Цифровое вычислительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G06F7/38 

(54) ЦИФРОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Устройство относится к области цифровой вычислительной техники и может найти применение в спёцдализированных вычислителях информацдон «змерительных систем, устройств опт зации производственных процессов, м гофункциональных генераторах систем программного управления, в адаптивных системах контроля и регулирован и т. п. Известно.устройство для вычисления функции вида V « х,- , содержащее генератор, вентиль, триггер, регистр первого числа, цифровой нуль-орган, регистр второго числа, распределитель импульсов, элемент И и суммирующий регистр 1. Такое устройство позволяет вычислять как зависимости вида V h. , так и за-. вйсимость видаУ Пд--и| Недостатком известного устройства является его невозможность вычис ления функции вида , испол зуемых; в развитых системах управления. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровое вычислительное устройство, содерж нее последовательно соединенные, генератор ШШульсов, блок запуска, квадратор и двоичный умнсэжитель, управляющий вход блока запуска подключен к пусковой шине, а выход Через-делитель аргумента - к управляющему входу счетчика аргумента, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу обнуления квадратора. Кроме.того, устройство содержит элемент ИЛИ, элемент задержки 2. Недостатком устройства является .невозможность вычисления корней квадратного уравнения, описывающих зависимости, связываквдие контролируемые параметры и параметры частотныхдатчиков, параметры кoнтpoлиpyeIv ыx процессов и результаты измерений и т. д. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за сгчет вы- числения корней квадратного ура:внёния. Это достигается тем, что в устройство, содержащее лоследовательно соединенные генератор импульсов, , блок запуска, квадратор и двоичный умножитель, управляюпшй вход блока запуска подключен к пусковой шине.

739529

a выход через делитель аргумента к управляющему входу счетчика аргумента, информационный; вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу обнуления кваДра тора/ введены первый и второй счётчики результата, два блока, индикации знака, элемент запрета,, реверсивный счетчик, блок управления реверсивным счетчиком, первый вход

, которого подключен к шине установ-. ки знака параметра и к входу знака реверсивного сче тчика, второй вход К выходу реверсивного счетчика, первый и второй выходы соответственно к управляющему входу реверсивного счетчика и первому входу элемента. %а1прета, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, счетньтй вход которого подключен к выходу двоичного умножители, первый и второй входы реверсивного счетчика соединены соответственно с входом задания параметра и выходом счетчикааргумента, входы первого и второго счетчиков результата пбдключены к выходу делителя аргумента, выход второго счетчика результата содинён с егб разрядными входами и с входом второго блока индикации знака, входы первого и второго блоков индикации знака подключены к установ о.чным шинам, выход элемента запрета соединен с входом остановки блока запуска .

На чертеже представлена блок-схе мй предложенного устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 запуска делитель 3 аргумента, счетчик 4 аргумента, .счетчики 5, 6 результата, квадратор 7, двоичный умножитель 8, ревёрбив;Ный счетчик 9, блок. 10 упра&ления реверсивным счетчиком, элемент 11 запрета,-блоки 12, 13 индикации знака, -пусковая шина 14, шина 15 установ.ки знака параметра, установочные шины 16, 17. . Г Исходное квадратное уравнение

- Ч-г+Со-О

приводится, к вкду

0)

Z +2р Яг

± - искомая неизвестная;

где .-°

i.Qo Л о Корни уравнения (1) р авны: ,, - у-рУУр -с., - (2)

(3) и могут рассматриваться как функции переменной р , Z (р)) z -- ) , в этом случаеq/ - параметр функций

В обычных обозначениях функции (2) и (3) записываются в виде: ;

: (4;

(5)

Аргумент X и параметр Л. - положительные или отрицательные числа.При положительном о. накладывается ограничени,е (х, а)0. Устройство для вычислени функций (4) и (5) , которые в общем случае, могут быть функциями произвольной переменной, а не только корнями квадратного уравнения, реализует трехтактный алгоритм работы. .

В первом, подготовительном, такте в устройство вводятся признаки знаков X и а, а также цифровые аналоги их значений 14- )(. и Ка ЮаМ, гдег и Гд - целые числа; 1х; и Q1 - абсолютные значения X и.а ; HX и На - существенно положительные и целые числа.

Во втором такте устройство реализует возведение в квадрат с одновременным суммированием или вычитанием (в зависимости от знака а) значения HCH из цифрового аналога л результата возведения к в квадрат.

В третьем такте из числа (его цифровой аналог MX-vMo ) или

.2

а (цифровой аналог Му, -На )

извлекается корень квадратный с одновременным вычитанием или ело- жением счетчика.х 6 и 5; Очевидно, что М . Х . Реализацию приведенного алгоритма обеспе чивают следующие узлы: генератор импульсов, блок запуска, формирующий интервал вычисления; делитель аргумента, обеспечивающий для Квадратбра и других блоков необходимую дискретностьпоступающей информации; :вь1читающий счетчик 4 аргумента, регистрирующий процесс и окончание процесса отработки аргумента; сумми.рующий счетчик 5 результата, фиксирующий значениетого из корней задан;ногЬ уравнения; знак которого всегда противоположен знаку X (абсолйтноё ..значение этого кор;ня всегда больше другого); реверсивный счетчик б результата; фиксирующий значение другого корня заданного уравнения; квадратор 7, отрабатывающий кусочно-линейную Функцию, аппроксимирующую функцию квадратааргумента в цифровых аналогах; двоичный умножитель, определяю1ций масатаб инфог мации, поступающей в счетчик 9, а также расширяющий функциональные возможности устройства; блок 12 индикации знака, корня, вводимого по шине 16 и неизменного в процессе работы; блок 13 индикации знака корня, абсолютное значение коtopbro накапливается в счетчике б; .блок 10 управления реверсивным счетчикрь и элементом запрета; элемент запрета, согласующий работу реверШвн& р счетчика, и моменты запйраййя блока 2 запуска при различных знаках парам.етра о. функций (4) и (5)

