Устройство для логарифмирования двоичных чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/38 

Предлагаемое устройство относится к области вычислительной техники, в частности к специализированным вычислительным устройствам, и предназначено для преобразования двоичнык чисел по логарифмической зависимости. Это устройство может быть применено для нахож дения логарифмов по основанию 2 чисел, представленных двоичным кодом. Известно устройство для логарифмирования двоичных чисел, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, реверсивный счетчик, первый и второй триггеры, три элемента И, элемент ИЛИ ll- . К недостаткам этого устройства относятся невысокая точность л гарифмирования и невозможность представления результата преобразования в коде, отлич- Ном от двоичного. Из. известных устройств наиболее близ ким по технической сущности к изобрете.нию является устройство, содержащее ге|нератор импульсов, первый, второй и тое- тий регистры, первый, второй, третий и четвертый счетчики, управляемый делитель, реверсивный счетчик, первый, вто-. рой и третий элементы И, причем выход генератора соединен со входом первого счетчика, с первым входом первого элемента И, подключенного выходом к суммирующему входу реверсивного счетчика, и с первым входом второго элемента И, подключенного выходом через управляемый делитель к вычитающему входу реверсивного счетчика; выход первого регистра соединен с первым входом второго регистра, подключенного первым выходом ко второму входу управляемого делителя, и с первым входом третьего регистра, подключенного выходом к первому входу второго счетчика 2. Известное устройство обеспечивает повышение точности логарифмирования и представление результата преобразования в коде, отличном от двоичного, но имеет низкое быстродействие. 7 Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что Б известное устройство дополнительно введен блок управления, ключ и эле мент 2И-2ИЛИ, который соединен пер-, вьгм входом с выходом генератора, вторым входом - с первым выходом блока управления, третьим входом - с выходом первого счетчика и входом -третьего счет чика, подключенного выходом к первому входу третьего элемента И, четвертым входом - со вторым входом первого элемента И, первым входом ключа и вторым выходом блока управления; а выходом соединен со входами первого регистра и четвертого счетчика и со вторым входом ключа, который подключен третьим входом ко второму выходу второго регистра а выходом - ко вторым входам второго и третьего регистров. При этом блок управления соединен третьим выходом со Вторым входом второго счетчика, четвер- тымвыходом - со вторыми входами второго и третьего элементов И, первым вх дом - с в.ходом пуска устройства, вторым входом - с выходом первого регистра, третьим входом - с выходом четвертого счетчика, четвертым входом - с выходом второго счетчика, подкдючепного-третьим входом к выходу третьего элемента И. Кроме того,, блок управления содержит три триггера и два одловибратора, причем первые входы первого, второго и третьего триггеров соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами блока управления. Инверсный . выход первого триггера соединен через первый одновибратор со вторь1м входом второгЪ триггера, инверсный выход второго триггера через второй одновибратор со вторым входом третьего триггера и с третьим выходом блока управления, первый вход которого соединен со вторым входом первого триггера. . На чертеже предоставлена функциональная схема предложенного устройства. Оно содержит генератор 1 импульсов, первый 2, второй 3, третий 4 регистры, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 счетчики, управляемый .делитель 9 реверсивный счетчик 10, первый 11, вто рой 12, третий 13 элементы И, элемент 2И-2ИЛИ 14, ключ 15, блок 16 управл ния, вход 17 пуска устройства. 54 Предложенное устройствб осуществляjeT вычисление логарифмов по следующей формуле: U--V.,-()/(2.) (.(V где h - характеристика двоичного логарифма числа X ) Устройство работает в три., этапа, на каждом из которых действует один из вы.ходных сигналов блока управле«ия. Предварительно преобразованию в регистр 2 записывают двоичное число X, логарифм которого требуется вычислить; в младД1ИЙ разряд регистра 3 записывают 1, а в остальные разряды- О, в каждый разряд регистра 4 записывают счетчики 6, 8 и 10 находятся в нулевом состоянии. По внешнему сигналу на входе 17, поступающему на вход 18 блока управления, последний начинает первый этап пре-- . образования, пропуская сигналом с выхода 19 через элемент. 14 импульсы генератора 1. Эти импульсы, подсчитываемые счетчиком 8, производят в регистре 2 сдвига кода чи.