Цифровое логарифмирующее устройство Советский патент 1978 года по МПК G06F15/20 

Изобретение относится к области вычиспитепьной техники и может быть использовано в различных вычиспитепьных и функциональных, а также в цифровых измерительных приборах. Известно устройство Tl апя вычисления логарифмов, содержащее входной и сцвигающий регистры, бпок вычисления характеристики и цешифратор. Нецостатком этого устройства является низке1Я точност и быстродействие. Наиболее близким техническим реш6ни ем к ценному изобретению является логарифмирующее устройство, содержащее блок вычисления характеристики и сдвигающий регистр, вхоцы которых через входной регистр соецинены со вхоцом устройства, выхоа блока вычисления характеристики соединен с первым входом результирующего регистра и через последовательно сое- аиненные сцвигающий регистр и первый дешифратор - со входом блока априорной; информации Г2| . Для вычисления Д М берется интеррчп межцу двумя сложными значениями мантисе, межцу которыми лежит истинная мантисса логарифмируемого числа, целится на зону нечувствительности (линейное разбиение ) и далее умножается на величину остатка от операции сдвига (деления). g2N m4MjUM WfM:+ l±L J li.) J rio J где ttl - старший аначающий разряд двоичного числа N М-|Л:.- смежные априорные значения мантисс, межцу которыми находится истинное значение искомой мантиссы; зона нечувствительности; ) .51 О12 -значение младших рвзряцов коца - числа К (остаток от деления) - aj 0;1. Недостатком этого устройства является понижение точности вычисления больгших значений Ч , так при операции сцвига числа N , с целью приведения его в заданный объем априорной информации, в сдвигающем регистре теряется часть инфор- мации с мпацших раэряцов, г.е. отбрасываегся остаток ог аепеяия. Цепью иэобрегения является повышение точности. Это цостигается тем, что прецпагаемое устройство цопопнитепьно содержит блок выделения остатка, блок у ножения бпок аелекия, сумматор и второй цешифрагор, причем выхоц входного регистра через аоспецовательно соединенные бпок выаепения остатка, дешифратор, бпок умн женин соединен с первым входом суммато ра, второй вход которого соединен с первым выходом блока априорной информации второй выход которого соединен через бпок деления со входом блока умножения, выход блока вычисления характеристики соединен со входами блока выделения остатка и блока деления, выход сумматора соецинен со вторым входом результирующего регистра. Блок-схема устройства приведена, на чертеже. Устройство содержит вход 1 устройст- ва, входной регистр 2, блок 3 вычислени характеристики, сдвигающий регистр 4, блок 5 выделения остатка, результирующи регистр 6, блок 7 деления, деигифраторы 8, 9, блок 1О умножения, бпок 11 а при- орной информации, сумматор 12. Рассмотрим работу устройства. Пример 1. Пусть необходима вычислить gi где У/ 527 1-2 + tO-2 + О-2 + О- 2 + О- 4- 1-2 + 1- 2 + 1- 2 +1-2 двоичная запись 1СХ1ЮОО1111. В блоке 11 хранится 2 64 () значений мантисс логарифмов чисел от 2 2 64 - 128, преаставпенных с точностью до третьего десятичного знака после запятой. После записи числа N в регистр 2, код ччсла N запишется в регистр 4, а также поступит на вход блоков 3,5. При этом на выходе блока 3 появится сигнал, который определит показатель М 9 старшего значащего рааряца ( характеристику логарифмов числа N ) и запишет его в результирующий регистр 6, - определит на какое чиспо рпзряаов yf( « в сторону у1,.е {ьшения необходимо сдвинуть код чиспаМ 527 в сдвигающем регистре 4( т.е. рпзаепнгь 527 на , с точностью ао иепых чисел), , -.установит величину зоны нечувствительности D бпоне цепения.7. - олреаепит чиспо 1 -К 3 M.i aniuiix ) ,«. разрядов ,5: 01;2 1.2Ч1 24l.2.7 )и двоичный код 111) числа N , которые выделяются блоком 5 из регистра 2. В результате сдвига наКТ-К 3 разрядов кода iOOOOOllll числа W в сторону уменьшения в сдвигающем регистре 4 останется чиспо ICXXXX) { в десятичном коде 65), что расшифруется дешифратором 8, а в дешифратор 9 с выхода блока 5 запишется код 111 ( в десятичном коде 7),tnrK 3 млапших разрядов числа N с вьгходов входного регистра, который пооле расшифровки запишется в блок 1О. Значение кода 1ООООО1 с выхода дешифратора 8 поступит на вход бпока 11. По значению этого кода блок 11 в блок 7 я в сумматор 12 запишет соответственно значения