Устройство для вычисления функции Советский патент 1980 года по МПК G06F15/34 

изобретение относится к вычислитель- ной технике,-а именно к устройствам для воспроизведения функциональных зависимо тей методом моделированйя аппроксимирующих функций и может найти применение в дискретной автоматике, цифровой измерительной Технике, специализированных вычислениях. . Известно устройство, содержащее управляемый делитель, счетчик, переключатели, схемы И, дешифраторы, схемы ИЛИ и реверсивные счетчики i . Недостатком данного устройства является значительный объем намети при одновременной кусочно-линейной аппроксимации функдий , y-cosecic. . Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройст во для вычисления функций-У Sec X. , содержащее ключ, информацн онный вход которого подключен к выходу генератора счетны с импульсов, а разрешающий и запрешаюш.ий входы соединены соответственно с уп тавляюш.им входом устройства И выходом счетчика аргумент й выход ключа подключен к счетчику, выход которого подключен ко входам элементов И первой группы, реверсивный счетчик числа участков аппроксимации, подключенный первым выходом ко входу дещифрютора, выход которого подключен ко входу первого шифратора, выход которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы и первый реверсивный счетчик результата 2 . Недостатком устройства является ограниченная точность и неоптимальные аппаратные затраты, а также ограниченные функциональные возмонадости, не позволившие воспроизводить функции V-sec /, y- tosecx одновременно и с высокой точностью. Цель изобретения - повышение точности нбыстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления функций у., .у cosc:o , содержатее ключ, информационный вход которого подключей к выходу генератора счетных им пульсов,, а разрешающий и запрещающий входы соединены Ьоответсгвенно с управляющим входом устройства и вых9дом счетчика аргумента, выход ключа подключен к счетчику, выход которого подключен ко входам .элементов И первой группы .реверсивныйсчетчик числа участков аппроксимации, подключенный первым выходом ко входу дешифратора, выход которо го подключен ко входу первого шифратора. выход-которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы и первый реверсивный счетчик результата , введены делитель длины участка аппроксимации, блок управления реверсивным счетчиком числа учас .тков аппроксимации, второй шифратор, втора группа элементов И, группа элементов ИЛИ, элекюнты ИЛИ, коммутаторы, сумматоры, второй реверсивный счетчик результата, блоки управления режимом, элемент И и делитель аргумента, подключенный входом к выходу ключа, а выходом ко входу счетчика аргум«1та, вход делителя длины участков аппроксимации соединен с выходом ключа, а выход - с первым входом реверсивного счетчика числа участков аппроксимации, ко второму выходу которого подключен блок управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации, выход которого подключен ко второму входу реверсивного счетчика числа участков аппроксимации и первым входам коммутаторов первой и второй групп, вход второго ши(|ратора, подключен к выходу де1ли(|ратора, а выход к первым входам элементов И второй гру пы, вторые входы которых соединены с выходом счетчика, а выходы - со входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу второго коммутаторха, первый выход которого подключен к первому входу первого сумматора, а второй к первому входу втор-oiTi сум- матора, выход которого подключен ко входу второго реверсивного счетчика результата, управляющие входы которого подклю чены к выходам второго блока управления режимом, а выход t- ко входам элементов ИЛИ группы, вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И первой группы, а выход - ко второму входу нового коммутатора соединенного перч вьл выходом со вторым входом второго сумматора, а вторым - со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен со входом первого реверсивного счетчика результата, управляющие входь которого соединены с выходами первого блока управления режимом, а выход - со вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены со входами элемента И, выход которого подключен ко входам первого и второго блоков управления режимом. На фиг. 1 представлена бгазк-схема устройства; на фиг. 2 - графики футсций и у сооесх. Схема устройства содержит генератор 1 счетных импульсов: ключ 2, с разрешающим входом 3,делитель 4 аргумента, счетчик 5 аргумента, делитель 6 длины участка аппроксимации, реверсивный счетчик 7 участков аппроксимации, блок 8 управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации, дешифратор 9, первый и второй шифраторы Ю и 11, первую и вторую группы элe eнтов 12 и 13 И, счетчик 14 управляемого делителя, первый