УСТРОЙСТВО для ВЫЧИСЛЕНИЯ СТЕПЕННЫХ ФУНКЦИЙ Советский патент 1972 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может найти широкое применение в специализированных вычислительных уст.ройствах дискретного действия и электроизмерительных приборах.

Известны устройства аналогичного назначения. Однако, во-первых, они применимы только для возведения и извлечения корня целых степеней, и, во-вторых, сложны и громоздки, что возрастает пропорционально величине вычи-сляемой степени.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет вычисления степенных функций не только с целыми, но и с дробными показателями, а упрощение схемной реализации.

Эта це.чь достигается в предлагаемом устройстве благодаря гаму, что оно дополнительно содержит множительно-делительное устройство, счетчик цик.юв и триггер, один из входов мпож.ительно-делительного устройства подключен через венти/ib к выходу генератора :имиул1 сов, а - к выходу реверсивного счетчика, выход множмтельпо-реверсивного устройства соеднис со входом реверсивного счетчика, вход счетча-ька циклов соединеа с вы.ходом реверсивного счетчика, а выход - со входом триггера, выход которого соед}Г11еп с управляюгцям входом вентиля.

В устройстве реализуется следующий метод выч;гслеппя степенных фупкций видаУ (1)

где .V - число, возводимое в степень; а - - произвольный показатель, за исключением целых отрицательных чисел.

Рассмотрим соотношение;

-()(1-:--1-).-.(1 -v).

(где/г 1, 2, 3) (2)

Можно показать, что прп п 1 формула (2) реализует заданную степенную функцию, а величина п определяется из выражения:

(3)

Т. о., для вычисления степенной функции определяют из выражения (3) значение п, величиной г/о задаются заранее, а- пзвестно, следовательно, можно реализовать выражение (2) и олределить //.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого вычислителя; на фиг. 2-- развернутая функциональная с.хема множительно-делительного устройства.

Предлагаемый вычислитель содержит реверсивный счетчик 1 циклов, триггер 2, вентиль 3, генератор импульсов 4, множительноделительпое устройство 5, суммируюппп счетчик 6, реверсивпый счетчик 7, вентилл переноса 8.

Реверсивный счетчик 1 циклов служит для определения количества сомножителей л в БЫражении (2) со-гласно формуле (3). На его вход вычитания, являющийся входом вычислителя, подается число импуоЧьсов х, подвергающееся возведению в требуемую степень. Вход сложения счетчика соединен с выходом реверсивного счетчика 7. Выход счетчика I подключен к триггеру 2, управляющему импульсно-:потеициальным вентилем. Вентиль 3 включен между выходом генератора импульсов 4 и входом суммирующего счетчика 6 и одним ИЗ входов м.ножительно-дслительного устройства 5 и управляет с лОМощью Т:ри1тера 2 прохождением имлульсов N генератора 4 на счетчик 6 и множнтельно-делительное устройство 5. Множительно-делительное устройство предназначено для пересчета входных импульсов Л,- по формуле:

Л ,

Pi

где Pi --количество выходных импульсов устройства; t 1,2, 3, ... п (п - количество сомножителей в выражении (2), определяющее число циклов работы вычислителя при вычислении данной степенной функции). В его состав входят суммирующий счетчик 9, где фиксируются значения п от I до п, реверсивный счетчик , вентили-переноса 11, переключатели 12 устаноВ|КИ показателя степенной функции.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

В исходном состоянии переключателями Г2 устанавливается показатель а, в счетчике 10 запасьивается число (2 ), где к - количество разрядов счетчика, в счетчике 9 Зстанавливается з.наченне /, где / - любое целое число от 1 по п. Счетчик 9 управляет вентилями переноса 11 таким образом, что при подаче одного импх.льса .на Вх. 1, на выходе вентилей переноса 11 будет / импульсов. Счетчик 10 ,н переключатели 12 выполняют роль делителя числа импульсов, .поступающих с вентилей переноса // на а.

