Арифметическое устройство Советский патент 1989 года по МПК G06F7/38 G06F7/552 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных машин и функциональных преобразователей.

Пель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет извлечения корня квадратного из непрерывной Функции, заданной последовательностью импульсов, а также выборки наибольшего и наименьшего значений из чисел, заданных последовательностью импульсов и деления количества последовательных импульсов на коэффициент.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого арифметического устройства.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, сумматоры 2 и 3, триггер

2

4, группы элементов И 5-7, элементы И 8-24, элементы ИЛИ 25-36, элемент НЕ 37, элементы 38-42 задержки, входы 43-50 задания режимов, устройства, информационный вход 51, вход 52 сброса устройства, входы 53 и 54 установки счета, выход 55 устройства, выходы 56-59 сумматоров.

Устройство работает следующим образом.

При возведении в квадрат непрерывной Лункиии, поступаюшей на информационный вход 51, на входе 47 устройства должен быть единичный, а на входах 43-52 - нулевые сигналы. При этом в исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2 свободны .

Если на информационный вход 51 поступают импульсы положительного при4ь

1

ОЭ 4

СП

со

J1

ращения, то на входе 53 установки счета должен быть единичный, а на входе 54 установки счета - нулевой сигналы.

С приходом первого импульса через элементы И 14, ИЛИ 28 и 29 к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Импульс с выхода элемента И 14 также проходит через элемент ИЛИ 34 на вход элемента 41 задержки, а им- |Пульс с выхода элемента ИЛИ 28 открывает через элемент ИЛИ 30 группу элементов И 5, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 пере- дается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное значение. Затем импульс, проходяший через элемен 41 задержки, прибавляет единицу к содержимому реверсивного счетчика 1.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса положительного приращения.

Если на информационный вход 51 по-25 ИЛИ 29, „вследствие чего к содержимому

ва должен быть единичный, а на входах 43-52 - нулевые сигналы.

В исходном состоянии сумматор 2 свободен, а в реверсивном счетчике 1 записано двоичное число X, вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 33 будет единичный сигнал. При этом на информационный вход 51 поступает импульсная последовательность. С приходом первого импульса на информационный вход 51 через элементы И 18, ИЛИ 35 и 36 вычитается единица из содержимого реверсивного счетчика 1. Импульс с выхода элемента ИЛИ 36 проходит также через элемент 42 задержки, элементы ИЛИ 28 и 30 и открывает группу элементов И 5, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное значение. Вместе с тем, импульс с выхода элемента ИЛИ 28 проходит через элемент

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано при построении специализированных вычислительных машин и функциональных преобразователей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения извлечения квадратного корня из непрерывной функции, заданной последовательностью импульсов, выборки наибольшего или наименьшего значения из чисел, заданных последовательностью импульсов, и деления количества последовательных импульсов на коэффициент. Устройство содержит реверсивный счетчик, сумматоры, триггер, группы элементов И, элементы И, ИЛИ, НЕ, элементы задержки. 1 ил.

ступают импульсы отрицательного приращения, то на входе 54 установки режима счета должен быть единичный, а на входе 53 установки режима счета - нулевой сигналы. С приходом пер вого импульса через элементы И 15, ИЛИ 35 вычитается единица из содержимого реверсивного счетчика 1. Кроме того, импульс с выхода элемента И 15 проходит через элемент 40 за- держки, элементы ИЛИ 31 и 32 и открывает группу элементов И 7, через которую в обратном коде содержимое счетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное обратное значение. Вместе с тем импульс с выхода элемента ИЛИ 31 проходит через элемент ИЛИ 29, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса отрицательного приращения.

Такая методика вычисления прово- дится для каждого импульса непрерывной функции X, поступившего на информационный вход 51 устройства. При этом в реверсивном счетчике 1 накапливается значение X, а в сумматоре 2 - значение X2.

, В случае возведения в квадрат двоичного числа X, заданного параллельным кодом, на входе 49 устройстсумматора 2 прибавляется единица.

