Устройство для вычисления факториала Советский патент 1987 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для . вычисления функции факториала в специализированных вычислительных системах.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем исключения элемента задержки и устранения необходимости многократного запуска.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы работы устройств при вычислении 4.

Устройство содержит генератор импульсов 1, накапливающий сумматор 2, регистр 3, первый 4 и второй 5 вычитающие счетчики, элемент И 6, дешифратор нуля 7, элемент НЕ 8 и имеет первый вход 9 синхронизации, вход 10 начальной установки, второй вход 11 синхронизации, вход 12 исходного числа, выход 13 признака окончани работы, выход 14 результата.

Выход генератора импульсов 1 соединен с тактовым входом накапливающего сумматора 2, информационный вход которого соединен с выходом регистра 3, информационный вход которого подключен к выхрду суммы накапливающего сумматора 2, выход генератора импульсов 1 также соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика 4, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго вычитающего счетчика 5. Выход элемента НЕ 8 соединен с входом синхронизации регистра 3, а вход элемента НЕ 8 соединен с выходо равенства нулю первого вычитающего счетчика 4, который также соединен с первым входом элемента И 6, второй вход которого является первым входом 9 синхронизации устройства, выход элемента И 6 соединен с входом разрешения приема первого вычитающего счетчика 4, информационный выход которого соединен с входом дешифратора нуля 7, выход которого соединен со входом запуска генератора импульсов 1 и счетным входом второго вычитающего счетчика 5, вход разрешения приема которого .соединен с вторым входом 11 синхронизации устройства, информационный вход соединен с входом 12 исходного числа устройства, а выход равенства нулю соединен с входом блокировки генератора импульсов 1 и выходом 13 признака оконча

5

0

5

ния работы устройства, причем инфор- мационньй выход регистра 3 являются выходом 14 результата устройства, а входы установки в ноль регистра 3, Первого 4 и второго 5 вычитающих счетчиков соединены с входом 10 начальной установки устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на вход 10 начальной установки устройства необходимо подать импульс, по которому произойдет установка в нулевое состояние регистра 3, первого 4 и второго 5 вычитающих счетчиков. По отрицательному импульсу (фиг. 2а), поступающему по второму входу 11 синхронизации, происходит перезапись числа п-1 в двоичном представлении с входа 12 устройства во второй вычитающий счетчик 5. Рассмотрим работу устройства на примере подсчета 4/. При этом во второй вычитающий счетчик должно записаться число 3. В исходном состоянии в регистр 3 и накапливающий сумматор 2 должно быть записано число 1.

По отрицательному импульсу (фиг. 26), поступающему по первому входу синхронизации 9, происходит запись числа 3 с информационных выходов второго вычитающего счетчика 5 в первый вычитающий счетчик 4. При этом на выходе дешифратора нуля 7 появляется, 5 положительный период импульса (фиг.2в) , по которому происходит запуск ге- ( нератора I импульсов и вычитание единицы из содержимого счетчика 6. На счетный вход первого вычитающего

счетчика 4 и тактовый вход накапливающего сумматора 2 начинают поступать импульсы с выхода генератора импульсов 1 (фиг. 2г). При поступлении на счет1й1й вход первого вычитающего счетчика 4 трех импульсов происходит его обнуление, в то время как в накапливающем сумматоре 2 выполняются три действия: . По отрицательному перепаду третьего импульса, поступившему на счетный вход первого вычитающего счетчика 4, на выходе обнуления счетчика появляется короткий отрицательный импульс, по которому происходит перезапись числа 4 из накапливающего сумматора 2 в регистр 3, а также перезапись числа 2 с информационного выхода второ0

0

5

0

5

3

го вычитающего счетчика 5 в первый вычитающий счетчик 4 (фиг. 2д), Элемент НЕ 8 предназначенгдля того, чтобы запись в регистр 3 происходила по отрицательному перепаду импул са с выхода равенства нулю первого вычитающего счетчика 4.

На выходе дешифратора нуля 7 снова появляется положительный перепад импульса (фиг, 2в), по которому происходит вычитание единицы из содер- жимого второго вычитающего счетчика 5. При поступлении на счетный вход первого вычитающего счетчика 4 двух импульсов происходит установка его в ноль, в то время как в накапливающем сумматоре 2 выполняются две операции . По отрицательному перепаду второго импульса, поступившего на счетный вход первого вычитающего счетчика 4, на выходе равенства нулю этого счетчика появляется короткий отрицательный импульс, по которому происходит перезапись числа 12 из накапливающего сумматора 2 в регистр 3, а также перезапись числа 1 с информационного выхода второго вычитающего счетчика 5 в первый вычитающий счетчик 4 (фиг. 2д).

