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

I

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для воспроизведения функциональных зависимостей методом моделированияаппроксйми рующих функций, и может найти применение в дискретной автоматике, цифровой измерительной технике и специализиро« ванных вычислителях.

Известно устройство для воспроизведения кусочно-линейных функций, содержащее управляемый делитель, счетчик, переключатели, схемы И, дешифраторы, схемы ИЛИ и выходные реверсивные счетчики Tlj.

Недостатком известного устройства в случае воспроизведения функций J-SilXi у -СО5Хявляется значительный объем запоминающего устройства и невысокая точность при их одновременном воспроизведении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен со входом

ключа, разрешающий и запрещающий вхо ды которого соединены соответственно с , управляющим входом устройства и с выходом счетчика аргумента, а выход - со Входом счетчика делителя, выход которого подключен к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходом первого шифратора, вход которого соединен с выходом дешифратора, вход которого подклю чей к первому выходу счетчика числа участков , и первый счетчнк результата fe. Недостатком устройства является большая погрешность и неоптймальные аппаратурные затраты, а тйкже ограниченные функциональные возможности, не позволяющие воспроизводить функции -УЛИЧ, CoS4 одновременно и с высокой точностью.

Цель нзобрётен}гя - повышение точности и быстродействия за счет одновре- мен)1ого вычисления воспроизводимых функций.

37

Поставленная цель досгт-астся тем, что устройство чюполнительно содержит делитель длины участка аппроксимации блок управления счетчиком числа участков, второй шифратор, вторую группу элементов И, элементы ИЛИ, двоичные умножители, сумматоры, коммутаторы, второй счетчик результата, блок управлеггия и делитель аргумента, вход кото рого соединен с выходом ключа и со

входом целителя длины участка аппрок симации, а выход со входом счетчика аргумента, при этом первый выход дели теля длины участка аппроксимацин соединен со входом счетчика числа участ ков, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления счет чиком числа участков, а второй выход с блоком управления, соединенного выко«йом с первыми входами первого и вго рого сумматоров, второй выход счетчи«ка числа участков соединен со входом блока управления счетчиком шсла участков, «вторай выход подключен к первым входам первого и второго коммутаторов, вкод второго шифратора подключен к вы«ходу дешифратора, а выход - к первым входам элементов И второй группы, вторые входы элементов которой ст,;динены с выходом счетчика делителя, а ВЬЕХОДЫ со входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу второго двичного умножителя и ко входу первого сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого двоичного умно- жителя, вход кот орого соединен с врлхо дом первого элемента ИЛИ, соединенно-го входами с выходами элементов И пер вой группы, а вьяход первого элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго сумматора, noaKJno4eHHoro своим треть им входом к выходу второго двоичного умножителя, а выходом - ко второму входу второго коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, а второй - с первым входом четвертого сумматора, вы- ход которого подключен ко входу второго счетчика результата, а выход первого сумматора нодключен ко втором} вхо ду первого коммутатора, первый выход которого соединен со вторым входом . четвертого сумматора, а второй со вторым входом третьего сумматора, кыход которого соединен со входом перво«го счетчика результата.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство соде)ж:ит IoiiCfiaTop 1 им- нульсов, ключ 2, соде|1жаи;ий разрюшаю- щий вход 3, делитель 4 аргумента, счетчик 5 аргумента, делитель в длины учас ка аппроксимации, счетчик 7 числа участков аппроксимации, блок 8 управления счетчиком числа участков аппроксимации, дешифратор 9, ггервый и второй шифраторы 10 и 11, первую и вторую группу элементов И 12 и 13, счетчик управляемого делителя 14, первый и второй элементы 15 и 16 ИЛИ, первый и второй двоичные умножители 17 и 18, первый и второй сумматоры 19 и 20, блок 21 управления, первый и второй коммутаторы 22 и 23, третий и четвертый сумматоры 24 и 25 импульсов, первый и второй счетчики 26 и 27 результата, ключ 2 содержит также вход 28 запрета, коммутатор 22 содержит первый и второй выходы 29 и 30, коммутатор 23 содер- жит первый и второй выходы 31 и 32.

Устройство реализует кусочно-линейную аппроксимацию, одновременно производя автоматическую коррекцию погрешности воспроизвоаимь х функций . и t - COSK (см, таблицу). Аппроксимация выполнена с постоянным шагом лХ , причем отрезок О « ЗТ/2 разбит на Hi равных участков.

№ U.X (С/2-).,

Предложенное устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала на разрешающий вход 3j отпирается ключ 2 и импульсы с выхода 1 нератора 1 поступают на входы делителей 4, 6 и 14, Через делитель аргумента число-импульсный эквивалент переменной X поступает в счетчик аргумента, коэффициент пересчета которого равен 10 X, где Г

фактор

дискретности продставления переменной X ,, целое число. Через делитель б, определяющий длину участка аппроксимации, коэффициент К д деления которого оавеи

,,,

гп число участков аппроксимагдеции одной четверти периода функции SihX{ ;С05Х ; К - коэффициент деления делителя

