Цифровой генератор функций Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 G06F1/02 

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть испол зовано для аппаратурной реализации аналитических функций в специализированных и универссшьных быстродействующих цифровых числительных устройствах. Известен цифровой генератор функций, содержащий последовательно соединенные регистр младших разрядов аргумента, множительный блок, многоразрядный комбинационный сумматор и регистр результата, взаимосвязанное с многоразрядным комбинационным сумматором постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) значений в узловых точках и ПЗУ значений .первой производной в узловых точках входы которых подключены к выходам гистра старших разрядов аргумента 1 Недостаток устройства - необходимость использования ПЗУ большой емкости, что связано со значительны ми техническими трудностями их изготовления. Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифро вой генератор функций, содержащий регистр старших и регистр младших разрядов аргумента, ПЗУ значений Функции, ПЗУ значений первой производной функции, блок умножения, сумматор, регистр результата, причем выходы регистра старших разрядов аргумента подключены ко входам ПЗУ значений функции и первой производной функции, выходы регистра младших разрядов аргумента подключены к первой группе входов блока умножения, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора, выходы сумматора подключены ко входам регистра результата 2 . Недостатком генератора является его сложность. Цель изобретения - упрощение устройства. Цель из.обретения достигается тем, что генератор содержит ПЗУ значений второй производной функции, буферный регистр, два коммутатора и блок управления коммутаторами, входы ПЗУ значений второй производной функции подключены к выходам регистра старших разрядов аргумента, выходу ПЗУ значений второй производной функции подключены к первой, а выходы буферного регистра - ко второй группе входов первого коммутатора, выходы КОТОРОГО подключены ко второй группе вкодов блока умножения, выходы ПЗУ значений функции и ПЗУ значений первой производной функции подключены соответственно к первой и второй группе входов второго коммутатора, выходы которого подключены ко второй группе входов сумматора, выходы которого подключены ко входам буферного регистра, управляющие входы коммутаторов подключены к выходам блока управления коммутаторами. Вычисление значений функции в предлагаемом цифровом генераторе производится на основе следующих соотношений. Для аргумента х обозначим чер)ез х число, образованное старшими разрядами аргумента, где К - некоторый параметр,причем 2« K ni-1; m - длина дЬоичного кода числа х. Число Хр пре ставляет собой узловые точки. Чисэто образованное (т-К) младшими, разрядам аргумента х, обозначим через дх, так что X XQ + АХ. . Тогда для любой аналитической в рассматриваемой области изменения аргумента х функции f(x) имеет место разложение fW-() ( где R - остаточный член Тэйлора. Выбрав такое значение параметра для данной функции f(x), что соответствующий ему остаточный член R в (1) не превосходит половины величин младшего разряда значения функции для используемого формата чисел в устройстве, по формуле W-|(K,).f4x. i..,C (2) можем вычислять значения требуемой функции со всеми верными используемыми разрядами мантиссы результата. На чертеже представлена блок-схе устройства. Устройство СОСТОИТ из регистра 1 старших разрядов аргумента, соедине ного со входами ПЗУ 2 значений функции, ПЗУ 3 значений первой производной функции и ПЗУ 4 значений второй производной функции, причем выходы ПЗУ 4 значений второй производной через коммутатор 5 подключен ко входам блокаб умножения,другая группа входов которого подсоединена к регистру. младших разрядов аргум та.Кроме того,в состав устройства в дит сумматор 8,одна группа входов которого подключена к выходам б умножения, а другая группа входов связана через коммутатор 9 с выходами ПЗУ 2 значений функции и с выходами ПЗУ 3 значений первой производной. Выходы многоразрядного комбинационного сумматора 8 соединенвл входами буферного регистра 10 и со ходами регистра 11 результата, выоды буферного регистра 10 связаны ерез коммутатор 5 с блоком б умноения. Коммутаторы состоят, например, из двух групп элементов И и группы элементов ИЛИ и управляются от устройства управления коммутаторами 12, подключающего поочередно к выходам управляемых коммутаторов ту или иную группу входов. Цифровой генератор функций работает следующим образом. В первом такте работы устройства хранящееся на регистре 1 старших разрядов аргумента значение Хд узловой точки поступает на входы ПЗУ 2, 3 и 4, вызывая появление на выходах этих ПЗУ соответственно значений функции и ее первой производной f (хо) и половины второй производв узловой точке х i4xo через коммуранное значение татор 5 поступает на вход блока 6 умножения, на другой вход которого поступает с регистра 7 младших разрядов аргумента приращение лх, в результате чего на выходеблока умножения образуется значение , которое поступает сумматор 8, где происходит сложение его с поступающим с выхода ПЗУ 3 через коммутатор 9 значением первой производной f(XQ), Полученное число f(Xo) + - д% запоминается на буферном регистре 10, Во втором такте работы устройства через коммутатор 5, который в этом такте подключает ко входу блока б умножения буферный регистр 10, на блок умножения передается значение ± (i(,o)4 5- лЧ, которое перемножается с поступающим на другой вход блока б умножения с регистра 7 младших разрядов аргумента значением приращения их, образуя число е ( .этo число пере-о 2J дается на многоразрядный комбинационный сумматор 8, где складывается с поступающим в этом такте через коммутатор 9 с выхода ПЗУ 2 значений функции числом f(xo). В результате, согласно формуле (.2), образуется искомое значение функции f(x), которое передается на регистр результата 11 и запоминается на нем. Расчеты показывают, что для реализации с помощью предложенного устройства функции синуса и косинуса требуется суммарная емкость ПЗУ величиной в (т+2)-разрядных слов, где Ч- 1---Д2 Г а для реализадии функции тангенса требуется