На выходе дешифратора нуля 7 снова появляется положительный перепад импульса (фиг, 2в),по которому происходит вычитание единицы из содержимого второго вычитающего счетчика 5, При поступлении на счетный вход первого вычитающего счетчика 4 одного импульса происходит его установк в ноль, в то время как в накапливающем сумматоре 2 выполняется операци 12+12 24. По отрицательному перепад импульса, поступившего на счетный вход первого вычитающего счетчика 4 на выходе равенства нулю этого счетчика появляется отрицательный перепад импульса, по которому происходит перезапись числа 24 из накапливающего сумматора 2 в регистр 3, а также перезапись числа О с информационного выхода второго вычитающего счетчика 5 в первой вычитающей счетчик 4 (фиг. 2д). При этом на выходе равенства нулю второго вычитающего счетчика 5 устанавливается логическ нуль, по которому происходит отключение генератора импульсов 1 (фиг.2 Логический нуль на выходе равенства нулю второго вычитающего счетчика 5

0

5

0

5

7071

5

0

5

0

5

0

5

4

свидетельствует о том, что на втором выходе устройства присутствует конечный результат вычисления факториала 4-х (число 24). Сущность изобретения заключается в непрерывном вычислении промежуточных значений факториала. По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение имеет.большее быстродействие, так как в нем не имеется внутренних элементов задержек и не происходит повторный запуск устройства при вычислении промежуточного значения.

Формула изобретения

Устройство для вычисления факториала, содержащее генератор импульсов, накапливающий сумматор, регистр, два вычитающих счетчика и элемент И, причем выход генератора, импульсов подключен к тактовому входу накапливающего сумматора, информационный вход которого подключен к выходу регистра, информационный вход которого подключен к выходу суммы накапливающего сумматора, выход генератора импульсов подключен к счетному входу первого вычитающего счетчика,

ИНфорМсЩИОННЫЙ вход которого ПОДКЛЮ-.

чен к выходу второго вычитающего счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет исключения многократного перезапуска, устройство содержит дешифратор нуля и элемент НЕ, причем вход дешифратора нуля подключен к выходу первого вычитающего счетчика, выход дешифратора нуля подключен к входу запуска генератора импульсов и к счетному входу второго вычитающего счетчика, вход элемента НЕ подключен к выходу признака равенства нулю первого вычитающего счетчика и к первому входу элемента И, второй вход которого является первым входом синхронизации устройства, а выход подключен к входу разрешения приема первого вычитающего счетчика, входы установки в ноль регистра и вычитающих счетчиков подключены к входу начальной установки устройства, вход разрешения приема второго вычитающего счетчика является вторым входом синхронизации устройства, информационный вход второго вычитающего счетчика является входом исходного числа устройства.

а выход равенства нулю второго вычитающего счетчика подключен к входу блокировки генератора импульсов и является выходом признака окончания работы устройства, выход элемента НЕ подключен к входу синхронизации регистра, выход которого является выходом результата устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления функции факториала в специализированных вычислительных системах. Изобретение решает задачу повышения быстродействия за счет непрерывного вычисления промежуточных значений факториала. Устройство содержит генератор 1 импульсов, два вычитающих счетчика 4 и 5, дешифратор 7 нуля, регистр 3, накапливающий сумматор 2, элемент И 6 и элемент НЕ 8, причем вычисление факториала осуществляется методом последовательного суммирования накопленного значения факториала с исходным числом. 2 ил. ю ( О (pue.i 12

Записи информации fc e/nvu fffvt/c tarJJ

-Перйыи ffoS

3anuCb )Мйиии в счетчик ()tfU3iife4uuS

. Выпад ffeiau p

3He №Huejfftyosf«3c uu ; j& тара /

f Запуск teffeflamapa

-Втореи влаЗсинхро- мизаце и //

-Перйыи ffoS ct ffxfo. Выпад ffeiau pff /

3

Значение UHcpooMaifuu f / (tfffe g

суетуил е в

l MfjyAbCoi /

Т x%- BtiijtaS

Jaf}uci g g3ucffl/}j Jo ai ugfeiucfff j jafjcfa cvemvuffa .vt c afzSpegf cmpJ

vtfCttcrZf

ВыхаЗ ffmjjoza

cvemvuKa 5 фиъ. 28fr7ff H3veHue г нератаper UMny/fbCOS /

Выход генеря/гго/ е

l MfjyAbCoi /