Устройство для извлечения квадратного корня Советский патент 1988 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин и спецпроцессоров.

Цель изобретения - повьшюние то)1- мости вычислений.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит группу инфор- мационнмх входов 1, вход 2 начальной установки, регистр 3 сдвига, первый элемент ИЛИ 4, элемент НЕ 5, блок 6 возведения в квадрат, схему 7 сравнения, вход 8 запуска, второй, тре- тий и четвертый элементы ИЛИ 9, 10 и 11 (соответственно), 1К-триггер 12, первый управляемый генератор 13 импульсов, ТТ-триггер 14, элемент И 15, первый формирователь 16 оди ночньк импульсов, пятый элемент ИЛИ 17, второй управляемый генератор 18 импульсов, регистр 19 после- |довательных приближений, первую группу информационных выходов 20, двоичный счетчик 21, элемент И-НЕ22 |второй формирователь 23 одиночных мпульсов, шестой элемент ИЛИ 24, S-триггер 25, третий формирователь 6 одиночных импульсов, выход 27 сиг ала о конце вычислений, вторую ГРУППУ информационных выходов 28. Устройство работает следующим образом. Импульс начальной установки, по

| ;аваемый по входу 2, приводит уст- )ойство в исходное состояние. При :Ьтом обнуляется триггер 3 сдвига, на црямых выходах IK- и ТТ-триггеров 12 14 устанавливается высокий уровень бигнала, а выход RS-триггера 25 сбра- йывается на низкий уровень. Высокий уровень сигнала с прямого выхода 1К-триггера 12, поступая на вход уп- 1|авления регистра 3 сдвига, переводит его в режим параллельной загрузки информации. Импульс запуска, поступающий на входу 8, сбрасывает двоичный счетчик 21 в нулевое состояние и, проходя через второй элемент ИЛИ 9, своим передним фронтом фиксирует в регистре 3 прямой двоичный код подкоренного выражения, поступающий с группы информационных врсодов 1 на его входы данных. Первым элементом ИЛИ 4 контролируется наличие единиц в двух старших разрядах подкоренного выражения, записанного в регистр 3 сдвига. Если единиц в

5 0 5 0

5

0

5

0

5

этик разрядах нет, то с выхода элементов ИЛИ 4 и НЕ 5 соответственно на входы I и К тр иггера 12 поступают низкий и высокий уровни сигнала. Это обеспечивает переключение 1К-тригге- ра 12 задним фронтом импульса запуска на низкий уровень сигнала на его прямом выходе, этот уровень переводит регистр 3 сдвига в режим сдвига информации в сторону старших разрядов и одновременному заполнению младших разрядов нулями. А высокий уровень сигнала с обратного выхода 1К-тригге- ра 12 разрешает работу первого управляемого генератора 13. Передние фронты, вырабатываемых импульсов проходя через второй элемент ИЛИ 9, сдвигают информацию в сдвиговом регистре 3. При этом ТТ-триггер 14, переключаясь по спадам импульсов генератора 13 делит частоту этих импульсов на два, а двоичным счетчиком 21 считаются импульсы с прямого выхода ТТ-триггера 14. Насчитываемое двоичным счетчиком 21 число равно числу пар сдвигов кода подкоренного выражения в регистре 3. Спады импульсов г обратного выхода ТТ-триггера 14, проходя через четвертый элемент ИЛИ 11 приводят 1К-триггер 12 в соответствие уровням сигналов на его I и К входах.

Ясно, что возврат прямого выхода 1К-триггера 12 на высокий уровень происходит после той пары сдвигов подкоренного выражения, во время которой в одном или обоих старших разрядах регистра 3 появляется единица. работа управляемого генератора 13 запрещается, высокий урорень сигнала с выхода первого элемента ИЛИ 4 обеспечивает прохождение последнего импульса серии импульсов с выхода четвертого элемента ИЛИ 11 через элемент И 15 на вход первого формирователя 16 одиночных импульсов, который вырабатывает одиночный импульс, устанавлива- ющий RS-триггер 25 в высокое состояние и запускающий регистр 19 последовательных .приближений на цикл работы.

В случае нулевого значения всех разрядов подкоренного выражения все выходы двоичного счетчика 21 устанавливаются в единичное состояние

п-2 , после проведения --- (п-разрядность

подкоренного выражения) пар сдвигов кода в регистре 3, что обуславливает появление на выходе элемента И-НЕ 22 низкого уровня сигнала, который в свою очередь запускает второй фор- мирователь 23 одиночных импульсов, импульс с выхода которого, пройдя через третий элемент ИЛИ 10, устаjf

навливаёт прямой выход 1К-триггера 12 в единичное состояние, чем прекращаются сдвиги информации в регистре 3, а пройдя через пятый элемент ИЛИ 17, устанавливает RS-триггер 25 в единичное состояние и запускает регистр 19 последовательных приближений на цикл работы.

Если же в одном из двух старших разрядов подкоренного выражения после его загрузки в регистр 3 имеется единица, переключения 1К-триггера 12 по спаду импульса запуска не происходит, а сам импульс запуска- после появления высокого уровня сигнала на выходе первого элемента ИЛИ 4 проходит через элемент И 15 и своим спадом запускает первый формирователь 16 одиночных импульсов, вырабатываемый которым импульс, пройдя через пятый элемент ИЛИ 17, устанавливает RS-триггер 25 и запускает регистр 19 последовательных приближений на цикл работы, в котором ocsy- ществляется непосредственно извлечение квадратного корня, но уже не из исходного аргумента, а из числа, равного произведению исходного аргумента на коэффициент 4, где m - число пар сдвигов исходного аргумента в регистре 3, посчитанное двоичным счетчиком 21.

