Устройство для вычисления функции арктангенса отношения Советский патент 1992 года по МПК G06F7/548 

тот же недостаток, что и первое устройство, причем быстродействие предлагаемого устройства на порядок выше.

Третье устройство основано на аппроксимации функции арктангенса с использованием блока вычисления функции arctg X/Y, Несмотря на довольно простую структуру реализации, оно имеет один недостаток по сравнению с предлагаемым устройством - на выходе устройства имеется код угла функции arctg X/Y, представленный в следующем виде: код квадранта + код угла от 0 до л/2, и для получения результата вычислений необходимы дополнительные аппаратурные затраты - умножение кода угла функции arctg X/Y на значение 2 л.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности устройству является четвертое устройство, работа которого основана на аппроксимации функции арктангенса следующим выражением:

« arctg 2i-j(-1 ) KJ-1/2x

.(-1)Г(,0)

где Y - мнимая часть комплексного числа;

X - вещественная масть комплексного числа;

-i - знак мнимой части, определяемый условием

{), если Y 0 1.еслиУ 0;(2)

j - знак вещественной части, определяемый условием;

(О, если X О

11, если Х 0;(3)

I - результат сравнения мнимой и действительной частей комплексного числа, формируемый на прямом выходе схемы сравнения согласно условию ГО, если IYI XI .

1,если IY IX I;(4)

вспомогательная угловая величина,

совпадающая с углом а при а 0п /4

и определяемая из следующего выражения:

/3 K2(Јi-C)C.(5)

Известное устройство содержит сумма- тор-вычитатель, блок задания первого и второго коэффициентов аппроксимации и коэффициента я/2, схему сравнения, два коммутатора, дешифратор, два блока умножения, четыре элемента ИЛИ и четыре блока задания коэффициентов 0, л, 1,5л:, 2 л соответственно.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно имеет более сложную структуру по сравнению с предыдущим устройством, но вывод результата вычисления в нем представлен не в виде кода (код квадранта + код угла от 0 до л /2), а в виде

угла от 0 до 2 л:.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет введения блока вычисления функции арктангенса и блока коэффициентов 0, 05л, л, 1,5л,2 л .

При этом любое значение функции arctg Y/X можно определить по выражению

15

a arctg Y/X-тг 2l-j(-1 )|f)-1/2: ).+ j+i (6)

(-i) +JT(

где р - значение функции arctg Z причем значение /J изменяется от 0 до л /A, a Z определяется из условия

Z

Y/X, если IYI I XI , X/Y, если I Yl IX.

(7)

Поставленная цель достигается тем, что

в устройство для вычисления функции арктангенса отношения, содержащее два коммутатора, блок сравнения, блок деления и сумматор-вычитатель, причем первые информационные входы коммутаторов соедийены с входом мнимого числа устройства, вторые информационные входы коммутаторов соединены с входом мнимого числа устройства, введены блок коэффициентов и блок вычисления функции арктангенса, причем вход первого аргумента устройства сое- динен с первыми входами первого коммутатора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторые входы первого коммутатора и блока сравнения, и

первый вход второго коммутатора соединены с вторым аргументом устройства, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы

старших и младших разрядов которого соединены соответственно с входами старших и младших разрядов блока вычисления функции арктангенса, выход которого соединен с входом первого операнда сумматора-вычитателя, вход выбора режима и вход второго операнда которого соединены соответственно с первым вторым выходами блока коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены

соответственно с выходом блока сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока

сравнения, выход сумматора-вычитателя является выходом устройства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что для нахождения значения функции arctg Z используется блок вычисления функции арктангенса, кроме того, вместо дешифратора, элементов ИЛИ и блок задания коэффициентов 0, л , 1,5 л , 2 л введен блок коэффициентов 0, 0,5 я, тс, 1,5л, 2л , что приводит к упрощению устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока вычисления функции арктангенса.

Устройство для вычисления функции арктангенса (фиг. 1) содержит блок 1 сравнения, коммутаторы 2 и 3, блок 4 деления, блок 5 коэффициентов, блок 6 вычисления функции арктангенса, сумматор-вычитатель 7, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора 2 и блока 1 сравнения и вторым входом второго коммутатора 3, вторые входы первого коммутатора 2 и блока 1 сравнения и первый вход второго коммутатора 3 соединены с вторым аргументом устройства, выходы первого 2 и второго 3 коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока 4 деления, выходы старших и младших разрядов блока 4 деления соединены соответст венно с входами старших 8 и младших 9 разрядов блока 6 вычисления функции арктангенса, выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя 7, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 5 коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока 1 сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого 2 и второго 3 коммутаторов соединены с выходом блока 1 сравнения, выход сумматора-вычитателя 7 является выходом устройства.

