Устройство для извлечения квадратного корня Советский патент 1978 года по МПК G06F7/38 

Изобретение относится к области вычисЛ1 тельной техники и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах.

Известно устройство для извлечения квадратного корня, содержащее регистр для хранения числа сдвигов и модификации кодов, элементы ИЛИ, счетчик циклов, сумматор, блок формирования модификаторов 1.

Недостатком его являются сравнительно болылие аппаратурные затраты на его реализацию, сравнительно малый диапазон счисления, т. к. отсутствуют блоки для хранения и обработки порядка или кода rioложения запятой.

Иаиболее близким техническим решением к данному является устройство для извлечения квадратного корня, содержащее регистр числа, регистр сумматора, вспомогательный регистр, десятичный сумматор, блок фор.мирования .модификатора, блок форми-. рования делителя, счетчик управления, первый ;1лемеит И, счетчик полой ения запятой, второй элемент И. причем вЬ|Х()Ды pt-i истра числа и регисрл сумматора соедииеиы соответственно с первым и вторым входами десятичного сумматора, выход которого соедииен с первыми входами вспомогательного

регистра, регистра числа и регист сумматора, второй вход которого соединен со вторым входчм и выходом всиомогательного регистра, выход регистра числа соединен с его вторым входом, а третий вход регистра числа иодключен к выходу блока формирования делителя, первый тактовый вход устройства через последовательно соединенные первый элемер т И. счетчик управления и блок формирования модификатора, подсоединен к третьему входу десятичного сумматора, вход управляющих сигналов и второй тактовый устройства подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И, выход которого соединен со входом счетчика положения запятой 2. Недостатком его являются сравнптельно большие затраты оборудования иа его реализацию ;i сравнительно низкое быстродействие при оиределении порядка резу,1ьтата.

lle.ib достигается тем, что в его состав введен э..смеит НЕ, вход которого соедииен с входол; управляющих сигналов устройства, а выход через счетчик положения занятой подключеи ко входу блока формирования делителя ii второ.му входу первого элемен1а И.

Функциональная схема уст)()йства нредотаи.ипа на чертеже. Устроне-ию еодержнт региетр 1 числа, регистр 2 сумматора, всиомогательиый регистр 3, десятичный сум.матор 4, блок 5 формирования модификатора, блок 6 формирования делителя, счетчик 7 управления, сче1Ч1- К 8 ноложення запятой, нервьи -лдмент И 9, второй элемент И И), эле.мент НЕ И, вход управляющих сигналов 12, иервый вход тактовых сигналов 13, вто})ой вход тактовых сигналов 14.

Регистр числа слхжнт д,1Я хранения и сдвига (})ормируемого модифицированного делителя. 2 сумматора предназиачен для хранения н сдвига иодкореиного выражения и промежуточных результатов в процессе извлечения квадратного корня. Вспо.могательный регистр 3 с.тужит для хранения и сдвига (|)ормируе.мого результата. ,Цесятичный сумматор 4 выполняет вычитание содержимого регистров числа 1 и су.мматора 2, а ироизво.:днт .чи дификанию содержимого регистра 1 числа но сигиа.там от блока о ф ор м и ро в а н и я .м o.i и (р и к а то р а.

Счетчик 8 иоложе1П1я запятой нредназначеи Д.1Я хранения и сдвига Ko;ia иоложеиия запятой чис.та и представляет собой тетрадный счетчик-регистр. Счетчик .может работать в двух ре/кимах (ечета или с.авнгового регистра), оиределяемых 1Тоте1И1иал(;м па ш.иие 12 через э.те.мент НЕ 11.

Счетчик 7 управ.чения Г1редназ11ачег1 д,1я подсчета количества циклов вычислений и Г|ре.т,ставляет с )Счл: тетрадный счетчик, ко.ч которого. того. о;;ределяет момент форMiipoBaniiH ,олнфи -.атора (цифры ;2 и.ьч ) на вход десятичного с мматпра 4.

Блок о ()Орлм1ров,чния .модификатора иредстав:;яет собой комбинационихто схем, (|iopMHpy jUi ::() иа ВХОД дссятичного сум.матора 4 д ОД гф|П,ирук)Н1мй код (0010 -«2 или 1001 - «9)

Б.1ГИЧ () (пормгрования де.1ите.ля представляет coooii комбннациоинхЮ схему, ф(ф Ир 1о|цу О lia входс регистра 1 иерВ11Ч1Н)1Й дели ел). к(.Т()Г)ый зависит от десятичьиз1х разрядов в ц(ия части подкоренного выражеипя и определяется сосГояние.ч .1лади его дво;1чн;яо разри.К сче|-чика 8.

Методика и:,н.;ечеиия квадратно1о корня в предлагаемом устройстве основала на свойствах ря/i; 1с-ч(.тных чисе.1 К 21 (21 - 1). В исчодиол сос1оянии подкоренное выраже1И е заг.оснтея на регистр 2 сумматора, где ста, )азряда.;н являются .тевые )азряды рег;1ст| а.

Соответствие целых разрядов числа и значения со.1ер/1 имого двоичного счетчика 8 ()тображены г. lao. i. 1.

