Устройство для вычисления логарифмов Советский патент 1975 года по МПК G06F7/38 

1

Устройство относится к области вычислительной техники и может быть использовано в измерительных устройствах и устройствах автоматики.

Известно устройство для вычисления логарифмоВ чисел, представленных число-импульсными кодами, содержащее триггеры, реверсивный счетчик, счетчики, сдвигающий регистр, схемы «И, группу схем «И, генератор тактовых импульсов, входы «Код числа, «Начало числа, «Конец числа. Вход «Начало числа соединен с входом установки «1 первого триггера, выход «1 этого триггера - с первым входом первой схемы «И, второй вход этой схемы «И - с входом «Код числа. Вход «Конец числа связан с входом установки «О первого и второго триггеров, вход «1 младшего разряда сдвигающего регистра - с входом «1 первого триггера, а выходы «Ь триггеров регистра - с иервыми входами группы соответствуюпд,их схем «И, вторые входы которых подключены к выходу первой схемы «И. Выходы группы схем «И соединены с входами установки «1 одноименных триггеров реверсивного счетчика, а выход «1 триггера старщего разряда этого счетчика - со своим входом установки «1, сдвигающим входом сдвигающего регистра и входом устан:;вки «О второго триггера. Однако такие устройства имеют сложную

схему вычисления поправок мантиссы логарифма. Эта схема усложняется еще больще, если требуется вычислять десятичные логарифмы чисел.

Цель изобретения - упрощение устройства. Это достигается тем, что в него введены умножитель, управляемый делитель и дещифр атор. Выход генератора тактовых импульсов, выходы «О первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам второй схемы «И, выход этой схемы «И - к первым входам умножителя и управляемого делителя. Выход умножителя соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика и с вторым входом умножителя, входы третьей схемы «И - соответственно с выходом «1 первого триггера и входом «i второго триггера, а выход ее - с входом первого счетчика. Первый выход управляемого делителя связан с входом дещифратора, выход дещифратора - с вторым входом управляемого делителя, второй выход которого соединен с входом второго счетчика. На чертеже представлена схема устройства, где 1 - счетчик; 2 - реверсивный счетчик; 3 - сдвигающий регистр; 4, 5 - триггеры; 6, 7, 8 - схемы 9 - группа схем 10 - ге нератор тактовых импульсов; 11 - управляе мый делитель; 12 - дещифратор; 13 - счетчик; 14 - умножитель; 15, 16 -входы умножителя; 17 - выход умножителя; 18 - вычитающий вход реверсивного счетчика; 19 - вход «Код числа ; 20 - вход «Начало числа ; 21 -вход «Конец числа.

Устройство функционирует следующим образом.

На вход 19 цоступает число-имиульскый код числа Л, логарифм которого вычисляется, на входы 20 и 21 - команды, соответствующие началу и концу ноступления числа.

Устройство формирует код IgyV, который может быть нредставлен в требуемой- системе счисления.

Работа устройства основана на том, что любое число можно представить в виде

, тогда Ig/V :--я+IgM,

где п является характеристикой, а gM-мантиссой, т. е. числа, отличающиеся только норядком, имеют одинаковые мантиссы.

Если число yV задается с точностью 0,1%, что достаточно для большинства практических случаев, то у него должно быть не менее 10.1000 градаций.

:В ЭТОМ случае устройство до числа вычисляет логарифм каждого целого числа, а Б последующих декадных интервалах , и т. д. только логарифмы соответствующих 10 чисел.

Нроцесс преобразования состоит из двух циклов. В первом цикле вычисляется характеристика логарифма числа, а во втором - ма-нтисса.

Работает устройство следующим образом.

Неред началом преобразования устройство занимает исходное положение, при этом триггер 4 устанавливается в «О, а триггер 5 - в «1. По команде, поступающей на вход 20, триггер 4 устанавливается в «1 и открывает схемы «И б, 7, одновременно заносится «1 в первый разряд сдвигающего регистра 3, открывается первая схема групвы схе-м «И 9, остальные схемы «И 9 закрыты. Схемы «И 9 подключены к суммирующим входам разрядов реверсивного счетчика 2. Коэффициент пересчета реверсивного счетчика равен 10 (реверсивный счетчик работает в десятичном коде).

Число, представленное импульсами, поступает на вход 19. Через схему «И 7 импульсы подаются на реверсивный счетчик 2 через соответствующую схему из группы 9. Если код числа больше десяти, то импульс переполнения старшей декады через схему «И 6 поступает в счетчик 1-счетчик характеристики, а также записывает в -старшую декаду «1 и осуществляет сдвиг единицы в сдвигающем регистре 3 на разряд влево. Нри этом первая схема «И из группы 9 закрывается, а следующая - открывается. Коэффициент деления реверсивного счетчика 2 становится равным 90. Следующий импульс переполнения реверсивного счетчика-10 - импульс входного числа. Он проводит указанные операции. Следующее переполнение происходит при поступлении 10 импульсов, т. е. при , где - число импульсов, прошедших в счетчик 1.

Таким образом, в счетчике I формируется характеристика логарифма числа , где FQ - частота поступающих на вход 19 импульсов кода N; Т - время поступления кода N.

За время Т ъ т старших разрядах реверсивного счетчика накапливается число импульсов, которое в общем случае может быть представлено кодом NZ, определяемым выражением

ЛА, ; f F,d( .N. о

Сигналом по входу 21 «Конец числа устанавливаются в «О триггеры 4, 5, при этом открывается схема «И 8 и закрываются схемы «И 6, 7.

Во втором цикле импульсы с генератора 10 через схему «И 8 поступают на вход двоичного умножителя 14 и через управляемый делитель 11 на -вход счетчика 13. Частота на выходе схемы умножителя определяется выражением

где /П1 - число разрядов умножителя;

Л/4 - код начальной установки умножителя;

FT: - частота генератора 10.

Код Ni можно найти из уравнения

V,

,

откуда

F-

IgAA,

(; N, e

Импульсы с выхода умножителя одновременно поступают на вычитающий вход /п-го разряда реверсивного счетчика 2 и второй вход умножителя. Нри вычитании из Л/г импульсов на выходе реверсивного счетчика 2 появляется импульс, триггер 5 устанавливается в «1, схема «И 8 закрывается.

Нрп этом код , откуда

f-r

1ПЛА, ,

2

время преобразования во втором цикле.

Fr

gN.,...Ige.

Так как Ig .то Ig Л можно получить путем деления число-импульсного кода, поступающего на вход 15 умножителя, на определенное -число.

Коэффициент деления управляемого делителя 11 устанавливается с помощью дешифратора il2. При достижении в управляемом делителе соответствующего кода он сбрасывается в нуль. В счетч.ике 13 в конце цикла форми руется код lgA2. Реверсивный счетчик 2 имеет