Блок 6 вычисления функции арктангенса (фиг. 2) содержит три блока 10-12 памяти и сумматор 13, первый вход которого является входом 8 старших разрядов аргумента и входом второго блока 1I памяти, выход которого подключен к первому входу третьего блока 12 памяти, второй вход которого является входом 9 младших разрядов аргумента, а выход - вторым входом сумматора 13, выход которого является выходом результата вычисления функции арктангенса.

Устройство работает следующим образом.

На входы устройства поступают коды чисел Y, X (коды первого и второго аргументов) и их знаки 1 и соответственно. Блок 1 сравнения управляет работой коммутато- 5 роо 2 и 3 таким образом, что код на выходе коммутатора 2 всегда меньше кода на выходе коммутатора 3, а результат деления всегда меньше единицы. Таким образом, реализуется вычисление величины (7). Блок

0 6 осуществляет вычисление величины, используя в качестве аргумента вычисленное значение величины, следующим образом. На входы блоков 10 и 11 памяти поступает старшая часть результата деления, при этом

5 на выходе этих блоков вырабатываются соответственно опорное значение функции arctg Z и код номера поддиапазона. На выходе блока 12 памяти, на который поступают младшая часть результата деления и

0 номер поддиапазона, вырабатывается поправка к опорному значению функции arctg Z, которая складывается с опорным значением функции на сумматоре 13. На первый, второй и третий разряды блока 5 коэффици5 ентов поступают соответственно логические значения , i и j (значение результата сравнения, знак первого и второго аргумента), при этом он формирует управляющий сигнал для сумматора-вычитателя 7 и коды

0 коэффициентов 0, 0,5 Л, л, 1,5л, 2л в зависимости от кода на входе блока 5 коэффици- ентов, необходимые для выполнения заданного аппроксимирующего выражения (6). Устройство является комбинационным,

5 и результат вычисления выражения (6) формируется на выходе сумматора-вычитателя 7, т.е. на выходе устройства в параллельном коде.

Использование предлагаемого устрой0 ства позволяет упростить устройство вычис- ления функции арктангенса за счет введения блока вычисления функции арктангенса (в аппаратурных затратах он составляет две трети от применяемых обычно

5 на этом месте двух умножителей и вычита- теля, и погрешность вычисления составляет половину младшего разряда) и блока коэффициентов (для 16-разрядного словз блок коэффициентов может быть реализован на

0 одном ПЗУ 556РТ7 и четырех инверторах или двух ПЗУ 556РТ7, для 24-разрядного слова - на одном ПЗУ 556РТ7 и восьми элементах ИЛИ-НЕ или двух ПЗУ 556РТ7) при этом уменьшаются аппаратурные затраты

5 устройства в целом и не увеличивается погрешность определения результата вычисления.

Формула изобретения Устройство для вычисления функции арктангенса отношения, содержащее два коммутатора, блок сравнения, блок деления и сумматор-вычитатель, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов и блока сравнения, вторые входы которых соединены с входом второго аргумента устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно содержит блок памяти коэффициентов и блок вычисления функции арктангенса, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с входами старших и младших разрядов блока вычисления функции арктангенса, выход которого соединен с входом первого опе

ранда сумматора-вычитателя, вход режима и вход второго операнда которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента, устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения, выход сумматора-вычитателя соединен с выходом устройства, входы синхронизации блока памяти коэффициентов, блока деления, блока вычисления функции арктангенса и сумматора-вычитателя подключены к входу синхронизации устройства.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин специального назначения, в частности для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам Фурье. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит блок сравнения, два коммутатора, блок деления, сумматор-вычитатель, блок коэффициентов, блок вычисления функции арктангенса, приИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть исполь- зовано при построении цифровых вычислительных машин специального назначения, в частности, для вычисления спектра фаз по комплексным коэффициентам Фурье. Известны четыре устройства для вычисления функции арктангенса, использующие последовательное приближение результата вычислений а аппроксимацию функции арктангенса. чем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторые входы первого коммутатора и блока сравнения и первый вход второго коммутатора соединены с входом второго аргумента устройства, выходы первого и второго коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы блока деления - входами блока вычисления функции арктангенса, выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя соединены соответственно с первым и вторым выходами блока коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения, входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения, выход сумматора-вычитателя является выходом устройства, 2 ил. Первое из данных устройств при сравнительно небольших аппаратурных затратах имеет следующий недостаток - при одной и той же точности определения угла (от градуса и меньше), быстродействие этого устройства ниже по сравнению с предлагаемым более чем в пять раз, что не удовлетворяет требованию при сравнительно небольших аппаратурных затратах обеспечить требуемое быстродействие. Второе устройство, хотя и обладает более широкими универсальными возможностями по сравнению с предлагаемым, имеет СЛ С vj СЛ -ч4 СЛ О

Фиг, 1

LJ

11

13

Фиг. t