разности мантисс М,,„-М,, ,045 - 0,023 0,022 и мантиссы Q О23. В блоке 7 будет проведена операция М„„ - М OiQ22. bbbo Результат O.O2.2 поступит в блок 1О, 8 выполняющий операцию М„„ - Д Q-Q22 , 7 0,0196 в сумматоре 12 выполнится операция в, -1б6- 6 5 Г « а.2 0,023. О,О196 О, О42, результат которой считывается в регистр 6, в часть записи мантиссы. Окончательный результат вычисления ЕЙ о 527 9,О42, что совпадает с табличным значением логарифма числа 527. При вычислении Eg / пя значений N , у котс:1ых m - К , выражение ; (1), примет вид , (2) поправка дМ будет равна нулю и поэтому не учитывается. Пример 2. Пусть необходимо вычислить , 13; 13 1 2 + 1-2 Еб, i -f гдвоичная запись 11О1. После записи этого числа в регистр 2 его код поступит на входы блоков 3 и 5. При этом на выходе бпока 3 появится сигнал, который - определит показатель ttt. 3 старшего заамащего разряда (характеристику гччрпфма числа 13) и запишет ого в регистр 6, - определит FSB какое чиспо розрядов К-П1 6-3 3 в сторону увеличения 562 необхоцимо сцвииуть коц числа М рвгисгре 4 (t. е. умножить 13 на «8). « Баок 3 работает таким образом, что при lt( К он выдает нупевые сигнапы в бпок 5 и бпок 7, т. е. на их выходах бу цет нулевой код. В результате сдвига ИО1 наК-ГНв сто рону увеличения, в регистре 4 запишется код 11О1ООО (в десятичном коде 1О4), что и расшифруется дешифратором 8, Значение кода ИО1ООО с выхода дешифратора 8 поступит на вход блока 11, который по значению этого кода выдаст значение мантиссы М- , О,7О1 в сумматор 12 ; гак как на выходах бпока 7 и блока Ю будут нули, то в сумматоре 12 выполнится операция: + О О,7О1 Этот результат считывается в регистр 6, в часть записи мантиссы. Окончательный итог вычисления Е,, 13 3,7О1, что сов падает с табличнымзначением. Таким образом, используя принцип линейного разбиения числового интервала между двумя смежными априорными значениями мантисс ( при значении к 5 и более участки между смежными значениями логарифмической зависимости можно считать линейными с погрешностью 0,1 % и менее) количество моделируемых значений мантисс увеличится с 2 значений до 2 2значений, что позволяет повысить гочвюсть вычислений примерно в раза. Достижение такой точности обычным способом привело бы к значительному увеличению объема регистра 4, дешифратора 8 и блока априорной информации 11, превышающему аппаратурные затраты, предусмотренные в изобретении. Таким образом, изобретение может быть использовано в различных цифровых функциональных преобразователях, rcie вы полняется операция логарифглирования, а также в ци(|ровых вычислительных машинах. Так например, в оптико-электронных устройствах, для определения загрязненно ти среды, по лог&рифму отношений свето- вых потоков подающего на исследуемую среду и прошедшего через нее судят о степени загрязнения. При этом точность вычисления логарифмов, должна быть достаточно высокой. Изобретение вместе с дру гими блоками (фотоэпектронными, аналогоцифровыми) позволяет успешно решать задачи подобного рода. Ориентировочный положительный технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составит около 4ООО руб. в год. Формула изобретения Цифровое логарифмирующее устройство, содержащее блок вычисления характеристики и сдвигающий регистр, входы которых через входной регистр соединены со входом устройства, выход блока вычисления характеристики соединен с первым входом . результирующего регистра и через последовательно соединенные сдвигающий регистр и первый дешифратор - со входом блока априорной информации, о т п и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит бпок выделения остатка, блок умножения, бпок деления, сумматор и второй дешифратор, причем выход входного регистра через последовательно соединенные блок выделения остатка, дешифратор, блок умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с первым выходом блока априорной информации, второй выход которого соединен через блок деления со входом блока умножения, выход блока вычисления характеристики соединен со входами блока выделения остатка и блока деления, выход сумматора соединен со вторым входом результирующего регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 489112, кп. QO6 F 15/2О, 1974. 2.Заявка № 2 Ю ЮЗ 7/24, кл. Q Об F 15/2О, 1975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

}0

Я

,