Цифровое устройство для вычисления логарифма числа Советский патент 1988 года по МПК G06F7/556 

ш

с

4;гь

СП О5

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении функциональных преобразователей, специали- зированных вычислителей, информационно-измерительных систем.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства,

На чертеже приведена структурная схема цифрового устройства для вычисления логарифма числа.

Устройство содержит элемент И 1, К - разрядный регистр 2 сдвига, счетчик 3, триггер 4, мультиплексор 5, первый и второй элементы ИЛИ 6 и 7.

Работа устройства основана на свойстве двоичного кода числа, заключающегося в том, что характеристика двоичного логарифма числа равна номеру старшего разряда, находящегося в единичном состоянии. Мантисса логарифма определяется линейной аппроксимацией логарифмической функции между ее целочисленными значениями.

Устройство работает следующим образом.

Управляющим сигналом V производится запись входного кода X в регистр 2 сдвига, установка счетчика 3 в единич- ное состояние и установка триггера 4 в нулевое Состояние, еслиХ 2 , ив единичное состояние, если /, так как при этом хотя бы в одном из старших разрядов входного кода X .,., .X содержится единица.

Если и то триггер 4 установлен в единичное состояние, при этом регистр 2 сдвига и счетчик 3 находятся в .режимах сдвига в сто- рону старших разрядов и вычитания соответственно, а с инверсного выхода фегистра 2 сдвига через мультиплексор 5 поступает сигнал логической единицы на элемент И 11. В результате тактовые импульсы частотой f. поступают на счетный вход счетчика 3 и тактовый вход регистра 2 сдвига. Сдвиг в сторону старших разрядов осуществляется до тех пор, пока на выходе старшего разряда регистра 2 сдвигаj а значит и на выходе мультиплексора 5, не появится сигнал логического нуля, которым запрещается прохождение тактовых импульсов на регистр 2 сдвига и счетчик 3. Значение характеристики логарифма входного кода X образуется на выходах разрядов счетчика 3, а мантиссы - на (К - 1) - выходах младщих разрядов регистра 2 сдвига. Если же Х72 и Хц 1, то при записи входного кода X в регистр 2 сдвига на ег инверсном выходе старшего разряда появится сигнал логического нуля, так как триггер 4, управляющий работой мультиплексора, установлен в единичное .состояние, то ко второму входу схемы И 1 сразу же подключается сигнал логического нуля. Это означает, что вычисление закончено и значение характеристики и мантиссы логарифма входного кода X содержится в счетчике 3 и регистре 2 сдвига.

Если , что означает отсутствие единиц в (к/2) - старших разрядо входного кода X, то на выходе первого элемента ИЛИ 6 будет сигнал логического нуля и при записи входного кода X в регистр 2 сдвига триггер 4 будет установлен в нулевое состояние Это означает, что регистр 2 сдвига находится в режиме сдвига в сторону младших разрядов, счетчик 3 - в режиме сложения, а выход второго элемента ИЛИ 7 подкгаочен через мультиплексор 5 к второму входу элемента И 1. Так как хотя бы на одном и (к/2)- выходов младших разрядов регистра 2 сдвига имеется сигнал логической единицы, то и на выходе второго элемента ИЛИ 7, а значит и на втором входе элемента И 1, будет присутствовать сигнал логической единицы. В результате тактовые импульсы частотой f поступают на счетный вход счетчика 3 и тактовый вход регистра 2 сдвига.

Сдвиг в сторону младших разрядов осуществляется до обнуления (к/2)- вдходов младших разрядов регистра 2 сдвига, при этом появление сигнала логического нуля на выходе второго элемента ИЛИ 7 блокирует через мультиплексор 5 и элемент И 1 поступления тактовых импульсов на регистр 2 .и счетчик 3. Значение характеристики логарифма входного кода X образуется на выходах разрядов счетчика 3, а значение мантиссы - на (к - 1) - выходах младших разрядов регистра 2 сдвига, так как выход младшего разряда регистра 2 сдвига связан с его входом переноса, т.е. в регистре 2 сдвига осуществляется кольцевой сдвиг Форм у л а изобретения

Цифровое устройство для вычисления логарифма числа, содержащее К разрядный регистр сдвига, где К - разрядность аргумента, счетчик и элемент И, причем управляющий вход устройства соединен с входом установки счетчика и входом записи регистра сдвига, тактовый вход устройства соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика и тактовым входом регистра сдвига, вход аргумента устройства соединен с информационным входом регистра сдвига, с первого по (К -1) - разрядные выходы которого соединены с выходом мантиссы устрой- ства, выход счетчика соединен с выходом характеристики устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триггер, мультиплексор, первый и второй элементы ИЛИ, причем с (К/2+1) го по К-й разрядные входы

аргумента устройства соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом триггера, выход которого соединен с входом направления сдвига регистра сдвига, с входом направления счета счетчика и управляющим входом мультиплексора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, управляющий вход устройства соединен с тактовым входом триггера, с первого по (К/2)-раэрядные выходы регистра сдвига соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен . с первым информационным .входом мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с инверсным выходом К-го разряда регисра сдвига, первый разряд которого содинен с входом переноса регистров сдвига.