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса, поступившего на информационный вход 51 устройства. В момент, когда в реверсивном счетчике 1 будет нулевое число, на выходе элемента ИЛИ 33 будет нулевой сигнал, вследствие чего поступление импульсов через элемент И 18, а следовательно, и процесс вычисления прекращается .

В результате.в реверсивном счетчике 1 будет нулевое число, а в сумматоре 2 - значение X .

В случае извлечения квадратного корня из двоичного числа X, заданного параллельным кодом, на входе 48 устройства должен быть единичный, а на входах 43-50 - нулевые сигналы.

В исходном состоянии реверсивный счетчик 1 свободен, а в сумматоре 2 записано двоичное число X. При этом на выходе 57 сумматора 2 будет единичный сигнал, означающий, что число в сумматоре 2 больше нуля, а на информационный вход устройства 51 поступает импульсная последовательность.

Первый импульс, поступающий на информационный вход 51, через элементы И 17, ИЛИ 34 проходит на вход элемента 41 задержки. Вместе с тем, импульс с-выхода элемента И 17 через

51

элементы ИЛИ 31 ц 32 открывает группу элементов И 7, через которую в обратном коде содержимое счетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное обратное значение. Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 31 поступает через элемент ИЛИ 29, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Затем импульс с выхода элемента ИЛИ 34 проходит через элемент 41 задержки и прибавляет единиц к содержимому реверсивного счетчика 1 .

Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса, поступившего на информационный вход 51 устройства В момент, когда в сумматоре 2 будет отрицательное или нулевое число, на выходе 57 сумматора 2 будет нулевой сигнал, вследствие чего поступление импульсов через элемент И 17, а следовательно, и процесс вычисления пре крашается. Результат VX будет в счетчике 1 .

В случае извлечения квадратного корня из непрерывной функции, поступающей на информационный вход 51, на входе 50 устройства должен быть единичный, а на входах 43-52 устройства - нулевые сигналы,

В исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2 свободны. При этом на выходе 56 сумматора 2 будет единичный сигнал, означающий, что число, в сумматоре 2 - нулевое, а на выходе 59 сумматора 3 будет также единичный сигнал, означающий что сумма не равна двоичному числу 0,00...00, где А - число, которое находится в реверсивном счетчике 1, а В - число, которое находится в сумматоре 2 без самого младшего разряда, т.е. со сдвигом на один разряд вправо.

Если на информационный вход 51 поступают импульсы положительного приращения, то на шине установки режима счета 53 должен быть единичный, а на входе 54 установки режима счета - нулевой сигнал.

С приходом первого импульса на информационный вход 51 устройства через элементы И 19, ИЛИ 27 к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Вместе с тем, импульс с выхода

596

элемента И 19 проходит через элементы И 22, ИЛИ 32 и открывает группу элементов И 7, череч которую в обрат- ном коде содержимое счетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное обратное значение. Кроме того, импульс с выхода

элемента И 22 проходит через элемент ИЛИ 34, элемент 41 задержки, вследствие чего к содержимому реверсивного счетчика 1 прибавляется единица. После окончания первого импульса

в сумматоре 2 будет отрицательное число, вследствие чего на выходе 56 сумматора 2 будет нулевой сигнал. С приходом второго импульса на информационный вход 51 устройства через элементы И 19, ИЛИ 27 только к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. При этом на выходе 56 сумматора 2 появляется единичный сигнал, означающий, что число в сумматоре

2 - нулевое.

При поступлении последующих импульсов положительного приращения устройство работает аналогично описанному. Если на информационный вход 51

поступают импульсы отрицательного

приращения, то на входе 54 установки режима должен быть единичный, а на входе 53 установки режима счета - нулевой сигналы.

Пусть на выходе 59 сумматора 3 будет единичный сигнал, означающий, что сумма не равна двоичному числу 0,00...00.

