Устройство для преобразования сферическихКООРдиНАТ B пРяМОугОльНыЕ Советский патент 1981 года по МПК G06F7/548 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построений специализированных- ЦВМ. . Известны арифметические устройства, содержащие сдвигающие регистры, коммутирующие блоки, сумматоры-вычитатели и выполняющие преобразование координат вектора.при повороте осей прямоугольных координат (X,Y) на угол oL на плоскости и, в частности, преобразование полярных координат в прямоугольные за одну операцию X R sin Л Y R cos dL(1 ) Эти,устройства могут выполнять преобр ования сферических координат в прямоугольные X Rsinot,sinfb Y R coscis in р,(2) Z R cosp) 3 время, необходимое для выполнения двухпреобразований, т.е. вначале вы числяются значения R s i п. pi и Z, а за ТИМ ХиУ. Недостаток этих устройств - низкое быстродействие при реализации преобразований (2). Наиболее близким техническим решением- к изобретению является устрой ство для вычисления синусно-косинусных произведений, состоящее из двух сдвигающих -регистров., двух сумматоров-ЁЫчитателей, блока управления и четырех блоков регистров. Недостатком такого устройства является большое время реализации преобразования (2), равное времени выполнения двух операций поворота вектора. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства при введении в состав выполняемых им операций преобразования сферических координат в прямоугольные за счет выполнения вычислений за время одной операции поворота вектора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый и второй сдвигающие регистры, первый и второй сумматоры-вычитатели, блок управления и первый второй, третий и.четвёртый блоки регистров, входы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно -с выходами первого и второго сумматоров-вычитателей, первым и вторым входами блока управления, а первые входы первого и второго сумматоров-вычитателей подключены к выходам соответственно первого и второго регистров сдвига, вторые входы сумматоров-вычитателей соединены с первым входом устройства, первые управляющие входы блоков регистров соединены с управляющим входом устройства, выход блока управ ления соединен с управлянлцими входами сумматоров-вычитателей и вторыми управляющими входами блоков регистров, первый вход блока регистров соединен с вторым выходом второго блока регист ров, первый выход которого соединен первым выходом устройства,- второй выход первого блока {регистров соединен с первыми входами второго и третьего регистров, второй вход первого блока регистров соединен с третьим выходом четвертого блока регистров, первый вход которого является вторым выходом устройства, третий вход первого блока регистров соединен с вторым выходом третьего и вторым входом четвер того блоков регистров, первый вход которого соединен с вторым выходом второго блока регистров, третий выход первого блока регистров соединен с третьим входом четвертого блока регистров, второй выход которого соединен с третьим входом второго блока ре гистров и третьим входом третьего бло ка регистров, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока регистров, третий выход которого соединен с вторым входом третьего блока регистров, введен пятый и шеетой блоки регистров, первый и второй управляющие входы которых соединены соответственно с управляющим входом устройства и выходом блока управления, первый вход пятого-блока регист ров соединен с вторым выходом шестого блока регистров, первый выход которого является третьим выходом устройства, выход пятого блока регистров подключен к первому входу шестого блока регистров. . Блок регистров содержит первый, второй и третий сумматоры-выяитатели первый и второй коммутаторы и сдвигаю щий регистр, вход которого соединен с выходом первого сумматора-вычитателя и первым выходом блока, а выход каждого разряда - с входом соответствукмдего разряда первого и второго коммутаторов, управляющий вход которых соединен с первым управляющим входом блока, а выход - соответственно с вторым и третьим выходами блока, первые входы первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами устройства, выход регистра сдвига соединен с вторьюл входом второго сумматора- вычитателя, выходкоторого сое динен с вторым входом третьего сумматора-вычитателя, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, управляющий вход каждого сумматора-вычитателя подключен к второму управляющему входу блока регистров. Работа устройства может быть описана алгоритмом Ь ;1-5; i: -;;-3 ;5J :; Г,:: :-я:; ;-яГ YH+q,, q,. (3) Z-, - Р ; Pi + вi-5..., Qi ..,, 42-i 1.2 sign 9 ; i ign Q . (b ; Z-, Y t,. Ha фиг. 1 показана структурная схема устройства для преобразования сферических координат в прямоугольные; на фиг. 2 - структурная схема блока регистра. Схема устройства содержит блоки 1-6 регистров, сдвигающие ригистры 7 и 8, сумматоры-вычитатели 9 и 10, блок 11 управления, управляющие входы 12, вход 13 угловой постоянной, выходы 14-16 X, Y и Z соответственно. Схема блока регистра содержит сдвигающий регистр 17, сумматоры-вычитатели 18-20, коммутаторы 21 и 22, информационные входы 23-25 блока, выход 26 переменной, выходы 27 и 28 переменной, сдвинутой на i и 21 разрядов вправо соответственно, управляющий вход 29 коммутаторов, уц равляющие входы 30 сумматоров-вычитателей. При выполнении преобразования сферических координат в