4 аргумента,

импульсы поступают в счетчик 7 участков, полрюе число состояний которого равноV2, Выходы счетчика 7 через дешифратор 9 управляют шифраторами 10 и I, 1., задаю ци 5 ми угловые коэффициенты аппроксимирующих, отрезков при помощи групп элементов И 12 и 13. Импульсы с выходов групп элементов И 12 и 13 через элементы 15 и 16 ИЛИ поступают на первые вхо ды сумматоров 19 и 20, а также на вх ды двоичных умножителей 17 и 18, с выходов которых импульсы поступают на входы сумматоров 19 и 20. Импуль сы с выходов сумматоров 19 и 20 поступают на входы коммутаторов 22 и 23 и далее через третий и четвертый сумматоры 24 и 25 на входы счетчиков 26 и 27 результата. В первом и втором сумматорах 19 и 20 производится коррекция аппроксимирующих функций У - SiViX и --COS на каждом участке аппроксимация Й1, Как видно из таблицы, значения коэффициента погрешности васпроизведе ния К f равного п экстремальная погрешность кусочно-линейной annpoKCttMauffli на VI- участке функции -Sinxb-cosx) ; приращение на () участке функции - 9V,irv(V -COSI) на всем отрезке от О до изменяются на 0,17%, таким образом, для практических целей считать, что коэффициент погрешности воспроизведеместь величина постоянная, рав ная среднему значению . .в данном случае i -О,О123ОЗЗ. Приращение для функции -SiniJ, ка ( W т -VI ) участке равно приращению функции 3 C-OS Ж на И - участке )siM - ( И наоборот. Таким образом, зная угловые коэффи , циенты аппроксимирующих отрезков, по ступающие в виде импульсного эквивалента с выходов элементов 15 и 16 ИЛИ на первые входы сумматоров и на входы двоичных умножителей 17 и 18, в сумматоры 19 и 2О с выходов двоич ных умножителей 17 ti 18 дополнитепь но вводят импульсный эквивалент погрв 156 ностк amipoKCffivsauHH 6, для функции У si«i X эп- П1 « ср;- м соз1Ч р, для функции -COS ..° ср %хЗначение t. (место нахождения экстре мальной погрешно4:ги аппроксимации 6 д.. на .Я - участке величиной ) определяет работу сумматоров 19 ii 20 на участках от t О ко i, -Ьд vi от : цо Ь-1, соответственко, в режиме сумми- ровання и вычитания. Так как значение -bj , как видно нз таблицы, стремится х значению -t sO,5, то сумматоры 19 и 2 О первую половину участка ,)(, {Оё t 0,5) работают на суммирование, а вторую половин участка ь.Х (О. ) на вычитание. Управление режимами работы сумматоров 19 и 20 осуществляется блоком 21 управления, выделяющим половнну участка аппроксимации ЛХ . При переполнении счетчика 7 блок 8 управления счетчиком числа участков аппроксимации изменяет направление счета и устанаБЛ1 вает триггеры счетчика 7 в единичное состояние. Кроме того, блок управления счетчиком числа участков аппроксимации переключает коммутаторы 22 и 23 таким образом, что коммутатор 22 отключается по выходу 29 от третьего сумматора 24 и подключается по выходу 30 к четвертому сумматору 25, а KOMMjTpaTop 23 отключается по выгсоду 32 от четвертого сумматора 25 и подк.1ючагеся по выходу 31 к третьему сумматору 24. Таким образом, с момента переполнения счетчика 7 угловые коэффициенты с выходов шифраторов Ю и 11 .задаются в обратной последовательности; вход счетчика 26 функции 81ПЧ подключается к каналу воспроизведения функции ., а БХрд счетчика 27 функции S-coSTv подключается к каналу воспроизведения функции 51VI . . Формула изобретения Устройство для вычисления функций -Siny. ij-COSK, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен со входом ключа, разрешающий и запрещающий входы которого соединены соответст77

венно с управляющим входом устройства и с выводом счетчика аргумента, а выход - со входом счетчика делителя, выход которого подключен к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходом первого шифратора, вход которого соединен с выходом дешифратора, вход которого подключен к первому выходу счетчика числа участков, и первый счетчик результата, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены делитель длины участка аппроксимации, блок управления счетчиком числа участков, второй шифратор , вторая группа элементов И, гэлемен- ты ИЛИ, двоичные умножители, сумматоры, коммутаторы, второй счетчик результата, блок управления и делитель аргумента, вход которого соединен с в.ыходом ключа и со входом делителя длины участка аппроксимации, а выход - со входом счетчика аргумента, при этом первый выход делителя длины участка аппроксимации соединен со входом счетчика числа участков, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления счетчиком числа участков, а второй выход - с блоком управления, соединенного выходом с первыми входами первого и второго сумматоров, второй выход счетчика числа участков соединен со, входом блока управления счетчиком числа участков, второй выход подключен к первым входам первого и второго коммутаторов, вход второго шифратора подключен к выходу дешифратора, а выход - к первым входам элементов И второй груп6115Я

пы, вторые входы эломенгов которой соединены с выходом счетчика делители, а выходы - со входом второ: о элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу 5 второго двоичного умножителя и ко входу первого сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого двоичного умножителя, вход которого соединен с выходом первого элемента И/1И,

0 соединенного входами с выходами элементов И первой группы, а выход первого элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго сумматора, подключенного своим третьим входом к выходу второго

5 двоичного умножителя, а выходом - ко второму входу второго коммутатора, первый выход которюго соединен с первым входом третьего сумматора, а второй с первым входом четвертого сумматора,

0 выход которого подключен ко входу второго счетчика результата, а выход первого сумматора подключен ко второму входу первого коммутатора, первый выход которого соединен со вторым входом

5 четвертого сумматора, а второй - со вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен со входом первого счетчика результата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №263298, кл. GI 06 F 15/34, 1970,

2. Авторское свидетельство СССР N9 376778, кл. Q Об F 15/34, 1973 (прототип).

гС