сла X в сторону старших разрядов цо тех пор, пока старшая еди- . ница кода займет старший разряд регистра 2, о чем информирует сигнал окончания пер.вого этапа, поступающий на вход 20.блока управления. . . На втором этапе преобразования под действием сигнала на выходе 21 блока управления производится досчот содержимого счетчика 8 до его переполнения импульсами, следующими с частотой F/K,. где К - емкость счетчика 5. Об окончании второго этапа информирует сигнал, поступающий на вход .22 блока управления., В течение второго этапа счетчик 10 суммирует импульсы генератора, следующие через открытый элемент И 11, - так что к концу этапа счетчик 10 будет содержать число М.-К(). Кроме того, на втором ётапе под действием импульсов, проходящих через открытый элемент 15, в регистрах 3 и 4 производится прием кода из ре.гистра 2 и сдвиг этого кода вместе с ранее записанной информацией в сторону старших -. разрядов. К концу второго этапа в результате сдвига регистр 2 будет очищен, гак как число импульсов сдвига равно .числу его разрядов. Перед началом третьего этапа-импульсным сигналом с выхода 23 блока управления содержимое регистра 4 переносится в счетчик 6. На третьем этапе преобразования под действием сигнала с выхода 24 блока управления производится досчет содержи мого счетчика б до его переполнения импульсами, следующими через открытый элемент И 13 с частотой F/3K, где 3 - коэффициент пересчет счетчика 7; одновременно с этим из содержимого счетчика 10 производится вычитание им пульсами, следующими через открытый элемент И 12 и управляемый делитель Об окончании третьего этапа информируе сигнал, поступающий с выхода, счетчика 6 на вход 25 блока управления. В течение третьего этапа содержимое реверскв ного счетчика 10 будет уменьшено на величину. М.--ЪК()|() Результат преобразования, зафиксированный в счетчике 1О, равен разности N , л-.л1-Ц2 х)/() есть приближенное значение двоичного логарифма числа X , которое совпадает с выражением (1).. Время преобразования не превышает величины. (K--lXv,v), где Ц. - число разрядов регистра 2| Р - число разрядов регистра 4. Число разрядов регистра 3 равно Р+ 1. Ф О -р м у Л а изобретения 1. Устройство ДЛЯ логарифмирования двоичных чисел, содержащее генератор импульсов, сдвигающие регистры, счетч11 ки, управляемый делитель, реверсивный : счетчик, причем выход генератора соеди нен. со входом первого счетчика, с первым входом первого элемента И, подклю ченного выходом к суммирующему входу реверсивного счетчика, и с первым входо второго элемерта И, подключенного выходом через управляемый делитель к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход первогорегистра соединён с Пёрвым входом второго регистра, подключе ного первь1м выходом ко второму входу управляемого делителя, и с первым вхрдом третьего регистра, подключенного выходом к первому входу второго счетчика, .отличающееся тем, что с целью повышения быстродействия, оно содержит блок управления, ключ и элемент 2И-2ИЛИ, который соединен первым вхо- дом с выходом генератора, STopbiM входом - с первым выходом блока управления, третьим входом - с выходом первого счетчика и входом третьего счетчика, подключенного выходом к первому входу третьего элемента И, четвертым входом со вторым входом первого элемента И, лервым входом ключа и вторым выходом блока управления, а выходом соединбн . со входами первого регистра и четверто- |го счетчика н со вторым входом ключа, который подключен третьим входбм ко второму выходу второго регистра, а вы- ходом - ко вторым входам второго и третьего регистров, при этом блок управления соединен третьим выходом со вторым входом второго счетчика, четвертый выходом - со вторыми входами второго и третьего элементов И, первым входом - с входом пуска устройства, вторым входом - с выходом первого регистра, третьим входом - с выходом четвертого стетчика, четвёртьпус входом - с выходом ,второго счетчика, под1слюченного третьим входом к выходу третьего элемента И. :. 2. Устройство по пункту 1, отличающееся тем, что блок управления содержит три триггера и два одновибратора, причем первые входы первого, второго и третьего триггеров соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами блока управления, инверсный выход первого триггера соединен через первый одновибратор со вторым входом второго триггера, инверсный выход второго триггера соединен через второй одновибратор со вторым входом третьего триггера и с третьим выходом блока управления, первый вход которого соединен со вторым входом первого триггера. Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 523408, кл. Q 06 F 7/38, 1976. 2.Авторское свидетельство по заявке № 2473318/18 25; кл. Сэ 06 F 7/38, 09,02.78 (прототип).