значения полинома по методу конечных разностей. Реализуемая арифметическим блоком функция зависит от порядка вычисляемого полинома. 1 з.п. ф-лы 2 ил. i (Л tS9 о СО 00 t fJ /