Пусть на Вх. 1 поступит Л/ имлульсов. Тогда с выхода 1зентилей переноса // на счетчик 10 параллельным кодОМ поступит N , -1 импульсов па суммирование. При переполнепии .счетчика 10 на его выходе появляется импульс переполнения. Каждый ИЗ импульсОВ перепол11ения через переключатели 12 снова записывается в счетчиК 10 ил вычитание. В результате нри ноступлеини па Вх. 1 N; импульсов иа выходе устройства появится количество ИМпульсов Mi , равное

M.-:JV.-.

Вх. 2 служит для ввода числа п последовательно (через единицу от 1 до и) в счетчик 9 после каждого цикла работы устройства.

В соответствии со схемой фиг. 1 Вх. 1 устройства 5 нодключсп к выходу вентиля 3, Вх. 2 - к выходу реверсивного счетчнка 7, а выход - ко входу счетчика 7.

теля .при определении у заключается в следующем. В -исходном состоя.нии в счетчике / залисаа- 1

но значение вентиль 3 закрыт потенциалом триггера 2, в счетчнке 6 установлено значение .масщтабного коэффициента z/o, IB очетчпке 7 -значение (2 -УО) (т -количество разрядов счетчи-ка), а в множительно-делительном устройстве 5--значение коэффициента умножения -.

Число импульсов X подается на вход счетчнка 1 на вычитание, в результате показание счетчика / будет:

о/ и 2Y-H

где / - разрядность счетчика /.

После прохождения х им:пульсов на триггер 2 поступает пусковой импульс от какоголибо программного устройства, при этом триггер 2 опрокидывается и открывает вентиль 3. Пмпульсы с генератора 4 через открытый вептиль 3 поступают на мноЖИтельно-делительпое устройство 5 н в счетчик 6 на суммирование. С мпожнтельно-делнтельного устройства 5 импульсы поступают в счетчик 7 на сум.мироваиие. Если на устройство 5 поступит Л/ импульсов, то на его выходе будет yVfi.Vi - импульсов. Если М станет равным Уо М1 . , то счетчик 7 переполнится.

К этому моменту в счетчик 6 ноступит ,у Уц - импульсов н показания счетчика 6 стапут равными:

,у./1 «

г/о+г/о 1 - - (1 г-)г) Пмпульс переполнения счетчи-ка 7 устанавливает в Множительно-делителы-юм устройстве i-2, поступает в счетчик / на суммироваиие, где установится число (2 -я+1), поступает на вентили переноса 8 и переносит показания счетчика 6 в счетчик 7 на вычитание, в результате в последнем установится показаГ2 - (l - i-7-j г/о J - Па этом 1 -и цикл выниечислений закапчивается.

Работа устройства во втором цикле аналогична предыдущему. Отлнчие состоит в том, что во втором цикле в счетчик 6 nocTvniiT

,, /II ж а

нмнульсов. Общее колиА2(1 i -)о чество импульсов, записапных в счетчик 6 в это.м случае, будет равно:

o-fyo-f-Kl- f a--|-(l-T--f)Oii-b.

(l+)(l+l).-(.

/г-й импульс переполнения, который постулит из сч етчика 7, приведет к переполнению счетчика /, выходной импульс которого, в свою очередь, поступает на вход триггера 2, который возвращается -в исходное состояние, закрывая вентиль 3. На этом лроцесс вычисления степенной функции (1) заканчивается. Результат вычислений фиксируется в счетчике 6.

Предлагаемое устройство может быть использовано для вычигления полиномов различной степени. В этом случае ремшм работы устройства (установка исходного состояния в -Зависимости от показателя для каждой из степенных функций, входящих в состав полинома) может задаваться несложным программным устройством.

Таким образом, предлагаемое устройство отличается широкими функциональными возможностями и большой гибкостью при достаточно простой схемной реализации.

Предмет изобретения

Устройство для вычисления степенных функций, содержащее генератор имлульсов, выход которого через вентиль соединен со входом суммирующего счетчика, выходы каждого разряда суммирующего счетчика соединены через вентили со входами соответствующих разрядов реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит множнтельпо-делительное устройство, счетчик циклов и триггер, один из входов множительно-делительного устройства подключен через к выходу генератора импульсов, а другой - к выходу реверсивного счетчика, выход множительно-делительного устройства соединен со входом реверсивного счетчика, вход счетчика циклов соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход - со входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом вентиля.