Устройство для возведения в степень Советский патент 1979 года по МПК G06F7/38 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровых и аналого-цифровых вычислительных машинах, а также в измерительных функциональных преобразователях.

Известные устройства 1 возведения в степень отличаются большой сложностью, которая значительно возрастает при необходимости получения больших степеней, дробных или отрицательных степеней. Кроме того, известное устройство не обеспечивает возможность получения щ)обных и отрицательных степеней.

Из известных устройств возведения в степень наиболее близким по технической сущности к гфедложешгому является устройство, содержащее делители частоты, генератор тактовой частоты, первую группу элементов И, потенциальные входы которых соединены с разрядными выходами счетчика и вторую группу злементов И 2.

Однако и это устройство не имеет возможности- получения дробных и отрицательных , что значительно снижает его функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение класса ре/шаемых задач за счет возможности возведения В дробную и отрицательную степень - достигается тем, что устройство содержит peBCj сивный счетчик, два элемента ИЛИ, ключ, триггер, первый и второй блоки вычитания, причем вход реверсивного счетчика соединен с вькОдом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а второй вход соединен с выходом первого блока вычитания, один вход ко. торого подключен к вьиоду первого элемента ИЛИ, а другой вход - к вьисодам элементов И первой группы, импульсные входы которых и потенциальные входы элементов И второй группы соединены с разрядньпл выходами реверсивного счетчика, импульсные входы элементов И второй группы соединены с разрядными выходами счетчика, а выходы - с перВЫМ.-ВХОДОМ второго блока вычитания, второй вход которого и вход счетчика соединены с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго блока BJtIЧитaния, а второй вход - с выходом вто36рого делителя частоты, вход которого и вход первого делителя частоты соединены с выходом ключа, первый и входы которого соединены соответственно с выходом генератора тактовой частоты и единичным выходом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу счетчика. На чертеже представлена структурная схема устройства для возведения в степень. Устройство содержит счетчик 1, реверсивный счетчик 2, первую 3 и вторую 4 группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ 5, 6, делители частоты 7, 8, триггер 9, ключ 10, генератор тактовой частоты 11, первый 12 и второй 13 блоки вычитания. Работает устройство следующим образом. При возведении числа в положительную степень (дробную) элементы устройства устанавливаются в следующие исходные состояния: триггер 9 находится в нулевом состоянии, ключ 10 закрыт, в счетчик i записывается число Np ( число, которое нужно возвести в степень), в реверсивный счетчик 2 записывается число Nm (Nm - коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2), в делителях частоты устанавливаются коэффищ1енты деления Кит соответственно, а реверсивный счетчик 2 открыт по вычитающей шине управления. При поступлении на единичный вход триггера 9 сигнала Запуск, .открывается ключ 10 и импульсы генератора 11с чистотой следования fg поступают на входы делителей частоты 7 и 8. Частота следования импульсов на выходах делителей 7 и 8 определяется вы ражениями f 1 г .|о (Z) ж Частота имп5 1ьсов, поступающих с выходов элементов ИЛИ 5 и 6, определяется суммой частот, йоступаю1дих на их входы; fs fii + fi2 ,t3) fe f + fl3 (4 где fi2 и fi3 - частоты на выходах блоков 12 и 13 вычитания. Частоты на выходах блоков 12 и 13 определяются разностью частот, поступающих на их входы f.2 fs - f3. fj3 f6 - f4, где fs и f4 - частоты на выходах ipynn 3 и 4 элементов И. Подставляя выражения (2) в (3), (1) в (4), а затем полученные выражения в (5) (6) соответственно будем иметь г- . О гг. 12 wi з .4 ., f -k редняя частота fa (t) следования импульсов а выходе группы 3, определяемая частотой s импульсов, поступающих на вход счетчиа 2, и числом Nj(t), находящимся в счетчие 1, равна , ii«((„ редняя частота f4(t) следования импульсов а выходе группы 4, определяемая частотой fg мпульсов, поступающих на вход счетчика 1, числом N2 (t), находящимся в счетчике 2, авна г -f&lMy02) 4 N одставляя (II) в (9) и (12) в (10) и прозведя очередные преобразования, ползд1им N(-t) № 6N2(-f)-k Частота fs, поступающая на вход реверсивого счетчика 2 при работе его в вычитающем ежиме, связана с числом N3 (t), содержащимя в нем, выражением ) di ; sЧастота fe,. поступающая на вход счетчика 1, связана с числом Nj (t), содержащимся в нем,. выражением . . г .