прямоугольные устройство работает следующим образом. Операнды , Y , , m. , Р. и Z. хранятся в соответствующих им регистрах 17 блоков 1-6 регистров, 9 и Q храйятся в сдвигающих регистрах 7 и 8. С началом i-a итерации по команде из устройства управления, поступающей ко входу 12, все -коммутаторы 21 и 22 блоков 1-6 регистров соединяют свои выходы с выходс1ми соответствующих разрядов сдвигающих регистров 17 таким образом, что на вторых выходах 27 блоков регистров при сдвиге прявляются рперанды, умноженные на величину 2(сдвинутые на , разрядов вправо), а на третьи выходы 28 блоков регистров поступают операнды, умноженные на величину На управляющие входы 30 соответствующих сумматоров-вычитателей 18-20 каждого из блоков регистров поступают сигналы Суммирование-вычитание, соответствующие значениям ц и fi полученным на предьадущей ите рации, а на сумматоры-вычитатели 9 и 10 поступают соответственно |,- и . Таким образом производится настройка сумматоров-вычитателей на вы полнение операции по алгоритму ( . При.выполнении итерации вычисляющиеся в блоках 1-4 регистров перемен ите Х. , Y. , t,. и записываются в соответствугощие им .регистры Текущие значения углов 9 и Q с выходов сдвигающих регистров 7 и 8 поступают на первые входы сумматороввычитателей 9 и 10, в которых в соот ветствии с и суммируются (вычитаются) с угловой постоянной 4. поступающей из запоминающего устройства по входу 13. Получающиеся на выходах сумматоров-вычитателей значения 0.+. и Q.; записываются в сдвигающие .регистры 7 и 8 и подаются на входы блока 11 управления для образования 1 и f2.i+V Блоки 5 и 6 регистров работают аналогично осталь ным с той разницей, чтр два из трех входов у каждого из них не задействованы, на них необходимо подать нули. После выполнения п итераций преобразование координат заканчивается. Прямоугольные координаты (Х, Y, Z) могут быть выведены из сдвигающих ре гистров блоков регистров 2, 4 и 6 по линиям 14, 15 и 16 соответственно Эффективность изобретения заклю- . чается в сокращении времени вычислений преобразования координат в два раза при увеличении затрат оборудования приблизительно на треть. Формула изобретения 1. Устройство для преобразования сферических координат в прямоугольные, содержащее первый и второй сдвигакядие регистры, первый и в.торой сумматоры-вычитатели, блок управления и первый, второй, третий и четвертый блоки регистров, входы первого и второго регистров сдвига соедикены соответственно с выходами первого и второго сумматоров-вычитателей , первым и вторым входами блока упрйаления,. а первые входы первого и второго сумматоров-вычитателей под ключены к выходам соответственно пер вого и второго регистров сдвига, вто рые входы сумматоров-вычитателей сое динены с первым входом устройства, первые управляющие входы блоков регистров соединены с управлякеднм входом устройства, выход блока управления соединен с управляющими входами сумматоров-вычитателей и вторыми управляющими входами блоков регистров первый вход блока регистров соединен с вторым выходом второго блока регистров,, первый выход которого соединен с первым выходом устройства, второй выход первого блока регистров соединен с первыми входами второго и третьего регистров, второй вход первого блока регистров соединен с третьим выходом четвертого блока регистров, первый выход которого являетс.ч вторым влходом устройства, третий вход первого блока регистров соединенс вторым выходом третьего и вторым входом четвертого блоков регистров , первый вход которого соединен с вторым выходом второго блока регистров, третий выход первого блока регистров соединен с третьим входом четвертого блока регистров, второй выход которого соединен с третьим входом второго блока регистров и третьим входом третьего блока регистров, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока регистров, третий выход которого соединен с вторым входом третьего блока регистров , отличающееся тем, что, с целью повьоиения быстродействия устройства, в него введен пятый и шестой блоки регистров, первый и второй управляющие входы которых соединены соответственно с управляющим входом устройства и выходом блока управления, первый вход пятого блока регистров соединен с вторым выходом шестого блока регистров, первый выход которого является третьим выходом устройства, выход пятого блока регистров подключен к первому входу шестого блока регистров. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок регистров содержит первый, второй и третий сумматоры-вычитатели, первый и второй коммутаторы и сдвигающий регистр, вход которого соеди нен с выходом первого сумматора-вычитателя и первым выходом блока, а выход каждого разряда - с входом соответствующего разряда первого и второго коммутаторов, управляющий вход которых соединен с первым управляющим входом блока, а выход - соответственно с вторым и третьим выходами блока, первые входы первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей соединены соответственно с первым, вторым и третьим инфбрмационными. входами устройства, выход регистра сдвига соединен с вторым входом второго сумматоравычитателя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматоравычитателя, выход которого соединен с вторым входом первого сумматоравычитателя, управлякнций вход каждого сумматора- вычитателя подключен к второму управляющему входу блока регистров.