Ш БИБЛИОТЕКАЮ. Я. Любарский Советский патент 1972 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны устройства для выполнения математических операций с переменными, представленными в аналоговой форме с плавающей запятой, содержащие соединенные с клеммами наборного поля по входам мантиссы и порядка операционные блоки суммирования, интегрирования и умножения, а также задатчики коэффициентов и устройство регистрации.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно снабжено блоками нормализации, которые подключены к клеммам наборного поля по входам порядка и мантиссы, а каждый блок нормализации содержит усилитель-сумматор порядка, компаратор, дешифратор, усилитель-сумматор мантиссы и ключи. При этом вход порядка непосредственно присоединен к входу усилителя-сумматора порядка, а вход мантиссы - к одному из входов усилителя-сумматора мантиссы непосредственно и через компараторы к входам дешифратора, подключенного выходами к входам усилителя-сумматора порядка и к ключам, которе включены в цепь обратной связи усилителя-сумматора мантиссы.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок нормализации.

Устройство включает операционные блоки суммирования /, интегрирования 2, умножения 3, блоки нормализации 4, наборное поле 5, задатчики 6 коэффициентов, устройсгво 7 регистрации.

Блоки нормализации 4 содержат усиллтелисумматоры 8 порядка, компараторы 9, дещифраторы 10, усилители-сумматоры // мантиссы и ключи 12.

В устройстве для выполнения математических операций как мантиссы, так и порядки переменных представляют в аналоговой форме, причем шкалу значений порядков разделяют на зоны уровней, в которые попадают значения порядков, и зоны разграничения, служащие для сравнения порядков переменных.

При максимальном значении порядка, равном т, и при равной ширине зон уровней и зон разграничения, ширина одной зоны не должна превышать

2 (т + 1)

25

Поэтому при осуществлении арифметических операций с порядками (сложение и вычитание) допускают максимальные ногрешности,

100 п,

равные ± /0. Такие же величины по4 (т + 1)

грешностей возможны при осуществлении логических операций с порядками (сравнение порядков) .

Если, например, т 10 (это обеспечивает диапазон изменения переменных, равный (), то при выполнении арифметических и логических операций с порядками допустимы погрешности, составляющие величину около ±2,3%. Этим определяются невысокие требования к устройствам для выполнения арифметических и логических операций с порядками. ..„.. „ .„. .....

jjji расширй-пия динамического диапазона устдЬйства .блоки ..суммирования / и интегри|.р дав1Ья 2 строят-та ким образом, что они обес{печивают увеличения йорядка машинных пе -ременнЫХ; Одна«о-- пря этом увеличение порядка может сопровождаться существенным уменьплением мантиссы переменных и сильно сказываться погрешность аналоговых операционных элементов для мантиссы. Этому препятствуют блоки нормализации 4, которые путем уменьшения порядка соответствующей переменной удерживают мантиссу этой переменпой в паиболее благоприятном в отношении точности диапазона (1-0,1).

Мантисса х входной величины блока нормализации 4 с помощью компараторов 9 сравнивается со значениями 0,1 и 1,0. Выходы компараторов присоединены к дешифратору 10, имеющему выходы Де, Дь Д2, соответствующие следующим значениям х:

До -1 при ,01

Д1 -1 при 0,,1

Д2 -1 при 0,

Сигналы До, Дь Дз принимают значения Ой-1.

При 0, (/(2 -1) коэффициенты передачи усилителей-сумматоров 8 порядка равны 1.

При 0,,1 () коэффициент передачи усилителей-сумматоров // мантиссы становится равным 10, а из значения порядка

у вычитается величина- (с помощью усилителя-сумматора порядка), где т - мак:симальное значение порядка.

При ,01 () коэффициент передачи усилителя-сумматора мантиссы оказывается равным 100, а из X на усилителе-сумматоре порядка вычитается 2//п.

Для установки постоянных коэффициентов устройство содержит задатчики 6 коэффициентов, выполненные на делителях напряжения, при этом каждый коэффициент задается

с помощью двух делителей - для мантиссы и для порядка. Первый делитель - с плавно меняющимся коэффициентом передачи (потенциометр), второй - со ступенчато меняющимся коэффициентом (на базе переключателя).

Устройство 7 регистрации может служить, в частности, аналогово-цифровой преобразователь (цифровой вольтметр), преобразующий в код напряжение, которое изображает мантиссу измеряемой переменной.

Напряжение, изображающее порядок измеряемой переменной, кодируется с помощью дополнительного аналого-цифрового преобразователя с небольшим числом разрядов, причем код порядка используется для определе пня положения запятой при индикации кода мантиссы.

Осуществляя соединение блоков на наборном поле 5, в устройстве нужно соединять не

только входы и выходы для мантисс в каждом блоке, но и .входы и выходы для порядков. При последовательном соединении блоков выход для мантиссы предыдущего блока соединяется с входом для мантиссы последующего блока; соответственно выход для порядка предыдущего блока подключается к входу для порядка последующего блока. Работает устройство следующим образом. Для реализации некоторой зависимости

y F(x) на вход поступает сигнал входной переменной, представленный в аналоговой форме с плавающей запятой. В каждом блоке вычислительной структуры информация о поряде) обрабатывается параллельно (одновременно с информацией о мантиссе.

В блоках суммиро.вания / выбирается максимальное значение порядков входных переменных, и разность каждого из входных значений порядков с этим максимальным значением управляет изменением коэффициента передачи мантиссы по каждому из входов.

В блоках интегрирования 2 процесс изменения коэффициентов передачи значений мантисс входных переменных осуществляется аналогично происходящему в блоках суммирования 1, но кроме того, максимальное значение порядка запоминается, и это запомненное значение сравнивается с текущим. Разность этих величин управляет изменением (уменьшением)

заряда конденсатора в случае, если запомненное значение порядка меньше текущего.

В блоке умножения 3 происходит суммирование значений порядков и перемножение значений мантисс входных переменных.

В блоке нормализации 4 с помощью компараторов 9 определяется, в каком диапазоне находится мантисса входной величины. В зависимости от этого изменяется коэффициент передачи значения мантиссы и, следовательно,

Вычисленные в предыдущем блоке структуры значения порядка и мантиссы поступают на соответствующие входы последующих блоков. В результате на выходе устройства образуются величины порядка и и мантиссы у, выходной переменной Y.

Предмет изобретения

1. Устройство для выполнения математических операций с переменными, представленными в аналоговой форме с плавающей запятой, содержащее соединенные с клеммами наборного поля по входам мантиссы и порядка операционные блоки суммирования, интегрирования и умножения, а также задатчики коэффициентов и устройство регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно содержит блоки нормализации, которые подключены к клеммам наборного поля по входам порядка и мантиссы.

2. Устройство по п. 1, оглигаюы/еесятем, что, с целью увеличения однородности аппаратуры, каждый блок нормализации содержит усилитель-сумматор порядка, компаратор, дешифратор, усилитель-сумматор мантиссы и

ключи, причем вход порядка непосредственно присоединен к входу усилителя-сумматора порядка, а вход мантиссы подключен к одному из входов усилителя-сумматора мантиссы непосредственно и через компараторы к входам

дещифратора, подключенного выходами к входам усилителя-сумматора порядка и к ключам, которые включены в цепь обратной связи усилителя-сумматора мантиссы.

. ;