В первом подготовительном такте в счетчик 4 аргумента вводится значение NX- , в счетчик 9 --значение Но - и признак знака а; 5,,,,:„„ если а положительно, то счетчи .включается на вычитание и наоборот. При положительных а блок 10 запирае элемент 11 запрета. При положительных X индикаторы 12 и 13 энака вклю даются в положение минус и наоб рот. Коэффициент умножения двоичног умножителя 8 устанавливается таким, чтобы обеспечить требуемый, масштаб квадратичной зависимости. По команде пуск открывается:блок 2 запуска и начинается второй такт работы устройства: импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход дели теля Заргумента и далее в счетчики 4, 5 и 6. Кроме того, импульсы с. выхода блока 2 запуска через квадра тОр 7 поступают на вход двоичного умножителя ; 8, причем число импуль;сов линейно относительно X , : Подробно работа квадратора, а также расчет коэффициента тмноже-. ния двоичного умножителя приведены описании работы известного устройст ва 3 . .. ; Если QL --число отрицательное, то счетчик 9 работает на суммирование, и к моменту обнуления счетчика 4 в счетчике 9 накапливается число М.у + На, причем Mj х , а в счетчиках 5 и б накапливается число N . в этот же момент (в момент обнуления счетчика. 4) счетчик 9 переключается на вычитание, а квадратор 7 устанавливается в исходное по ложение., ., . В третьем такте работы устройст;ва к моменту обнуления счетчика 9 в счетчики 5 И 6 поступает. число, импульсов/ пропорциональное xi-cj, что обуславливается свойством об ратимости схемы устройства.;Счетчик 5 всегда работает на суммирование, и к Концу работы в нем накапливается число/ представляющее значение . корня, знак которого всегда противоположен ёнаку X. Абсолютное значение корня равно:lNyl llO vl N -1o ГхЧТоГ. Знак корня указывается блоком 12 индикации. Счетчик б работает на вычитание и накапливает значение мен шего по абсолютной величине корня. В-случае отрицательного о. счетчик 6 в течение третьего такта обнуляется, при этом он переключается на суммирование, а знак на блоке 13 индикации меняется на обратный. Абсо лютное .значение корня: .1 . ;Му |1о.у1мо У7м -ы. Если а. имеет положительный знак, то счетчик 9 помеле пуска схемы работает на вычитание,а элемент 11 закрыт. В процессе второго такта счетчи 9 обнуляется раньше счетчика 4, при этом сигналом с-выхода блока -;М|§;Й 29 10 счетчик 9 переключается на суммирование, а элемент 11открывается. При обн улении счетчика 4 счетчик 9. вновь переключается на вычитание, и начинается третий такт, а в момент повторного обнуления счетчика 9 работа устройства заканчивается. К этому моменту в счетчике 5 накапливается абсолютное значение корня уравт нения ;NvHw -vi-H- o RMai, а в счетчике.б абсолютное значение: другого корня fNy ltO -v|--N -/(o . Знаки корней указываются блоками 12, 13 индикации. , Формула изобретения . . Цифровое вычислительное, устройство, содержащее последовательно сое-. диненные генератор импульсов, блок запуска, квадратор и двоичный умножитель , управляющий вход блока запуска подключея к пусковой шине, а выход через делитель аргумента -к управляющему входу счетчика аргумента, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу-обнуления квадратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычиЪления корней квадратного уравнения, в устройство введены первый и второй счетчики результата, два блока, индикации знака, элемен запрета, реверсийнйй счетчик, блок управления реверсивным счетчиком, первый вход которого, подключен к шине Установки знака параметра иК входу знака реверсивного счетчика, второй вход - к в.ыходу реверсивного счётчика, первый и второй выходы соответственно к управляющему входу реверсивного счетчика и первому вхЬду элемента запрета, второй вход которого соединён с вьтхОдом реверсивного счетчика, счетный вход которогоподключен к выходу ДВОИЧНО.ГО умножителя, первый и второй входы реверсивного. счетчика соединены соответственно с входом задания параметра и выходом счетчика аргумента, входы первого и .второго счетчиков результата подкл1Ьчены к выходу делителя аргумента, выход второго счетчика результата, соединен с его разрядными входами и с вХодом второго блока индикации знака, входы перв:ого и второго блоков ийдикации знака подключены к установочным шинам, выход элемента запр1ета №е5Шнен с входом остановки блока запуска. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское-свидетельство СССР № 430383, кл. G Об F 15/34, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР №487398,кл.С Об G 7/20,1973(прототип).

е0Л