Как видно из таб,:. 1, единичное зн; еliHc младич-го двоичного разряда (2) счетчика 8 положения запятой соответствует четiio.MV ко. разрядов целой части подi-:opeiiHoro вырах ения. н в этом с.чучае с блгжа 6 фо)мировання де.чители к регистр 1 Ч1Н. заносится псовичный де,тнге.1ь:

0100 000 000 000 000, а исходное состояние (0000) счетчика управления 7 увеличивается на единицу, сигналом с выхода первого э.темеггга И 9 при поступлении тактовоIo сигнала па вход 13. Нри нулевом значении 2° разряда счетчика 8 положение запятой в регистр 1 числа заносится первичный делитель: 1000 000 000 000 000, а исходное состояние счетчика 7 управления остается - 0000. В дальнейших вычисленнях квадратного корня блок 6 (:1Орм11рования делителя не участвует. Вычитание содержи.мого регистра 1 числа из регистра 2 сумматора выполняется следуюпшм образом. Иифор.мация е выходов регистров числа 1, су.мматора 2 поступает, соответственно, на первый и второй . входы десятичного сумматора 4, при -в регистре 1 числа ин(к)р.мация еохраняетея, а разнскть с выхода десятичного суммачт)рс1 4 заипсывается в регистр 2 сумматора. В таком же цикле иронсходит формирование соответств тои1его разряда результата на вспомо1ательном решстре 3.

В следующем цикле ироизводится сло/кение чиела ре истра i числа с мод1(|:икатором «2, ефор.мнрованны.м 6.:uiKOM о )оваиия ..юдисЬикатора в .мо.мент времени, онреде.1Я(.мый счетчико.м 7 уирав.тения. Счетчик 7 управления ipoc4HTiiiBaeT синхронно со сдвшом ч11Сла в регистре 1 числа. На десяTii4HOM схмматоре 4 складывается модификатор с содержи. регистра Г чис.ча, поетупающн.м на iiepBi-jU-i вход .тесятичн(Ло сум.матора 4. С вых{)да десятичного сум.матора 4 модифнцированн1 Й .лелите:и записывается на регистр 1 числа.

11ик..1ы вычитания н модификации новторяться до тех иор, пока соде1)жи.мое регистра 2 су.мматора не станет больше или равно содержимому регистра числа.

Если число в регистре суммато{)а 2 после мо:и|фикации будет .меньше числа в регистре 1 числа, то станав. ивается цикл модифи ации делителя в регистре числа, при этом иа входе блока 5 {|)орми)ования модификатора будет сформирована цифра «9. Сос ояние счетчика 7 хирав.чения в этом 1111кле .модификации { сгистра 1 числа велпчивается на «1.

После заверц1е11ия формирования всех раз)ядов результата, что олре.:1еляется выходо.м счетч 1ка управ.леиия 7, цик.лы вычис.тения квад)атного кормя заканчиваются определением порядка ре.зу.чьтата.

Из устройства унрав,тения lui вход 12 и далее на элемент НЕ 1 и второй sJieMe.iT И 10 подается сигна.л сдви1-а содержи.чого счетчиков положения запятой на один двоичный разряд в сторону .младших разрядов (сдвиг влево). 11ростробироваь;ный на элементе И 10 тактов1з1.м сигнало.м со BXO.:UI 14. пмиульс сдвига иостуиает на счетный вход счетчика 8 положения занятой. По вх(Д управления счетчиком 8 положения запяюй иотеициало.м е выхода элемента НЕ 11 устанавливается режим сдви1-а счетчика 8 no.ici/Кения запятой. В зависимости от положения запятой операнда положение запятой резу.-ц.тата иредставлено в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что запятая результата стапа15.1ивается за один сдвиг счетчика 8 по.1(.)кення запятой.

Как видно, определение порядка в даппом изобретении производится за один сдвиг

( .| счетчика 11().1о)ени.я запятой, в то п|)емя как в нрототпие, нри определеппп порядка результата производится подсчет разрядов цело11 части па специальном счетчике, определяется четность (нечетность lUiihp пелой части на этом счетчике, и по 014) состоянию формируются сдвиги на реiTicTpe ио.южсния запятой, что по времени занимает 18 тактов.

Таблица 1

Формула изобретения Устройство для извлечения ква.1ратпого корня, содержащее регистр числа, регистр сум.матора, вспомогательный регистр, десятичный сумматор, блок формирования модификатора, блок формирования делителя, счетчик унрав.ченпя, первый эле.мент И, счетчик положения запятой, второй эле.мент И, причем вы.ходы регистра числа и регистра сумматора соединены соответственно с первым и вторым в.ходами десятичного сумматора, вы.ход которого соединен с первыми в.ходами вспомогательного регистра, регистра чис.ла и регистра су.мматора, второй в.ход которого соединен со вторым входом и вы.ходом вспомогательного регистра, выход регистра числа соединен с его вторым входом, а третий вход регистра числа подключен к выходу б.юка ({нормирования делителя, не|)вый тактовый вхо.ч устройства через пос.кмователыю соединеиный первый элемент

Табпица2 И, счетчик хправления и блок фор.мнрования и)ди()11катора подк.почен к третьему входу десятнчного сумматора,, вход управляющн.х сигналов н второй тактовый вход устройства подключены соответственно к первому и втором} входам второго эле.мента И, выход которого соединен со входом счетчика положения запятой, отличающееся те.м, что, с целью упрон1ення устройства п увелпчепия его быстродействия при определенпи порядка результата, в него введен элемент НЕ, вход которого соединен со в.ходом управляющих спгпалов устройства, а выход через счетчик положения запятой нодключен ко вхо.т блока формнрованпя де.чителя и второму вхо.чу первого эле.мента И. Источники информащнк принятые во вни.мание нрп экснертизе: 1.Автопское сви.тетельство CCCLP ЛЬ 239665, кл. G 06 F 7/38, 1966. 2.Описание э,тектронной клавишной ЦВМ «Искра- 122, 1972.