(16) . dt ь Подставляя выражения (15) и (16) соответстеенно в (13) и (14), получим dNgCt) - di. N(f) mHnt o N 2.Wk Разделив урзънение (17) на уравнение (18), будем иметь dNj, q-) - -2JlL iTfrtT dN(t1 Разделив переменные в дифференщ1альном уравнении (19), цолучим dKzCi jk dNitt ) . . (20) Время преобразования в устройстве начинается в момент подачи на единичный вход триггера 9 импульса Запуск и кончается в момент переполнения счетчика 1. При этом импульс переполнения счетчика 1 .поступает на н левой вход триггера 9, который закрывает ключ 10, и постуттепие импульсов генератора 11 на последующие схемы прекращается. За это время в суммирующем счетчике 1 число NI (t) изменяется от Np до Mm, а в реверсив ном счетчике 2 число N2 (t) изменяется от Nm до N|c (N| - результирующее число, запи санное в счетчике 2).Проинтегрировав выраж ние (20), подставив пределы изменения переменных, получим NI dN2(-fc г d N л (t) tnN(i)N (22 en N,(iW 1 /Nni;eviN er;N -f( « mследовательно-%(rj Из уравнения (24) видной что предложенное устройство для возведения в степень, обеспечи вает возведение в дробную положительную сте пень числа Np, предварительно записанного .в рчетчик 1. При возведении числа в отрицатель ную степень (дробную) требуются следзтощИе изменения в исходных состояниях элементов устройства: в реверсивный счетчик 2 записыва ется число 1, а управление его происходит по суммирующей щине управления. Выражение (15) примет вид dtMii.. . Дифференциальное уравнение (20) изменится следующим образом dKI t-fc) ) M7ftT N,(-bV Проинтегрировав выражение (26) с учетом новых пределов изменения переменных, получим w dM(-b) dVlaC-fc) 1 Wvi NgC-f) (24 или, произведя необходимые преобразован11я .1 . Таким образом, предложенное устройство позволяет дробные и отрицательные степени, что значительно расщиряет его фу11кциональные возможности. Формула изабретения Устройство для возведения в степень, содержащее делители частоты, генератор тактовой частоты, первую группу элементов И, потенциальные входы которых соединены с разрядными выходами счетчика и вторую группу элементов И, отличающееся тем, что, с целью расщирения класса рещаемых задач за счет возможности возведения в дробную и отрицательную степени, оно содержит реверсивный счетчик, два элемента ИЛИ, ключ, триггер, первый и второй блоки вычитаття, причем вход реверсивного счетчикасоединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а второй вход - соединен с выходом первого блока вычитания, один вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а другой вход - к выходам элементов И первой группы, импульсные входы которых и потенциальные входы элементов И второй группы соединены с разрядными выходами реверсивного счетГика, импульсташ входы элементов И второй группы соединены с разрядными выходами счетчика, а выходы - с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого и вход счегплса соед1шены с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соед1шен с выходом второго блока вычитания, а второй вход - с выходом второго делителя частоты, вход которого и вход первого делителя частоты соединены с .выходом ключа, первый и ВТОРОЙ входы которого соединены соответственно с выходом генератора тактовой частоты единичным выходом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу счетчика. Источники информации, щ инятые во В1шмание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 425175, кл. G 06 F 7/38, 1972. 2,Данчеев В. П. Цифро-частотные вычисли-тельные устройства, М., Энергия, ,1976, с. 49, кс. 2-10.