С приходом первого импульса на информационный вход 51 устройства через элементы И 20 и 24 к содержимому сумматора 2 прибавляется число 1,11.... При поступлении последующих

импульсов отрицательного приращения устройство работает аналогично описанному до тех пор, пока сумма не будет равна числу 0,00...00. В момент, когда эта сумма равна числу

0,00...00 на выходах 59 и 68 сумматора 3 возникнут нулевой и единичный сигналы соответственно. При этом следующий импульс, поступающий на информационный вход 51, проходит через элементы И 20 и 21, ИЛИ 35 и 36, вследствие чего из содержимого реверсивного счетчика 1 вычитается единица. Вместе с тем импульс с выхода элемента ИЛИ 36 проходит через эле- -.

мент 42 задержки, элементы ИЛИ 28 и 30 и открывает группу элементов И 5, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное значение. Кроме того, импульс с выхода элемента ИЛИ 28 проходит через элемент ИЛИ 29, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. При этом на выходах 58 и 59 сумматора 2 снова возникнут единичный и нулевой сигналы соответственно.

При поступлении последующих импульсов отрицательного приращения устройство работает аналогично описанному.

Такая методика вычисления проводится для каждого импульса непрерывной функции X, поступившего на информационный вход 51 устройства. При этом в реверсивном счетчике 1 будет значение vx.

В случае получения в следящем режиме значения непрерывной переменной X в заданном масштабе на входе 46 устройства должен быть единичный,а на входах устройства 43-52 - нулевые сигналы.

В исходном состоянии в реверсивном счетчике 1 записан масштабный коэффициент М, а сумматор 2 свободен. Если на информационный вход 51 поступают импульсы положительного прирашения, то на входе 53 установки режима счета должен быть единичный, а на входе 54 установки режима счета - нулевой сигналы. В этом случае каждый импульс, поступающий на информационный вход 51, проходит через элементы И 13, ИЛИ 30 и открывает группу элементов И 5, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное значение. В случае, если на информационный вход 51 поступают импульсы отрицательного приращения, то на входе 54 установки режима счета должен быть единичный, а на входе 53 установки режима счета - нулевой сигналы. В этом случае с приходом каждого импульса на информационный вход 51 через элементы И 12, ИЛИ 27 к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Кроме того, каждый импульс с выхода элемента И 12 проходит через элементы ИЛИ 31 и 32 и открывает группу элементов И 7, через которую в обратном коде содержимое реверсивного счетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т.е. удвоенное обратное значение. Вместе с тем, каждый импульс с выхода элемента ИЛИ 31 проходит через элемент ИЛИ 24, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется еще одна единица. Такая методика вычисления прово5 дится для каждого импульса непрерывной функции X, поступившего на информационный вход 51 устройства. При этом в сумматоре 2 накапливается значение 2-М-Х.

0 В случае выборки наибольшего из следующих друг за другом чисел на входе 45 устройства должен быть единичный, а на входах устройства 43- 54 - нулевые сигналы. В исходном сос5 тоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2 свободны, а триггер 4 - в нулевом состоянии.

Первое число, поступающее на информационный вход 51, через элементы ИИ, ИЛИ 27 записывается в сумматор 2. Импульс сброса, поступающий после числа на вход 52, устанавливает реверсивный счетчик 1 в нулевое состояние и через элемент ИЛИ 26 и эле5 мент 38 задержки переписывает содержимое сумматора 2 в реверсивный счетчик 1, а также устанавливает триггер 4 в единичное состояние.

Импульсы, соответствующие следу-

0 ющему числу, поступают через элементы И 16, ИЛИ 35 на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 и уменьшают ЕГО содержимое.

5 Если это число окажется больше записанного в реверсивном счетчике 1, то в момент, когда в разрядах реверсивного счетчика 1 будут нули, прекращается поступление импульсов очеп редности числа на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 и остальные импульсы числа, соответствующие разности сравниваемых двоичных чисел, поступают через элементы И 11,

5 ИЛИ 27 на вход сумматора 2, увеличивая его содержимое. Если второе число меньше первого или равно ему, то содержимое сумматора 2 не изменится. Поступающий после очередного числа

сигнал сброса стирает содержимое реверсивного счетчика 1 и перезаписывает в этот реверсивный счетчик двоичное число, записанное в сумматоре 2, которое является результатом сравнения.

