Функциональный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G06F7/544 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных и измерительных устройствах, в частности в системах моделирования и обработки данных в реальном масштабе времени.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На чертеже изображена функциональная схема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь содержит вход 1 аргумента преобразователя, входной регистр 2, блок 3 памяти, схему 4 сравнения кодов, генератор 5 тактовых импульсов, коммутатор 6, регистр 7 последовательного приближения, выходной регистр 8, выход 9 преобразователя.

В блоке 3 памяти записаны ординаты функции, обратной заданному функциональному преобразованию.

Управление коммутатором 6 обеспечивает подключение выхода Х Xi схемы 4 сравнения для случая функционального преобразования монотонно возрастающей функции и выходы - для случая монотонно убываюш,ей функции к информационному входу регистра 7 (в соответствии с принятыми в описании обозначениями X - код аргумента функции по выходу регистра 2, Xi - код аргумента функции по выходу блока 3 памяти).

Таким образом, переключение коммутатора 6 производится только в случае перехода от функционального преобразования с одним типом монотонности к функциональному преобразованию с другим типом монотонности. Так, в частном случае использования предлагаемого функционального преобразователя для реализации только одного функционального преобразования вместо коммутатора 6 может использоваться непосредственное соединение требуемого выхода схемы 4 сравнения с информационным входом регистра 7.

В качестве регистра 7 можно использовать микросхему К155иР17, выводы которой подключаются следуюш,им образом: информационный вход (вход D) соединен с выходом коммутатора 6; тактовый вход (вход С) - с выходом генератора 5; выходы DO и QII не используются; вход подключается к входу 1 логического нуля преобразователя; на вход начальной установки (вход S) подается импульс запуска функционального преобразователя, по времени совпадаюш,ий или запаздываюш.ий относительно импульса записи аргумента функции во входном регистре 2. В частном случае вход S может быть непосредственно (или через инвертор) соединен с входом управления записью во входной регистр 2;

об окончании цикла преобразования сви-

детельствует переход из состояния логической единицы в состояние логического ноля по выходу (N-|-l)-ro разряда регистра 7,

где N - количество двоичных разрядов, используемое для представления функции. В частном случае равенства N разрядности регистра 7 об окончании цикла преобразования свидетельствует переход в состояние логического ноля выхода СС. При N меньшем разрядности регистра использование (N + l)-ro разряда регистра 7, а не выхода СС позволяет дополнительно сократить время преобразования.

Преобразователь работает следующим образом.

Цикл работы функционального преобразователя начинается с записи кода аргумента функции X во входной регистр 2. Одновременно производится установка начального состояния регистра 7 последовательного приближения. В начальном состоянии во всех разрядах регистра 7, за исключением старщего, установлены единицы. При этом на информационных выходах блока 3 памяти устанавливается значение аргумента Х|, соответствующее значению функции

м-г

Yi 2 2.

(1)

В результате сравнения кодов X и X| по выходу схемы 4 сравнения формируется сигнал управления регистра D, равный логической «1 при Х Xi в случае монотонно возрастающей функции и «О при Xi в случае монотонно убывающей функции.

В соответствии с принципом работы регистра 7 последовательного приближения по приходу первого (после подачи импульса начальной установки) тактового импульса с генератора 5 значение D записывается в старщий разряд регистра 7 и на его выходе устанавливается значение функции

Y2 Di2 -4.2: 2 ;

(2)

0

где DI - значение D на первом щаге цикла преобразования.

На J-M шаге преобразования значение аргумента функции X сравнивается с X/, для которого

NtJ

Y;( D,.2

- + 2 2,

i,O

(3)

выходной регистр.

и по выходу схемы 4 сравнения вырабатывается управляющий сигнал Р/. За N тактов генератора 5 в регистре 7 устанавливается значение функции Y(X) с приведенной погрешностью не более . Цикл работы функционального преобразователя заканчивается по переднему фронту (N+l)-ro тактового импульса. При этом перепад логических уровней, возникающий по выходу младшего разряда регистра 7, инициирует запись полученного значения функции в

выходной регистр.

Рассмотрим алгоритм работы устройства на примере реализации функционального преобразования

Y arctgX 0 X tg ()

(4)

для случая представления функции четырехразрядным двоичным кодом (N 4) и аргумента функции восьмиразрядным двоичным кодом.