суммарная емкость 3- 2(m+2) - разрядных слов, где К 1 . И-Г.

2 L

Сравнивая предложенное устройство с известным, например, при числе разрядов m 16 получаем, что для реализации функции синуса суммарная емкость ПЗУ составляет 51217-раэрядных слов для известного и лишь 3218 разрядных слов для предложенного устройства. Для числа разрядов получаем соответственно объем ПЗУ в 200 Кбит и 13 Кбит, В обоих случая это означает выигрыш в суммарной емкости ПЗУ в 15 раз.

Для воспроизведения функции тангенса, при m 24 , имеем емкость ПЗУ соответственно 800 Кбит для известного и 52 Кбит для предложенного устройства и кратность выигрыша в суммарной емкости ПЗУ также около 15.

Формула изобретения

Цифровой генератор функций, содержащий регистр старших и регистр младших разрядов аргумента, постоянное запоминающее устройство значений функции, постоянное запоминающее устройство значений первой производной функции, блок умножения, сумматор, регистр результата, причем выходы регистра старших разрядов аргумента подключены ко входам постоянных запоминающих устройств значений функции и первой производной функции, выходы регистра младших разрядов аргумента подключены к первой группе входов блока умножения, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора, выходы сумматора подключены ко входам регистра результата, отличающийся тем, что, с целью упрощения генера тора, он содержит постоянное запоминающее устройство значений второй производной функции,буферный регистр, два коммутатора и блок управления ком мутаторами, входы постоянного поминающего устройства значений второй производной функции подключены к выходам регистра старших разрядов аргумента, выходы постоянного запог-шнающего устройства значений вто5 рой производной функции подключены к первой, -а выходы буферного регистра - ко второй группе входов первого коммутатора, выходы которого подключены ко второй группе входов

0 блока умножения, выходы постояннохх) запоминающего устройства значений функции и постоянного запоминающего устройства значений первой производной функции подключены соответствен5 но к первой и второй группе входов второго коммутатора, выходы которого подключены ко второй группе входов сумматора, выходы которого подключены ко входам буферного регистра, управляющие входы коммутаторов подключ(ены

к выходам блока управления коммута-торами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 5 № 446050, кл. G 06 F 1/02, 30.11.72.

2.Авторское свидетельство СССР

504195, кл. G 06 F 1/02, 02.01.74.