При поступлении на информационный вход 51 устройства следующего сравниваемого числа операция сравнения производится аналогично и результат сравнения - большее число всегда оказывается записанным в реверсивном счетчике 1. В результате в реверсивном счетчике 1 записано наибольшее число из следующих друг за другом чисел.

В случае выборки наименьшего из следующих друг за другом чисел на входе 44 устройства должен быть единич- ный, а на входах 43-54 устройства - нулевые сигналы.

При этом в исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2 свободны,, а триггер 4 - в нулевом состоянии.

Первое число, поступающее на информационный вход 51, через элементы И 9, ИЛИ 27 записывается в сумматор 2. Импульс сброса, поступающий после числа на вход 52, переписывает содержимое сумматора 2 в реверсивный счетчик 1 и устанавливает триггер 4 в единичное состояние, а также через элемент 39 задержки и элемент И 23 - сумматор 2 в нулевое состояние.

Импульсы, соответствующие следующему двоичному числу, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 и вход сумматора 2 через элемен- ты И 16, ИЛИ 35 и И 10, ИЛИ 27 соответственно. Б случае, если поступающее число равно или больше записанного в реверсивном счетчике 1, то в момент, когда в разрядах реверсивно- го счетчика 1 будут нули, прекращается поступление импульсов очереднос- .ти числа на входы сумматора 2 и реверсивного счетчика 1. Поступающий после очередного числа сигнал сброса стирает содержимое реверсивного счетчика 1 и перезаписывает в этот счетчик двоичное число, записанное в сумматоре 2, которое является результатом сравнения и стирает содержимое сумматора 2.

При поступлении на информационный вход 51 устройства следующего сравниваемого числа операция сравнения

производится аначогнчно и результат сравнения - меньшее число всегда оказывается записанным в реверсивном счетчике 1.

В результате в реверсивном счетчике 1 будет записано наименьшее число из следующих друг за другом чисел

В случае деления количества последовательных импульсов на коэффициент М на входе 43 устройства должен быть единичный, а на входах 44-54 - нулевые сигналы. При этом в сумматоре 2 записано число (коэффициент) М. Число записано также в реверсивном счетчике 1, вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 33 - единичный сигнал.

Последовательность импульсов X, поступающая на информационный вход 51 устройства, проходит через элементы И 16, ИЛИ 35 на вычитающий вход реверсивного счетчика 1. В момент, когда в разрядах реверсивного счетчика 1 будут нули, то на выходе элемента ИЛИ 33 возникнет нулевой, а на выходе элемента НЕ 37 - единичный сигналы. Единичный сигнал с выхода элемента НЕ 37 поступает через элемент И 8 на выход 55 устройства, а также через элемент ИЛИ 26 и элемент 38 задержки переписывает содержимое сумматора 2 в реверсивный счетчик 1. Далее устройство работает аналогично описанному.

В результате на выходе 55 устройства будет количество импульсов К (в этой формуле округление осуществляется до меньшего числа).

Формула изобретения

Арифметическое устройство, содержащее реверсивный счетчик, первый сумматор, первую и вторую группы эле- ментов И, с первого по восьмой элементы ИЛИ, три элемента задержки, с первого по восьмой элементы И, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами с первого по седьмой элементов И, вторые входы второго и третьего,первого и четвертого элементов И попарно соединены с первым и вторым входами установки счета устройства соответственно третьи входы первого и второго элементов И подключены к входу задания режима умножения на коэффициент устройства, выход второго элемента К соединен с первым входом первого эле1114