Для любых значений подкоренного выражения процесс извлечения квадратного корня производится следующим образом. Переключение RS-триггера 25 на высокий уровень сигнала разрешает работу второго управляемого генератора 18 импульсов, по переднему фронту первого из вьфабатываемых им импульсов на разрядных выходах регистра 19 последовательных приближений устанавливается код 011...111, а его выход сигнала о конце преобразования устанавливается в высокое состояние. Задний фронт импульса с генератора 18 запускает блок 6 возведения в квадрат, результат с его выхода поступает на схему 7- сравнения, где сравнивается с предъявляемым с регистра 3 сдвига

0

числом. Если код с регистра 3 больше, то на выходе схемы 7 сравнения появ- - ляется единица, в противном случае - ноль. Передним фронтом второго импульса, поступающего с генератора 18, результат сравнения зафиксируется в старшем разряде регистра 19 последовательных приближений. На его разрядных выходах устанавливается либо код 001,..111, либо код 101... 11 1. На последующих тактах аналогичным образом осушествляется установка последующих разрядов регистра 19 после5 довательных приближений. По окончании ц икла преобразования выход сигнала о конце преобразования регистра 19 сбрасывается на низкий уровень, чем обеспечивается запуск третьего формирователя 26 одиночных импульсов, вырабатьтаемый которым импульс, пройдя через шестой элемент ИЛИ 24 сбрасывает RS-триггер 25, а поступив на выход 27 сигнала о конце вычислений,

5 свидетельствует факт готовности результата вычислений на информационных выходах 2П и 2В устройства. При этом код на первой Группе информационных выходов 20 представляет из себя целое число, равное произведению действительного результата на 2, а код на второй группе информационных выходов 2В равйн т. Число определяет число сдвигов результата в сторону младших разрядов с целью его нормализации. Такое представление ре- зультята позволяет получить и дробную его часть. При этом вычисляемое число разрядов дробной части равно т.

0

5

40

45

50

55

Формула изобретения

Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее регистр сдвига, информационные входы которого являются информационными входами устройства, с первого по четвертый элементы ИЛИ, элемент И, 1К-триггер, ТТ-триггер, RS-триггер, первый управляемый генератор 1мпульсов, двоичный счетчик, вход обнуления которого является входом запуска устройства, регистр последовательных приближений, разрядные выходы которого являются первой группой информационных выходов устройства, о т л и - ч ающе е с я тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены блок возведения в квадрат, три фор рователя одиночных импульсов, второй управляемый генератор импульсов, с|хема сравнения, элемент НЕ, пятый и п|естой элементы ИЛИ, элемент И-НЕ, г|ричем вход обнуления регистра сдви- является входом начальной установки устройства и подключен к первым f, входам третьего и шестого элементов

УТПЛ вход тактирования регистра сдви- Q ного счетчика и второму входу четкоторого и первая группа информационных выходов устройства подключены к разрядньм выходам, регистра последовательных приближений, информационный вход которого соединен с выходом схемы сравнения. Прямой и инверсный выходы ТТ-триггера подключены соответственно к тактовому входу двоич

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении ЦВМ и спецпроцессоров. Цель изобретения - повьшение точности вычислений. Устройство содержит регистр сдвига 3, четыре элемента ИЛИ 4, 9, 10, 11, элемент И 15, 1К-триггер 12, ТТ-триг- гер 14, RS-триггер 25, управляемый генератор импульсов 13, двоичный счетчик 21 и регистр последовательных приближений 19. Новыми в устройстве являются элемент НЕ 5, блок возведения в квадрат 6, схема сравнения 7, три формирователя одиночных импульсов 16, 23, 26, второй управляемый генератор импульсов 18, пятый и шестой элементы ИЛИ 17, 24 и элемент И-НЕ 22. Повьппение точности числений достигается за счет вычисления дробной части результата. 1 ил. S (Л 4 Ю сл 05 О5 ю

га подключен к.выходу второго эле- ента ИЛИ, первые входы второго и четвертого элементов ИЛИ и вход обнления двоичного счетчика соединены входом Пуск устройства, второй вжод второго элемента ИЛИ соединен выходом первого управляемого генератора импульсов и входом тактирования ТТ-триггера, вход установки в 1 которого и вход управления ре- гмстра сдвига подключены к прямому в.1ходу 1К-триггера, инверсный выход и | вход установки в 1 которого подключены соответственно к входу первого управляемого генератора импульсов и выходу третьего элемента ИПИ, а тактовый вход подключен к влходу четвертого элемента ИЛИ и первому входу элемента И, второй вход которого, вход элемента НЕ и 1-вход .1К-триггера подключены к выходу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с в)1ходами двух старших разрядов регистра сдвига, разрядные выходы которого подключены к первой группе входов схемы сравнения, вторая г|)уппа входов которого подключена к разрядным выходам блока возведени в квадрат, информационные входы

вертого элемента ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с К-входом 1К-тригге- ра, выход элемента И через первый формирователь одиночньпс импульсов

подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого и второй вход третьего элемента ИЛИ соединены с выходом второго формирователя одиночных импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к разрядным выходам двоичного счетчика и к второй группе информационных выходов устройства, выход окончания вычисления которого подключен к выходу третьего формирователя одиночных импульсов и к второму входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса RS-триггера,

прямой выход которого через второй управляемый генератор импульсов подключен к входу управления блока возведения в квадрат и тактовому входу регистра последовательных приближений, вход запуска которого и вход установки RS-триггера соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а выход сигнала о конце преобразования - с входом третьего формирователя одиночных импульсов.