и второй элементы 15 и 16 ИЛИ, первый и второй коммутаторы 17 и 18, первый и второй сумматоры 19 и 20, первый и второй реверсивные счетчики 21 и 22 результата, третий элемент 23 ИЛИ, элемент 24 И, первый и второй блоки 25 и 26 управления, ключ 2 содержит также запрещающий вход 27, коммутатор 17 содержит первый и второй выходы 28 и 29, коммутатор 18 импульсов содержит первый и второй выходы 30 и 31. Узлы устройства связаны следующим образом. Выход генератора 1 подключен ко входу ключа 2, выход которого соединен со входами делители 4 аргумента, . делителя 6 длины участка аппроксимации и счетчика 14 управляемого делителя. Вьаод делителя 4 аргумента подключен ко входу счетчика 5 аргумента, выход которого еоединен запрещающим входом 27. Выход делителя 6 длины участка аппроксимации подключен ко входу счет- t и юимMJ чика 7 участков аппроксимации, выход которого соединен со входом блока 8 управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации, выходы которого связаны с управляющими входами счетчика 7, выходы которого подключены ко входам дешифратора 9, выходы которого соединены со входами шифраторов 1О и 11, выходами связанных с первыми входами элементов И групп 12 и 13. Вторые входы- элементов И групп 12 и 13 подключены к выходам счетчика 14 управляемого делителя, выходы элементов 57 И группы 12 подключены ко входам первого элемента 15 ИЛИ, а выходы элементов И группы 13 подключены ко вкодам второго элемента 16 ИЛИ. Выход первого и второго элементов 15 и 16 ИЛИ подключены к первым входам коммутаторов 17 и 18, вторые входы которых связаны с выходом блока 8 управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации. Первый выход 28 и 30 коммутаторов 17 и 18 подключен ко входу первого сумматора 19, а второй выход 29 и 31 - ко входу второго сумматора 2О. Выходы первого и второгосумматоров19 и 2О подключены ко входам реверсивных счетчиков 21 и 22 результата, выходы которых связаны со входами третьего элемента 23 ИЛИ, выход которого подключен ко входу элементов 24 И, выход которого связан со входом Первого и второго блока управления 25 и 26, выходы которых подключены ко входам реверсивных счетчиков 21 и 22 результата. Устройство реализует кусочно-линейну аппроксимацию функций у вес к, y cosec X (фиг. 2). Аппроксимация выполнена с постоянным шагом л X , причем отрезок О- Ж /2 разбит на m равных участков m fc, X - 31/2 Хга . Устройство работает следующим о&разом. При подаче сигнала на разрешающий вход 3 отпирается ключ 2 и импульсы с выхода генератора 1 поступают на входы делителей 4, 6 и 14. Через делитель 4 аргумента число-импульсный эквивален переменной X поступает на счетчик 5 аргумента, коэффициент пересчета которо го равен 1О X , где 10 - масштаб ный коэффициент при X. Через делитель определяющий длину участка аппроксимации, коэффициент деления К л которого равен .ЛЧ , л 2.тX где гп - число j-частков аппроксимации половины периода функции y«seo А ( ); K,t - коэффициент деления делител аргумента 4, определяющего дискретность представления Импульсы поступают в счетчик 7 учас ков, полное число состояний которого рав Т1 /2. Выходы счетчика 7 через дешифра тор 9 управляют шифраторами 1О и 11 задающими угловые коэффициенты аппрок- 10 симирующих отрезков при помощи элементов 12 и 13 И. Импульсы с выходов элементов 12 и 13 И через элементы 15 и 16 ИЛИ поступают на входы коммутаторов 17 и 18 и далее через сумматоры 19 и 2О на входы реверсивных счетчиков 21 и 22. Выходной код с реверсивных счетчиков 21 и 22 результата поступает на входы третьего элемента 23 ИЛИ, а с выхода на вход элемента 24 И, импульсы с которого поступают в блоки 25 и 26 управления, выходы юторых подключены к входам реверсивных счетчиков 21 и 22 результата. При переполнении счетчика 7 блок 8 управления счетчиком числа участков аппроксимации изменяет направленне , устанавливая триггеры счетчика 7 в единичное состояние. Кроме того, блок 8 управления счетчиком числа участков аппроксимации переключает коммутаторы 17 и 18 таким образом, гго коммутат( 17 отключается по выходу 28 от первого сумматора 19 и подключается по выходу 29 ко второму сумматору 20, а юоммутатор 18 отювочается по выходу 31 от второго сумматора 2О и подкгаочается по выходу ЗО к первому сумматору 19. Таким образом, с момента, переполне- ния счетчика 7 угловые коэффшшеаты с выходов шифраторов 1О и 11 задаются в обратной последовательности; вход счет- чика 21 функдии X подключается к каналу воспроизведения функции У соввсх а вход счетчика 22 функдии v couecj подключается к каналу воспроизведения функдии y-secx , Блоки 25 и 26 управления управляют работой реверсивных счетчиков 21 и 22 результата, осуществляя переключение режима работы счетчиков результата. Выходной код, поступающий с выходов реверсивных счетчиков 21 и 22 результата через элемент 23 ИЛИ, сравнивается элементом 24 И с едини1юб. При равенстве одного из выходных кодов единице, импульсы с элемента 24 И через блоки 25 и 26 управл« ия поступают на выходы реверсивных счетчиков 21 и 22 результата, осуществляя их реверсирование. Так, если в первоначальный момент реверсивный с.