В соответствии с описанием работы функционального преобразователя в блоке 3 памяти записаны значения функции, обратной (4), т.е.

В формуле (5) учтено, что максимальному значению аргумента функции так

15 t(n) должен соответствовать двоичный

код Х 11111111(), а максимальному

15

код

значению функции У™,

Y 1111().

Рассмотрим работу конкретной реализа- ции функционального преобразователя, в котором в качестве регистра 7 использу- ется микросхема К155иР17, вход S которой объединен с входом управления записью во входной регистр 2, а выход Q с входом управления записью в выходной регистр 8 (при этом предполагается, что запись информации в регистр 2 осуществляется по. отрицательному импульсву, а в регистр 8 по отрицательному фронту на входе управления записью. Подобный принцип управления записью в регистр всегда может быть реали- зован при введении дополнительных схем формирования сигналов записи).

Поскольку в данном, случае производится вычисление значений монотонно возрастающей функции, то к информационному входу регистра 7 через коммутатор 6 подключен выход схемы 4 сравнения. В блоке 3 памяти записаны значения функции (5), приведенные в табл. 1.

Таблица 1

код

Временная последовательность состояний основных входов и выходов фукцио- нального преобразователя приведена в табл. 2.

Таблица 2

30

40

Пусть на вход функционального преобразователя подается значение аргумента Х ООП 0111.

На интервале времени t2-ti производится запись этого значения X во входной регистр 2 по отрицательному импульсу на входе управления записью в регистр 2. По этому же импульсу производится начальная установка регистра 7. Состояния выходов Qii, Qio, QQ, Qs регистра 7 при этом определяют состояния выходов блока 3 памяти Xi (в соответствии с табл. 1). По выходу 35 Х Xi схемы 4 на интервале времени ta-ti устанавливается значение, равное логической единице.

По переднему фронту тактового импульса (ta-14) производится запись этого значения в разряд Qii регистра 7 и установка разряда QIO в состояние логического ноля. Изменение кода по выходу регистра 7 приводит к изменению кода по выходу блока 3 памяти (в соответствии с табл. 1) и значения сигнала по выходу схемы 4 ( в соответ- ствии со знаком разности X-Xi). По приходу переднего фронта следующего тактового импульса (ts-ts) информация с выхода схемы 4 записывается в разряд Qio регистра 7, а разряд Qg устанавливается в ноль.

Определяется новое значение по выходу 50 схемы 4 в соответствии с входным кодом X и новым значением кода по выходу блока 3 памяти. Формируемые значения по выходу схемы 4 обеспечивают поразрядное приближение кода по выходу регистра 7 к искомому значению функции. По передне- 55 му фронту импульса с генератора 5 (tg-tio) происходит переход разряда Q в ноль, по которому полученное значение функции Y

Продолжение табл. 2

0

0

0 5

записывается в выходной регистр 8 (до этого момента времени в регистре 8 хранится значение функции Y , вычисленное ранее ).

При поступлении нового импульса записи во входной регистр цикл определения значения функции повторяется.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий входной регистр, информационный вход которого является входом аргумента преобразователя, блок памяти, генератор тактовых импульсов, коммутатор, выходной регистр, схему сравнения, первый и второй информационные входы которой подключены к выходу входного регистра и к выходу блока памяти соответственно, адресный вход которого соединен с информационным входом выходного регистра, выход которого является выходом преобразователя, вход управления коммутатора является входом задания возрастающей/убывающей функции преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен регистр последовательного приближения, выходы старщих разрядов которого подключены к информационному входу выходного регистра, а выход младшего разряда подключен к входу разрешения записи выходного регистра, тактовый вход регистра последовательного приближения подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход данных регистра последовательного приближения подключен к выходу коммутатора, первый и второй информационные входы которого подключены к выходам «Больще и «Меньше схемы сравнения соответственно.

Изобретение относится к области вычислительной техники и позволяет сократить время формирования значения функции, соответствующей заданному аргументу. Устройство содержит входной регистр 2, выходной регистр 8, генератор 5 тактовых импульсов, блок 3 памяти, коммутатор 6, схему 4 сравнения, регистр 7 последовательного приближения с соответствующими связями. Принцип работы основан на использовании блока 3, в котором записаны ординаты функции, обратной заданному функциональному преобразованию, и записи значений в регистр 7. 2 табл., 1 ил. Лс 5 00 сд о О1