Устройство для извлечения квадратного корня и возведения в квадрат Советский патент 1977 года по МПК G06F7/38 

Время, необходимое для извлечения квадратного корня в этом устройстве, равно 2 2 6 ,

1Де - число разрядов подкоренног-о выражения;.fe

2- |.. число импульсов, равное величине корня квадратного из заданного числа.

Это устройство также имеет ограниченные функциональные возможности, так как не может производить возведение в квадрат и ,10 извлечения квадратного корня в следящем режиме из изменяющейся во времени входной величины, обладает низким быстродейст вием, в связи с тем, что при извлечении квадратного корня для каждого значения 1 входной величины ( Х, ) производится установка счетчика в нуль и выдача серии импульсов, число которых равно величине Т/Х/ , т. е. требуются 2 К тактов, где

Целью изобретения является повышение быстродействия и рас лирение функдиональ ных возможностей устройства.

Эта Оель достигается тем, что в предложенное устройство введены второй элемент: задержки, второй элемент И, блок элемевтов ИЛИ, второй, третий и четвертый блоки элементов И и блок сравнения. Первый и второй выходы последнего соединены с пер- дд выми входамипервого и второго afteMeHtOB И, а третий выход - со вторыми входами первого и второго элементов И и вторым входом блока памяти Третий вход блока памяти соединен с выходом второго блока j5 элементов И, информав.ионные входы которого) соединены с нулевыми выходами реверсивного счетчика, первый вход которого соединей с выходом второго элемента И и входом первого элемента задержки, выход которого 40 соединен с четвертым входом блока памяти и управляющим входом второго блока эл&ментов И. Второй вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выхо- 45 дом первого элемента И и управляющим вхо дом первого блока элементов И. Единичные выходы реверсивного счетчика соединены с информационными входами третьего блока элементов И, управляющий вхой которого сое- 6о динен с единичным выходом триггера, нулевой выход которого соединен с управляющим входом четвертого блоха элементов И. Информационный вход последнего соединен с выходом блока памяти. Выходы третьего и 55 четвертого блстсов элементов И через блок элементов ИЛИ соединены с первым входом блока сравнения. Второй вход блока сравнения соединен с первой входной шиной. Единичный и нулевой входы триггера соединены соот- Ю

ветственно с второй и третьей входными шиннами.

Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство состоит из блока памяти 1, первого 2, второго 3, третьего 4 и четвертого 5 блоков элементов И, реверсивного счетчика 6, блока сравнения 7, первого 8 и второго 9 элементов И, первого 10 и второго 11 элементов задержки, блока элементов ИЛИ 12, триггера 13 и первой 14, второй 15 и третьей 16 входных шин.