четчик 21 результата работает как суммирующий, а рев зсивный счетчик 22 результата как вычитающий, то, как только выходной код с реверсивного счетчика 22 будет равен единице, с элемента 24 И поступят импульсы, ко7торые через блоки 25 и 26 управления осуществляют реверсирование счетчиков 21 п 22 результата, теперь реверсиш1Ь1 счетчик 21 результата будет вычитающий, а реверсивный счетчик 22 резуль- тата суммирующий. На первом участке для функции V совесх и на последнем участке для фун ции V-sec) обычная кусочно-линейна аппроксимация невозможна, однако устройство позволяет отрабатывать, на пе{ вом участке и, следовательно, на послед нем участке полупериодов аппроксимации функций, отрезок прямой. Для этого на первом участке задают коэффициент деле ния управляемого делителя 14 равньм единице, а на последуюишх участках в соответствии с выражением VV;V -2 fe ,...,,,|J ас(п-л) где п .- номер участка аппроксимации (0 п S m ); Vn - число участков аппроксимации; i - новая вспомогательная переменная (0 - 1), в начале участ ка аппроксимации 0, в кон це i- 1 . Из которого видно, что , равно V,, . V,.On2v,. It -2соаес- . АО 2,т вводится в вычитающий счетчик 22 ре зультата При воспрюиаведении первой четверти периода счетчик 22. работает на вычита ние, а счетчик 21 на сложение, В момент переполнения сче.чика 5 аргумента на его выходе появляется ся нал, запирающий ключ 2, и работа :а-;тройства переключается. ф.о рмула изобретения Устройство для вычисления функций , Х , содержащее ключ, информационный вход которого поа ключей к выходу генератора счетных им пульсов, а разрешающий и запрешаюший входы соединены соответственно с упра ляющим входом устройства и выходом счетчика аргумента, выход ключа поцклю 10.8 чен к счетчику, выход которого подключен ко входам элементов И первой группы, реверсивный счетчик числа участков аппроксимации, подключенный первым выходом ко входу дешифратора, выход которюго подключен ко входу первого шифратора, выход которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы и первый реверсивный счетчик результата, отличающееся тем, что, с целью повьаиения точности и быстродействия, в него введены делитель длины участка аппроксимации, блок управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации, второй шифратор, вторая группа элементов И, группа элементов ИЛИ, элементы ИЛИ, коммутаторы, сумматоры, второй реверсивный счетчик результата, блоки управления режимом, элемент И и делитель аргумента, подключенный входом к выходу ключа, а выходом ко входу счетчика аргумента, вход делителя длины участков аппроксимации соединен с выходом ключа, а выход - с первым входом реверсивного счетчика числа участков аппроксимации, ко второму выходу которого подключен блок управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации, вькод которого подключен ко второму входу реверсивного счетчика участков аппроксимации и первым входам коммутаторов первой и вторсУ групп, вход второго шифратора подключен к выходу дешифратора, а выход - к первым входам элементов И второй группы, вторые входы KOTOpbtx соединены с ВЫХ.ОДОМ счетчика, а выходы - со входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу второго коммутатора, первый выход которого подключен к первому входу первого сумматора, а второй - к первому входу вто.рого сумматора, выход которого подключен ко входу второго реверсивного счетчика результата, управляющие входы которого подключены к выходам второго блока управления режимом, а выход - ко входам элементов ИЛИ группы, вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И первой группы, а выход - ко второму Входу первого коммутатора, соединенного первым выходом со вторым входом второго сумматора, а вторым - со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен со входом первого реверсивного счетчика результата, управляющие входы которого соединены с выходами первого блока управления режи-

9 734710.10

MOM, a выход - со вторыми входами эле-1. Авторское свидетельство СССР

ментов ИЛИ группы, выходы которых сое-J 415686, ют. С бб F 15/34,

днвены со входами элемента И, выход1974, которого подключен ко входам первого и

второго блоков управления режимом.5 2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации,№ 376778, кл. С 06 F 15/34, 1973

принятые во внимание при экспертизе(прототип).

y

.. . фаз. 2 a sec)( -mi