Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники. Пре образователь может быть использован для аппаратного вычисления обратного гиперболического косинуса в специали зированных управляющих или вычислительных цифровых машинах. Известно арифметическое устройств содержащее сумматоры-вычитатели сдвигающие регистры, коммутирующие блоки и блок управления. Это арифметическое устройство предназначено дл вычисления функции пбворота системы координат и функции обратного тригонометрического синуса и не предназна чено для вычисления обратного гиперболического косинуса. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту .является устройство 2j, содержащее блок памяти, шесть сдвигающих регистров и четыре сумматора-вычитателя/ первые входы которых соеди нены с выходами первых четырех сдвигающих регистров соответственно. Вых ды трех первых сумматоров-вычитателе соединены с первыми входами первых трех сдвигающих регистров соответственно, вторые входы первых трех и первые входы последних- трех сдвигающих регистров, а также вход блока памяти подсоединены к блоку управления. Выход блока памяти соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, вторые выходы второго и третьего сдвигающих регистров соединены с вторыми входами четвертого и пятого сдвигающих регистров соответственно, выход шестого сдвигающего регистра соединен с вторым входом четвертого сумматоравычитателя. Это устройство для формирования гиперболических функций не предназначено для вычисления обратного гиперболического косинуса. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности вычисления обратного гиперболического косинуса. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен пятый сумматор-вычитатель,. первый вход которого подсоединен к выходу второго сумматора-вычитателя, второй вход - к выходу пятого сдвигающего регистра. При этом вторые входы второго и третьего сумматоров-вычитателей соединены с выходами четвертого и пятого сумматоров-вычитателей соответственно, а вторые выходы второго и третьего сдвигающих регистров подключены к второму эходу шестого сдвигающего регистра и к бло ку уптэавления ооответствеино. Цифровой функциональный преобра ватель, гфедстазленкьгй на чертеже., со держит сумматорЫ ВЫЧ1 татели 1-5, сдви гающие регистры 6-11, блок памяти 12 блок управления 13. Работа цифрового функционального преобразователя описьзэается разностно-итерационным алгоритмом, основанным на принципе псевдоделения и псевдоумножения. Алгоритм может быть пред ставлен в виде системы рекуррентных соотношений, например, для двоичной системы счисления с фиксированной зап-ятойjM JfjMjJfj2 -Zj2 (+1 при lx;l I .1, ... , я ; -1 npu/xj/ i (1М/2 } , где i - число разрядов аргумента X. Особенностью вычисления обратного гиперболического косинуса является необходимость повторения по два раза каждой итерации, так как последовательность констант 2п { + {j21 ) -не удовлетворяет условию сходимости JSwa- - Jl i.) Цифровой функциональный преобразователь работает следующим образом. Первоначально сдвигающие регистры 6 и 8-11 устанавливаются в нулевое состояние, а в сдвигающий регистр 7 заносится единица. В сдвигающий регистр 8 в параллельном коде заноситс Заданный аргумент х (гиперболический косинус) , при этом структурно производится сдвиг на один разряд влейо Тактовые сдвигающие импульсы с вы ходов блока 13 управления, подаваемы в каждойгитерации в виде последовател ности (серия), продвигают содержимое сдвигающих регистров на вкодаг соответствующих-су 4атороЕ-вычитатв лей 1-5 и подают ра$ря, очередной константы E«( ) на второй вход сумматора-вычитателя 1. С выхода сумматоров вычитателей 1,2 и 3 результа ты операций записываются младшими ра рядами вперед в освобождающиеся при сдвиге старшие разряды сдвигаюгдих Ре гистров 6-8 и продвигаются в сторону младших разрядов. После выполнения каждой итерации производится сравнв ние содержимого,сдвигающего регистра 8 с -логической единицей в блоке 13 управления. Когда содержимое сдвигшо щего регистра 8 меньше единицы, блок управления выдает на первый выход сигнал, определяющий сложение в сумматор ах- вычи тат елях 4 и 5 и подачу константы Еп(142) . Когда содержимое сдвигающего регистра 8 больше единицы, блок управления выдает на первый выход cигнaЛf определяющий вычитание в сумматорах- вычитател.як 4 и 5 и подачу константы )1(1-2) . Когда содержимое сдвигающего регистра 8 равно единице, блок управления прекращает работу, так как процесс вычисления закончен. В каждой итерации содержимое сдвигающего регистра 9осдвигается на 2j разрядов, содержимое сдвигающего регистра 10 - на j и содержимое сдвигающего регистра 11 - на - 1 разряд вправо от запятой. Для расширения интервала изменения аргумента х необходимо повторять первую итерацию до тех пор, пока значение в сдвигающем регистре 8 не станет меньше единицы. После выполнения двойных,rf + 1 итераций или при равенстве единицы содержимого сдвигающего ре- гистра 8 в сдвигакзщем регистре б находится искомое значение обратного гиперболического косинуса. Асинхронный режим работы (прерывания процесса вычисления при равенстве единице содержимого сдвигающего регистра 8) позволяет сократить время вычисления предложенное устройство мохкет быть использовано для аппаратной реализации операции вычисления обратного гиперболического косинуса для вычисления в реальном масштабе времени или при большой частоте обращения к этой операции. Формула изобретения Цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти, шест сдвигающих регистров и четыре сумматора-вычитателя, первые входы которых соединены с выходами первых четырех сдвигающих регистров соответственно, причем выходы трех первых сумматоров™ вычитателей соединены с первыми -вводами первых трех сдвигающих регистров соответственно, вторые входы первых трех и первые входы последних трех сдвигающих регистров, а также вход блока памяти подсоединены к блоку управления, выход блока памяти соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, вторые выходы второго и, третьего сдвигающих регистров соединены с вторыми входами четвертого и пятого сдвигающих регистров соответственно, выход шестого сдвигающего .регистра соединен с вторым входом четвертого сумматора-вычитателя, Отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен пятый сумматор-вычитатель, первый вход которого подсоедкнен к выходу второго сукматора-вы.читателяр второй вход - к выходу пятого сдвигающего регистра, при этом вторые входы второго и.третьего сум 4аторов™вычитателей соединены с выходами четвертого и пятого ,сумматороавьзчктателей соответственно, а вторые .у.отга второго И трвтьего сдвигающих

регистров подключены к второму входу шестого сдвигающего регистра и к блоку управления соответственно.

Источники информации, принятые во 5 внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР №445042, кл. Q 06 ,Г 7/38, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 484522, кл. Q 06 Р 15/20, 1973.