Единичные выходы счетчика 6 соединены с информакионными входами первого блока элементов И 2, выход которого соединен с первым входом блока памяти 1 со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов. Первый 17 и второй 18 выходы блока сравнения 7 соединены с первыми входами эл&ментов И 8 и 9, а третий выход 19 - со вторыкш ходами элементов И 8 и 9 и с младшим разрядом блока памяти 1. Выход второго блока 3 элементов И соединен с третьим входом блока памяти 1 со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов. Информационные входы второго блока 3 элементов И соединены с нулевыми выходами счетчика 6, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И 9 и входом первого элемента задержки 10. Выход элемента задержки 10 соединен с четвертым входом блока памяти 1 и управляющим вхо дом второго блока элементов И 3. Второй вход счетчика 6 соединен с выходом второг элемента задержки 11, вход которого соединен с выходом первого элемента И 8 и угфавляющим входом первого блока элементов И 2 Единичные выходы счетчика 6 соединены с информационными входами третьего блока элементов И 4. Управляющий вход ,блока 4 .элементов И соединен с единичным .выходом триггера 13, нулевой выход которого соединен с управляющим: входом четвертого блока 5 элементов И информационный вход которого соединен с выходом блока памяти 1. Выходы третьего 4 и четвертого 5 блоков элементов И через блок 112 элементов ИЛИ соединены с первым входом блока сравнения 7, второй вход которого соединен с шиной 14, Единичный и нулевой входы три гера 13 соединены соответственно с шинами 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения режима возведения в квадраГт или извлечения квадратного корня необходимо на нулевой 16 или единичный 15 вход триггера 13 соответственно подать управлшощий сишал, который открывает третий 4 или четвёртый 5 блок элементов И и тем самым соединяет единичные выходы счетчика 6 или блока памяти 1 соответственно со входом блока сравнения 7. В режиме возведения в квадрат по шине 14 на блок сравнения 7 поступает входная величина, которую необходима возвести в 1шадрат. При рассогласовании значения величины на входах 14 и 20 на выходе 19 блока сравнения 7 появляется импульс рассог- ласования, который поступает на вход младшего разряда блока памжгти 1 и в зависимое тк от знака рассогласования проходит через первый 8 или второй 9 элемент И, управляемые выходами положительного 17 или отрицательного 18 рассогласования блока сравнения 7, на входы сложения или вычитания счетчика 6.Кроме того, в зависимости от знака рассогласования содержимое блока памяти 1 (предыдущее значение квадрата входной величины) суммируется с содержимым или вычитается из содержимого счетчика 6, поступающего на входы блока памяти 1 через первый 2 или второй 3 блок элементов И. В режиме извлечения:квадратного корня входная величина, поступающая по шине 14 сравнивается в блоке сравнения 7 с содержимым блока памяти 1, которое поступает через четвертый блок элементов И 5 и блоК элементов ИЛИ 12 на вход 20 блока сравнения 7, Процесс извлечения квадратного корня из непрерывной величина и процесс вычисления квадрата осуществляются аналогично. Технико-экономический-эффект,- который достигнут за счет введения блоков элемен тов .И, блока сравнения, элемента И, элеме та задержки, блока элементов ИЛИ, а такж новых связей между элементами, состоит в том, что расширяются функциональные возможности, т&к .как устройство позволяет производить возведение в квадрат и извле чение квадратного корня. Кроме того, повышается быстродействие при обработке изме няющейся во времени входной величины, так ка число тактов необходимое для извлечения корня из числа . п , равно величине К 2-2 l )j но при извлечении корня из следующего числа 2 предлагаемое устройст во начинает работу не с нуля, а продолжает от.последнего числа л , т. е.К2-К2- Kj ) Таким образом. быстродействие предложенного устройства выше быстродействия известных устройств и -111-, ff к Формула изобретен и. я Устройство для извлечения квадратного корня я возведения в квадрат, содержащее риггер, первый элемент И, первый элемент задержки и реверсивный счетчик, единичные выходы которого соединены с информацио№ыми входами первого блока элементов И, выход которого соединен с первыми входом блока памяти, отличающееся гем, что, с целью повыщения быстродейстбйя оно содержит второй элемент задержки, в4орой элемент И, блок элементов ИЛИ, второй, третий и четвертый блоки элементов И и блок сравнения, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго элементов И, а третий выход - со вторыми входами первого и второго элементов И и вторым входом блока памяти, третий вход которого соединен с выходом второго блока элементов И, информационные входы которого соединены с нyлeвь ми выходами реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с выходами второго элемента И и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с четвер- тым входом блока памяти и управл$пощим входом второго блока элементов И, второй вход реверсивного счетчика соединер с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И и управляющим входом первого блока элементов И; единичные выходы реверсивного счетчика соединены с информационными входами третьего блока элементов И, управляющий вход которого соединен с единичным выходом триггера, нулевой выход которого соединен с управляющим входом четвертого блока элементов И, информационный вход кб- торого соединен с выходом блока памяти; выходы третьего и четвертого блоков эле ментов И через блок элементов ИЛИ соединены с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с первой входной щиной а единичный и нулевой входы триг рера соединены соответственно с второй и третьей входными щинами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.: 1. Воронов А, А. Цифровые аналоги для систем автоматического управления, М,, изд. АН УССР, 1960, стр. 1 6-148. ; . 2 Король В, Я. Оранский А. М., Рейхе берг А, Л,| Быстродействующие ннтерацио ные методы вычисления квадратного корвя Теория и применение математических машин. Минск, 1969, 3. Бутаев Г. М., Ромашкин Б, С. Цифровые устройства извлечения квадратного корня, Автоматика и приборостроение , 1963, № 3.