мента ИЛИ, выход которого подключен к упракляюшнм входам элементов И первой группы, информационные входы элементов И которой соединены с выходами первой группы реверсивного счетчика, а выходы - с входами первой группы первого сумматора, выход первого элемента И соединен первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого сумматора и четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, входы второй группы которого соединены с выходами элементов И второй группы, информационные входы элементов И которой соединены с выходами второй группы реверсивного счетчика, вход сложения которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и первому входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов ИЛИ, а второй вход - с выходом второго элемента задержки, вход задания ре- жима возведения в квадрат непрерывной функции устройства подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И, выход последнего из которых соединен непосредственно с пер

вым входом седьмого элемента ИЛИ и через третий элемент задержки - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого объединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ и подключен к выходу шестого элемента И, второй вход которого соединен с входом задания режима извлечения квадратного корня из параллельного кода устройства, вход задания режима возведения в квадрат параллельного кода которого соединен с вторым входом седьмого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ соединен с входом

|

вычитания реверсивного счетчика, вы- ходы первой группы которого соединен с входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом седьмого элемента И, первый выхо первого сумматора соединен с третьим входом шестого элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет извлечения корня квадратного и непрерывной функции, заданной последовательностью импульсов, а также выборки наибольшего и наименьшего значений из чисел, заданных последовательностью импульсов, и деления количества последовательных импульсов на коэффициент, в него введены второй сумматор, триггер, с девятого по семнадцатый элементы И, третья группа элементов И, четвертый и пятый элементы задержки, с девятого по двенадцатый элементы ИЛИ, элемент НЕ, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами с восьмого по двенадцатый элементов И, первый вход установки счета устройства соединен с вторым входом восьмого элемента И, третий вход которого и второй вход девятого элемента И соединены с входом задания режима извлечения квадратного корня из непрерывной функции устройства, второй вход установки счета которого подключен к третьему входу девятого элемента И, выход которого соединен с первыми входами четырнадцатого и пятнадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами второго сумматора соответственно, первая и вторая группы входов которого подключены соответственно к выходам первой группы реверсивного счетчика и выходам первой группы первого сумматора,выходы четырнадцатого и пятнадцатого элементов И соединены соответственно с первым входом девятого элемента ИЛИ и входами третьей группы первого сумматора, вход задания режима выборки наименьшего из чисел соединен с первыми входами десятого элемента ИЛИ и шестнадцатого элемента И и вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, вход задания режима деления на коэффициент устройства соединен с вторым входом десятого элемента ИЛИ и первым входом тринадцатого элемента И, второй вход которого и второй вход десятого элемента И соединены с выходом элемента НЕ, вход которого объединен с вторым входом пятого элемента И и третьим

входом одиннадцатого элемента И и подключен к выходу восьмого элемента ИЛИ, вход задания режима выборки наибольшего из чисел соединен с третьими входами десятых элементов И и ИЛИ выходы которых подключены к второму

входу второго элемента ИЛИ и третьему входу пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, третий вход ко- торого объединен с входом второго элемента задержки и подключен к выходу девятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, выход восьмого эле- мента И соединен с первым входом семнадцатого элемента И и третьим входом второго элемента ИЛИ, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам одиннадцатого и двенадцатого элементов И соответственно, третий вход двенадцатого элемента И соединен с инверсным выходом триггера, вход которого объединен с входом четвертого элемента за- держки, управляющими входами элементов И третьей группы и подключен к выходу пятого элемента задержки, вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента ИЛИ, первый вход

которого соединен с выходом тринадцатого элемента И и является выходом устройства, а второй вход объединен с установочным входом реверсивного счетчика и подключен к входу сброса устройства, выход четвертого элемента задержки подключен к второму вход шестнадцатого элемента И, выход которого соединен с входом установки в О первого сумматора, выходы второй группы которого соединены с информационными входами элементов И третьей группы, выходы элементов К которой соединены с входами реверсивного счечика, второй выход первого сумматора соединен с вторым входом семнадцатого элемента И, выход которого подключен к третьему входу пятого элемента ИЛИ, первому входу двенадцатого элемента ИЛИ, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента ИЛИ и управляющими входами элементов. И второй группы.

чь

8

55