Вычислительное устройство Советский патент 1974 года по МПК G06F7/38 

1

Предлагаемое изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может найти широкое применение в качестве арифметического узла цифровых электроизмерительных приборов различного назначения с промежуточным время-имнульсным преобразованием (частотомеров, фазометров и др.), в устройствах масштабирования, в специализированных вычислительных машинах, в системах управления и регулирования для воспроизведения различных функциональных зависимостей и т. ц.

Устройство предназначено для воспроизведения и вычисления линейной, экспоненциальной и гиперболической функций с число-импульсной формой представления аргумента.

Известные устройства воспроизведения линейных функций (множительно-делительиые устройства число-импульсных кодов) отличаются узкими функциональными возможностями, поскольку, во-цервых, не позволяют воспроизводить функции с произвольными угловыми коэффициентами (целыми и дробными) и, во-вторых, служат для воспроизведения только одной функциональной зависимости.

Эти же недостатки в полной мере относятся и к известным устройствам .воспроизведения гиперболических и экспоненциальных функций. Кроме того, существенным недостатком устройств этого типа является то, что их

объем растет пропорционально числу участков линеаризуемой кривой.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей

с одновременным упрощением схемной реализации.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем счетные входы триггеров сумматора поразрядно соединены с помощью двух групп импульсно-потенциальных вентилей с выходами триггеров суммирующего и реверсивного счетчиков. При этом выход сумматора, являющийся выходом устройства, соединен, с одной стороны, через первый ключ

и элемент задержки с импульсными входами первой группы вентилей переноса, и, с другой стороны, через второй ключ - со входом реверсивного счетчика, а импульсные входы второй группы вентилей переноса, являющиеся входом устройства, подключены через третий ключ ко входу суммирующего счетчика. Такое построение вычислителя позволяет упростить схемное решение и расширить его функциональные возможности.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

В устройстве вход соединен с первыми входами группы вентилей 1, другие входы которых соединены с выходами реверсивного

счетчика 2, а выходы группы вентилей 1 сое3

со входами сумматора 3, выход которого через переключатель 4 и элемент задержки 5 соедииеи со входами группы вентилей 6, другие входы этой группы соединены с В1яходами сумм:ируюп1,его счетчика 7. Выход сумматора 3 соедииеи также через переключатель 8 со входом реверсивного счетчика 2. На вход суммирующего счетчика 7 через переключатель 9 подан вход устройства.

В режиме отработки лииейиой фуикции

угловой коэффицие1гг

I/ ,

где

функции, X- 1, 2, 3 ..., - независимая переменная, исходное состояние схемы следующее.

В счетчике 7 записано число Ь, в сумматоре 3 - число (с-Ъ), где с - емкость сумматора, а в счетчике 2 - число а. Иереключатель 4 замкнут, а переключатели 8 и 9 разомкнуты.

При отработке линейной функции возможны два случая; и .

Рассмотрим случай .

Импульсы последовательности х. начинают поступать па импульсные входы группы вентилей 1. Каждый имнульс последовательиости X переносит прямой код числа а, записанного в счетчике 2, в сумматор 3 на суммироваиие.

Пусть при поступлении первых fj импульсов числа X па вход устройства выполняется неравенство

(1)

Тогда на выходе сумматора 3 появится импульс переполнения, а показаиия сумматора станут равными

A, ka-b.(2)

Импульс переполнения поступает на выход устройства и по цепи обратной связи через замкнутый переключатель 4 и элемент задержки 5 (время задержки определяется временем переходных процессов в сумматоре 3) - на импульсные входы группы вентилей 6 переноса. При этом осуществляется перенос числа Ь, хранящегося в счетчике 7, в сумматор 3 в дополнительном коде. В результате после переноса показания сумматора 3 равпы:

Л: с -Ь + Ль

(3)

Аналогично при поступлении очередных /2 импульсов последовательности х имеет место неравенство:

г2« - Ь -Ль(4)

что соответствует иоявлению второго выходиого импульса устройства.

В дальнейщем описанные процессы в схеме циклически повторяются.

Покажем, что в описанном режиме устройство отрабатывает лнпейную функцию.

Ввиду того, что после каждого очередного переполнения сумматора 3 в нем остается число А,,а, где /е 1, 2, 3, ..., число импульсов последовательности к, заключенное между любыми двумя соседними выходными импульсами устройства, может быть равно

1

либо

где

Следовательио, прицелая часть

числа - а

рагцению аргумента Дл - - соответствует

приращение функции, равиое At/ 1. Переходя к дифференциалам, получим:

fly а,.

