Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H01Q3/08 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для аппаратной реализации вычисления функций в специализированных вычислительных машинах и системс1Х для управления и регулирования в реальном масштабе времени. Известен функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, счетчики, дешифратор, блок памяти, блок умножения, схему совпадения и схему считыва.ния 1. Недостатком его является большой объем памяти и большое время для воспроизведения функции. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой функциональный преобразователь содержащий регистр, выходы старших разрядов которого соединены с входа ми первого блока памяти,первый выход первого блока памяти соединен с первым входом первого блока умножения второй вход которого соединен с выходами младших разрядов регистра, выход второго блока памяти соедщен с первым входом второго блока умноже ния, выходы первого и второго блоков умножения соединены с первым и вторым входом сумматора 2. Устройство содержит, кроме того, третий блок умножения. Недостатком его является низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Цель достигается тем, что вькоды младших разрядов регистра соединены с входом второго блока памяти, второй выход первого блока памяти соединен со вторым входом второго блока умножения, а третий выход первого блока памяти соединен с третьим входом сумматора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит регистр 1, блоки 2 и 3 памяти, блоки 4 и 5 умножения, сумматор 6. Блоки 2 и 3 памяти могут быть выполнены в виде одностороннего запоминающего устройства. Блок 4 и 5 умножения могут быть выполнены в зависимости от требуемого быстродействия либо по последовательной схеме, либо в виде одностороннего запокмнающего устройства. Сумматор 6 может быть выполнен в виде параллельной схемы.

Воспроизведение Функций1л-х или OSirctg-K в данном ЦФП осуществляется следукедим.образом.

В регистр 1 записывается код аргумента X. Старшие разряды .аргумён- та X являются адресом для обращения к блоку 2 памяти, в котором по каждому адресу записано одновремеяно три значения, считываек5Ь е одновременно. Младшие разряды аргумента х являются адресом для обращения к блоку 3 памяти и одновременно значением одного

из сомнолсителей для блока 4 умножения, вторнм сомножителем для которого является значение с первого выхода блока 2.памяти. Значение с.выхода блока 3 памяти является одним из сомножителей для блока 5 умножения, вторь - сомножителем для которого является значение с второго выхода блока 2 памяти. Полученные произведения с выходов блоков 4 и 5 умножения и значение с выихода блока 2 памяти суммируются в сумматоре б, с выхода которого снимается значение воспроизводимой функции.Воспроизведение функции производится в три цикла. В первом цикле производится запись аргумента и считывание чисел из блоков 2 и 3 памяти. Во втором цикле производится умножение в блоках 4 и 5 умножения одновременно. В третьем ци1сле производится сложение в сумматоре б.

При вычислении тригонометричесого тангенса tg (х+лх) в блоке паяти 2 хранятся три значения (по первому выходу блока 2- /соъ х, по второму выходу igx/cosx, по третьему выходу tg х),записанные по одноу адресу х, представленному старими разрядами регистра 1. В блрке 3 памяти хранятся значения й.х, записанные по адресу &х, представлен- , ному младшими разрядами регистра 1. первом цикле вычисления по. адресу

, записанному в регистре , из блоков 2 и 3 памяти считываются соответствующие значения и переаются на входы блоков 4 и 5 умножения и cyMNjaTopa 6. Во втором цикле вычисления в блоке 4.производит-ся умножение значения 1/cos x на значение л X, в блоке 5 - умножение значения tg-Х/СО& к на значение Дх. Полученные произведения с выходов блоков 4 и 5 и значение t х с третьего выходи блока памяти 2 суммируются в сумматоре б в третьем вычисления. Результат с выхода сумматора б является, значением тригонометрического тангенса.

При вычислении обратного тригоноетрического тангенса arvrtg (х+лх) в локе 2 памяти хранятся три значения (по первому выходу блока 21/ (l+jt) , о второму выходу X/ (1 + х)-, по ретьему вьзходу Circtg- х ) , записанные о одному адресу х, представленному

старшими разрядаглй регистра 1.В блоке 3 памяти хранятся значения ,записанные по адресу А х,представленном младшими разрядами регистра 1.В первом цикле вычисления по адресу х+дх, записанному в регистре 1,из блоков 2 и 3 памяти считываются, соответствукхдие значения и подаются на вход смматора б и входы блоков 4 к 5 умножения. Во втором цикле вычисления в блоке 4 производится умножение значения 1/(1+х) на значение лх, в блоке 5 - умложение значения х/(1+х) на величину дх. Полученное произведение с выхода блока 4 сум1.1ируется с значением arctg- х в сумматоре 6. Полученное произведение с выхода блока 5 вычитается из суммы двух вышеуказанных значений в сумматоре 6 (вычитание может быть выполнено сложением дополнительного кода, подаваемого с-выхода блока 5) Результат с выхода сумматора 6 является значением обратного тригонометрического тангенса.

Структура ЦФП одинакова для процессов воспроизведения обратного и прямого тригонометрического тангенса. Различием являются содержания (запомненные данные), в блоках 2 и 3 памяти и операция сложение (вычитание) по второму входу сумматора 6.

Точность воспроизведения функций прямого и обратного тригонометрического тангенса определяется длиной разрядной сетки регистра 1.

Время воспроизведения Указанных функций зависит от времени выполнения операции умножения в блоках 4 и 5. При реализации этих блоков 4 и 5 умножения в виде одностороннего запомин ающего устройства, время выполнения второго цикла равно времени обращения к памяти, т.е. равно одному такту. Оацее время вычисления в зтом случае определяетс тремя тактами. Для любого случая общее время вычи.сления Т 2, где Ту,- время в тактах операции умножения.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый преобразователь обладает большим быстродействием и более широкими функциональными возможностями. ; .

Формула изобретения

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий регистр, выходы старших разрядов которого соединены с входами первого блока памяти,

первый выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с выходами младших разрядов регистра, выход второго блока памяти соединен

первым входом второго блока умнож,ения, выходы первого и вторсэго блоKoS умножения соединены с первым и вторым входом сумматора, о т л ичающнйс я тем, что, с целью повышения быстродействия, выходы младших разрядов регистра соединены с входом второго блока памяти, второй выход первого блока памяти соединен со вторым входом второго блока умножения, третий выход первого

блока памяти соединен с третьим входом сумматора.,

.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское сйидетельство СССР 344444, кл. G 06 F 15/20,

03.12,70.

2.Авторское свидетельство СССР № 575647, кл. G 06 F 7/38, 30.11.76 (прототип),