Цифровой логарифматор Советский патент 1978 года по МПК G06F15/20 

(54)

ЦИФРОВОЙ ЛОГАРИФМАТОР

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах повышенного быстродействия. Известно устройство, содержащее логарифмический усилитель, схему сравнения, цифро-аналоговый преобразователь реверсивный счетчик и блок управления Недостатком этого устройства йвляет ся большая погрешность вычисления и недостаточное быстродействие. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является цифровой логарифматор, содержащий сдвигающий и запоминающий регистры, входы которых соединены со входами устройства, а выходы - соответственно со входами дешифратора и блока вычисления характеристики, выходы которого соединены с управляющими входами сдвигающего регистра, и регистр мантиссы 2 . Однако известный логарифматор имеет малый диапазон и низкую точность вычисления, ограниченные использованием аналоговых коммутаторов и ре:эит--торных матриц. Цель изобретения заключается в расширении диапазона и в повышении точное ти вычисляемых логарифмов чисел. Для этого в предлагаемый логарифма- . тор введен блок априорной информации, входы которого соединены с выходами дешифратора, а выходы - со входами регистра мантиссы, выходы блока вычисления характеристики соединены со входами регистра характеристики. В логарифматоре реализован принцип вычисления логарифмов двоичных чисел N по основанию 2, заключающийся в том, что характеристика Eogr N определяется по значению показателя степени т старшего значащего разряда двоичного числа N , а мантисса определяется из массива априорной информации, содержащем 2 (К о , 1,2, . . .) значений мантисс tc jN (где - 2), посредством сдвига кода числа N на (- m К ) разрядов вправо или влево при соответственно ()0 или ) 0, чтобы продешифрировать, код 2 /2... N, после чего каждому из (2 -О, (2 -i), , рпредешифрированных значений будет соответствовать одно из 2 априорных значений мантисс. Блок априорной информации выполняет роль хранения известных 2 значений мантисс логарифмов чисел N в диапазоне К - 2 - 2 , с помощью которого устройство позволяет вычислять также логарифмы всех чисел логариф.мы всех чисел Н . rior решность вычисления .ogj N при Н-1-2 определяется погрешностью задания величин мантисс Б блоке априорной информации, а абсолютная погрешность вьачисления Cog N при в catAOM небла™ гоприятном случае О iz «-« ....( 5)J может быть не более значения величин мантиссы е

На чертеже дана структурная схема описываемого логарифматора, где 1 - вход устройства, 2 запоминающий регистр, 3 - сдвигающий регистр, 4 - блок вычисления характеристики, 5 - регистр характеристики, б - регистр мантиссы, 7 - дешифратор, 8 - блок априорной информации.

Вход 1 устройства соединен с информационными входами запоминающего 2 и сдвигающего 3 регистров, В,ыходы регистра 2 соединены с блоком 4вычисления. характеристики, представля.ющего собой П - ( элементов и (где П количество двоичных разрядов регистра 2), соединенных входами с выходами регистра 2 так, что выделяют старший значащий разряд (Т) кода числа N- Выходы блока 4 соединены с кнформационньлчи входами регистра 5 {характеристики и с управляющими входами регистра 3, в котором осуществляется сдвиг кода числа N на -m-vк) вправо (умножение) или влево (деление) при соответственно (т-4-к)0 или( О- Выходы регистра 3 соединены с входами дешифратора 7, в его информационные входы 2 ,, 2 f... 2° всегда запишутся коды разрядов , ...... 2™ числа N соответственно. Выходы О, 1 г-....-. (2 -}.) дишифратора 7 соединены- через cxe.vti ИЛ блока 8 априорной информации с соотвествуюадими входами регистра 6 мантиссы. Количество элементов ИЛИ (выходов блока 8) равно 10р ,где р - количество десятичных разрядов, изображающих значение мактиссы,

Принцип работы гдифрового ло-гарифматора поясняется на примерах при следующих технических характеристиках устройства: количество двоичных разрядов входного запоминающего устройства (П--0--21;

количество входов дешифратора К 5, т.е.количество априорных значений мантисс логарифмов чисел, вычисленных от Н 2- А° А - 2, равно мантиссы вычислены с точностью до третьего десятичного знака,п г

П р и м е -р 1, Для,- N,--i-2 ±0,2-И-2

1 ,

1де показатель старшего значения разряда гтп 3; Eogf 13 3, так как

блока 4 появится

выхода

сигнал на включение триггера в регистре 5 характеристики, соответствующего числу

б) этому сигналу соответствует сдвиг кода числа N . на (-т ьк) 2 разряда вправо и в дешйфратор 7 введется код

числа 0-2+

1- 24 1- 2,которому соответствует выходная шина 20, соединенная через элементы ИЛИ блока 8 априорной информации с единичными выходами трех триггеров регистра б мантиссы соответствующих числам 7-10 , О , 1-10, Окончательный ответ 9,TOf. Пример 2 . Для Na П- 2°+ 1-2+ 1- 2 +1-24 1- 21-1. 63,

где гг 5, а на логично / в этом случае сдвига не произойдет, т.к (-ms- кЬОи -мантисса отыскивается управляющим сигналом с шины 31 дешифратора., как описано выше. Окончательный ответСо г 6 5,О23.

Пример 3. Для Ng -1 (2°+ ..,./+ 2 )-h О . (

)17

2) + 1- 2 ,081.343.

-I- 2

(самый неблагоприятный случай)Eog-g 1,081343-20,000, т.к. при сдвиге влево на (-т + к) разрядов в дешифратор занесутся коды разрядов . 2 , 2 , числа N, равные нулю. В этом случае истинное знчение мантиссы лежит в интервале от 0,000 - 0,045, т.е. абсолютная погрешность вычислений может приближаться к величине 0,045 при увеличении чисел 3 от 65 до бесконечности .Отсюда следует, что абсолютная максимальная погрешность вычислений любых чисел не зависит от точности и стабильности элементов и узлов, входящих в устройство, в то же время относительная погрешность при Н- стремится к нулю. Реализация цифрового логарифматора предполагает использование минимальной номенклатуры логических элементов дискретной техники (И, ИЛИ, НЕ) что позволяет неограничено расширить диапазон вычисления (приводит лишь к кеэначительмо т.- увеличению объема запоминающего, сдвигающего регистров и блока вычисления характеристики).. Экономический эффект от внедрения изобретения определяется резким улучшением метрологических характеристик при незначительных- аппаратурных затратах ,

Формула изобретения

Цифровой логарифматор, содержащий сдвнгаюиий и запоминающий регистры, входы которых соединены со входами устройства, а выход.л - соответственно со входами дешифратора и блока вычисления характеристики, выходы которого соединены с управляющими входами сдвигающего регистра, и регистр мантиссы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности, в него введен блок априорной информации, входы которого соединены с выходами дешифратора, ,а выходы со входами регистра мантиссы, выходы блока вычисления характеристики соедииены со входами регистра характеристики,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Заявка № 1652068/24 от 25.02.74 кл. Q06 J 1/00, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.