Функциональный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G06F17/10 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в управляющих и вычислительных системах, в цифровых системах автоматики и телемеханики в качестве специализированного вычислительного блока. По основному авт.св. № 591861 известен функциональный преобразова тель для аппаратной реализации вычи ления Частного от суммы и разности квадратов двух аргументов на один и них, содержсцций три сумматора-вычитателя, два регистра сдвига, блок анализа состояния первого сумматора блок управления, причем выход первого сумматора-вычитателя соединен с входом блока анализа состояния сумматора, первый выход которого под ключен к блоку управления, а второй выход блока анализа состояния сумматора соединен с первыми входами первого - третьего сумматоров-вычитателей, первый выход блока управления соединен со вторыми входами сумматоров-вычитателей, второй выход блока управления соединен с первыми входами регистров сдвига, второй вхо первого регистра соединен с первым входом функционального преобразовате ля, третий вход первого регистра сдвига подключен к его выходу.и третьему входу первого сумматора-вычитателя, второй вход второго регистра сдвига соединен с вторым входом функционального преобразовате.пя и четвертым входом первого сумматора-вычитателя,третий вход второго регистра сдвига соединен с его выходом и третьими входами второго и третьего сумматоров-вычитателей,четвертые входы которых подключены к первому входу функционального преобразователя 1. Недостатком известного преобразователя является его узкая специализация, так как он предназначен только v2. + j2 для вычисления функций вида Цель изобретения - расширение класса решаемых задач эа счет вычисления функций вида Поставленная цель достигается тем, что в известный функциональный преобразователь введены четвертый и пятый сумматоры-вычитатели, первые входы которых соединены с вторым выходом блока анализа состояния сумматора, вторые Ьходы - с первым выходом блока управления, третьи входы - с выходом второго регистра сдвиТа, а Четвертые входы - с вторым вхо лом прё6б1раздвателя. На чертеже приведена блок-схема функционального преобразователя. Функциональный преобразователь со держит сумматоры-вычитатели 1-5, ре стры б, 7 сдвига, блок 8 анализа сос тояния сумматора и блок 9 управления Выход сумматора-вычитателя 1 соедине с входом блока 8 анализа состояния сумматора, первый выход которого сое динен с входом блока 9, а второй выход соединен с первыми входами сумматоров-вычитателей 1-5. Первый выхо блока 9 соединен с вторыми входами сумматоров-вычитателей, а второй выход - с первь ми входами регистров 6 7 сдвига.: . Выходом функционального преобразо вателя для функции )/Х являетс выход сумматора-вычитателя 2 -для функции ()/X - выход сумматоравычитателя 3, для функции (XY+Y)/X выход сумматора-вычитателя 4, для функции (XY-Y)/X - выход сумматора вычитателя 5. . Блок анализа состояния .сумматора может бытьвьаполнен,например, на тр гере, цифровых схемах сравнения и логических элементах. Сумматоры-вычитатели 1-5 могут быть выполнены по параллельной или последовательной схеме. Вычисления указанных функций в данном функциональном преобразователе выполняются в итерационном процессе по разностно-итерационному алгоритму в виде рекуррентных соотношений, например, для двоичной сис темы счисления с фиксированной запятой. , Ч,ч, Х--Я к-2-з (v npгtY, «v. --Kj-i-c.4-2 , ,Vr-V%- -2 . Первое peRyppeHTHde соотношение реализуется в. сумматоре-вычитателе Величина х-2 формируется в регистр б сдвига. Логическое соотношение реализуется в блоке 8 анализа состояния сумматора. Второе рекуррентное соотношение реализуется в сумматоре-вычитателе 2. Величина Y,2 формируется в регистре 7 сдвига. Третье рекуррентное соотношение реализуется в сумматоре-вычитателе четвертое рекуррентное соотношение в сумматоре-вычитателе 4, пятое рекуррентное соотношение - в сумматоре-вычитателе 5. Вычисления выполняются следующим образом. Перед началом работы сумматорывычитатели и регистры сдвига устанавливаются в нулевые состояния. Затем в регистр б и на четвертые входы сумматоров-вычитателей 2-3 подается первый аргумент X, а в регистр 7сдвига и на четвертые входы сумматоров-вычитателей 1, 4 и 5 подается второй аргумент YВ любой j-й итерации с выходов блока 9 управления подается серия (послe oвateльнocть) тактовьлх импульсов, которая сдвигает значения в регистрах сдвига на один разряд в каждой итерации и продвигает полученные значения на соответствующие входы сумматороввычитателей, причем сдвинутое значение снова переписывается в соответствующий регистр сдвига. В сумматорах-вычитателях 1-5, в зависимости от значения оператора д.: выполняется Ьложение или вычитание предаддущих содержимых с сдвинутыми значениями аргументов. Оператор ду определяется в конце каждой и-терации по знаку содержимого в сумматоре-вычи-. тателе 1. При положительном знаке g +1 в сумматорах-вычитателях 1, 3, 5 выполняется вычитание, а в сумматорах-вычитателях 2 и 4 - сложение. При отрицательном знаке д. -1 в сумматорах-вычитателях 1-5 режим работы заменяется на обратный. 8конце каждой итерации в блоке 8 производится сравнение очередного значения g.j4. с предыдущим g- и определяется момент изменения этого значения, т.е. изменения знака содержимого в сумматорб -вычитатёле 1. При изменении знака, т.е. оператора ,g,j в блок 9 выдается команда перехода к следующей итерации с номером на единицу больше. В конце каждой итерации в блоке 8 производится проверка условия Y. О. При выполнении этого условия на блок 9 выдается команде прекратить работу, и последний перестает выдавать тактовые импульсы на следующей итерации. В этом случае в с мматоре-вычитателе 2 находится значение функции (X + -f Y)/X, в сумматоре-вь1читателе 3 - значение функции (X - Y)/X, в сумматоре -вычитателе 4 - значение функции (XY + Y)/X, в сумматоре-в.ычитателе 5 ;- значение функции (XY - Y)/X, В табл. 1 привед1ен конкретный числовой пример вычисления указанных функций для значений аргументов ,.0„