Тх

что после интегрирования дает;

а1Г

У -X.(Ь)

Рассмотрим случай .

Исходное состояние схемы остается прежним.

С поступлением первого импульса последовательности X на вход устройства, на выходе сумматора 3 появляется импульс переполнения, а показания сумматора

Ai a - b.(7)

В случае а 2Ь после первого переноса в сумматор 3 дополнительного кода числа b из счетчика 7 на выходе сумматора вновь появится импульс переполнения, а в сумматоре остаНется число

.(8)

Аналогично, если а ЗЬ, ироцессы в схеме повторяются, а в сумматоре записывается число

Аз .(9)

В дальнейптем процессы в схеме циклически повторяются до тех иор, пока после /-го переполнения сумматора 3 имеет место

.(10)

Следовательно, после /-го переноса дополнительного кода числа b в сумматор 2, импульс переполнения последнего отсутствует. В дальнейгием с ноступлеиием второго импульса последовательности X на вход устройства описанные процессы в схеме циклически иовторятся.

Таким образом, каждому входному импульсу устройства по каналу х соответствует

- 1л (

+ 1 выходных имЛИОО, ЛИбО

L я JL «

пульсов устройства в канал у, что соответствует отработке линейной функции.

В режиме отработки эксиоиенты.

Исходное состояние схемы остается прежним, за исключеиием следующего: нереключатель 8 замкнут, счетчик 2 установлен в режим последовательного суммирования.

Аналогично предыдующему с поступлением иервых /1 имиульсов последовательности х на вход устройства на выходе сумматора 3 появляется выходпой импульс, который по цепи обратной связи перепосит дополнительный код числа b из счетчика 7 в сумматор 3 и записывает в счетчик 2 единицу. В результате показания счетчика 3 станут (а + 1). Второй импульс переполнения сумматора 3 появится

при поступлении очередных /г

им1

пульсов последовательности х, третий - при и т. д. Следовательно, единичному приращению функции Ау 1 соответствует 11риран1, аргумента, равное:

.(11)

а + / - I

Следовательно, их

(12)

d) а + у - 1 что и после преобразования дает:

y :re - -a-i-l.(13)

в том случае, если счетчик 2 установить в режим последовательного вычитания, устройством вырабатывается функция:

Л

i/ e +а+.(14)

В режиме отработки гиперболы для гипербо„ , v.,

лическоп функции у , где Л - целое

фиксированное положительное число, имеет место соотпонтение:

Л-. у. л-;, 1 iji, I .(15)

Полагая л/и х,- -ЬДд,, г/,+1 . после преобразований получим:

Алг-г/м 1 л ,.(1В)

В режиме отработки гиперболы исходное состояние схемы следующее.

Все переключатели находятся в замкнутом положепии, показания счетчика 7 нулевое, в сумматоре 3 занисаио число (с - Л ), а в счет, Л

чике 2

число г/макс

, где Xjiiiii

нижняя граница диапазона возможных значений независимой переменной. Счетчики 7 и 2 работают в режиме последовательного суммирования и вычитания соответственно.

В нроцессе работы схемы текущие значения Xf независимой переменной х образуются в счетчике 7 и каждым импульсом переполпен.ия сумматора 3 в дополнительном коде

переносятся в последний, где сравниваются затем с величи)юй Ал-гу,-.- . Произведение Ах-г/,-- I образуется последовательным переносом текущего значения функции iji+i из счетчика 2 в сумматор 3 импульсами последовательности л до очередного переполнеппя сумматора 3.

Погреп1ность вычисления функций в каждом из описанных режимов работы устройства не превынтает единицы младнтего разряда

числа Л .

П р е д AI е т изобретения

Вычислительное устройство, содержащее суммирующий и реверсивный счетчик, элемент задержки, первую и вторую группу вентилей, сумматор и переключатели, причем выход каждого разряда суммирующего счетчика

соединен с потенциальным входом соответствуюн1,его вентиля первой группы, а выход каждого разряда реверсивного счетчика соединен с потенциальным входом соответствующего вентиля второй группы, ВЫ.ХОДЫ IvOTOpblX

соединены с первым счетным входом соответствующего разряда сумматора, а импульсные входы вентилей второй группы соединены со входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможпостей, выходы первой группы вентилей поразрядно соединены со вторыми счетными входами сумматора, выход которого через первый переключатель и элемент задержки нодключен к импульсным входам первой группы вептилей и через второй переключатель - ко входу реверсивного счетчика, а вход суммирующего счетчика через третий переключатель соединеп с входом устройства.