Таблица 1

1 0,51 1,5 -0,5 2,0 0,0

1 I 2,5-1,5 3,0 -1,0

Как видно из ,табл. 1, время вычисления для этого случая определяется двумя итерациями, в общем случае время вычисления определяется п итерациями и равно Т г 2п + 2 тактов при параллельном выполнении сумматороввычитателей, или п при последовательном выполнении сумматороввычитателей. Асинхронный режим работы (прерывания итерационного процесса вычисления при нулевом значении в сумматоре-выч:1тателе 1) дополнительно сокращает время вычислени

Данный функциональный преобразователь позволяет вычислить и ряд других функций. Например, вводя в сумматор-вычитатель 1 первоначальное

1-0,5 1 1,5 -0,5 2,0 0,0,

2-0,25 -1 1,0 0,0 1,50,5 2 0,0 -1 0,5 0,51,01,0

Процесс вычисления в этом случае совершенно аналогичен предыдущему.

Точность вБгчисления определяется числом разрядов функционального преобразователя, так как число итераций в наихудшем случае равно числу разрядов.

Данный функциональный преобразователь позволяет одновременно (за одно и то же время) наряду с функциями ()/Х и ()/Х вычис- . лить функции (ХУ+У)/Х и (ХУ-У)/Х, причем аппаратурные затраты увеличиваются всего лишь на два сумматора-вычитателя, выполненных аналогично сумматорам-вычитателям в основном изобретении. Кроме вышеуказанных функций в данном функциональном преобразователе можно вычислять функциональные зависимости (Х-У)/Х, (.-1-2ХУ)/Х, ()/Х и (ЗХУ-У)/Х. При изменении начальных условий можно вычислять также

значение, равное У Y - 2Х, что легко можновыполнить, вычислив это значение в дополнительной итерации (путем структурного сдвига в регистре 6 значения X на один разряд влево от запятой с последующим вычитанием аргументов в сумматоре-вычитателе 1 или последовательного двойного вычитания из аргумента Y аргумента X) .

После выполнения соответствующего числа итераций по вышеприведенному разностно-итерационному алгоритму в сумматоре-вычитателе I находится нулевое значение, в сумматоре-вычитателе 2 - значение функции (X-Yj /X, в сумматоре-вычитателе 3 значение функции ()/X, в сумматоре-вычитаяеле 4 - значение функции ()/X, в сумматоре-вычитателе 5 - значение функции (ЗХУ-У)/Х. В табл. 2 приведен конкретный числовой пример вычисления 8тих функций для тех же значений аргументов ,,0.

Таблица 2

и другие функциональные зависимости : без изменения структуры фун1{ционального преобразователя.

Формула изобретения Функциональный преобразователь по авт.св. 591861, отличаюЩ и и с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет выполнения функций вида , в него введены четвертый и пятый сумматоры-вычитатели, первые входы. которых соединены со вторым выходом блока анализа состояния сумматора, вторые входы - с первым выхо-i дом блока управления, третьи вхо.ды - с выходом второго регистра сдвига, а четвертые входы - со вторым входом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4 -v

. - :4

.

7

.