Цифровой масштабный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06F7/548 

154) ЦИФРОВОЙ МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой вычислительнойтехнике, а точнее,к цифровым масштабным преобразователям, используемым в измерительно-вычислительных системах, например в системах для регистрации спектров в ядерной физике, и предназначено для решения задачи масштабного преобразования значений целой величины, соответствующих некоторой исходной равномерной шкале, разные точки кото рой могут соответствовать одинаковому или разному количеству точек исход ной шкалы, количество точек исходной шкалы, соответствующее одной точке сжатой шкалы, часто -называют шагом сжатия. Если каждой точке сжатой шка лы соответствует одинаковый шаг сжатия, то сжатая шкала является рав номерной, и указанное преобразование производится с постоянным масштабным коэффициентом. Если разным точкам сжатой шкалы соответствуют разные ша ги сжатия, то сжатая шкала является неравномерной, и указанное преобразо вание производится с переменным масштабным коэффициентом. Описанная задача важна для измерительно-вычислительных систем и, в частности, для систем регистрации спектров в ядерной физике. Известен цифровой масштабный преобразователь для масштабирования чисел с постоянным (с точностью округления до целого числа) масштабным коэффициентом tl3 . Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не позволяет производить масштабирование в тех случаях, когда разным точкам сжатой шкалы соответствуют разные шаги сжатия. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является преобразователь, содержащий регистр аргумента, дешифратор, два шифратора, два сдвиговых регистра, группы элементов И, группу элементов ИЛИ и сумматор Г2 . Недостаток известного устройстванизкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий группу элементов И, два сдвигателя, первый сумматор и дешифратор, дополнительно введены второй сумматор. дешифратор нуля и два коммутатора, причем первые входы элементов И груп пы соединены с входами аргумента уст ройства и входом входного сдвигателя управляющий вход которого является управляющим входом устройства, вторы входы элементов И группы являются входами маски устройства, выходы эле ментов И группы соединены с входом дешифратора нуля и управляющим входо выходного сдвигателя, выход которого соединен с первым входом первого сум матора, второй вход которого соедине с выходом первого коммутатора, инфор мационные входы которого Являются входами устройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом дешифратора и управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого соединены cf входом устройства, выход второго коммутатора подключен к входу выходного сдвигателя, вход дешифратора соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соот ветственно с выходами входного сдвигателя и дешифратора нуля. На чертеже представлена блок-схема устройства. Преобразователь содержит входной сдвигатель 1, сумматор 2, дешифратор 3, коммутаторы 4 и 5, группу б элементов И, дешифратор 7 нуля, выходной сдвигатель 8 и сумматор 9, управляющий вход 10, вход 11 маски, информационные входы 12 и 13. Преобразователь работает следующим образом. Перед началом работы на входы 10, 11, 12 и 13 преобразовате ля подаются константы, которые сохраняются на этих входах постоянно в процессе масштабного преобразования потока величин X. Эти константы представляющие собой параметры сжатой шкалы, предварительно определены следующим образом. Исходная равномерная шкгша, на 1 оторой отложены исходные значения. , 11) предварительно разбивается на равные соприкасающиеся интервалы значений, имеющие длину L , равную целой степени ДВОЙКИ: ,(2) где п - целое, . Эти интервалы имеют номера i, ,2,...p (3J Начальным точкам этих интервалов исходной шкалы соответствуют значени , а конечным .точкам значения Xi,m-ln LU-1)+1, при Ь1./л при I V . . 1 Pnin -Х , ,min + L-l Для каждого -f -го интервгша исходной шкалы предварительно задают шаг сжатия, равный целой степени двойки11,(6) где ,1,2,3... Исходная шкала преобразуется в заданную сжатую шкалу У, на которой отложены преобразовательные значения, 1 - 5 тс.С7 Каждому i-му интервалу значений исходной шкалы соответствует i -ft интервал значений сжатой шкалы, имеющей длину 1 2.-k-.ce) Эти интервалы значений сжатой шкалы также являются соприкасающимися. Каждый -i -1 интервал значений сжатой шкалы определен точкой начсша этого интервала, соответствующего значению ,„ и точкой конца этого интерТ5ала, соответствующей значению 1 , гпах При этом имеет место равенстзо V V , п . М, Значения, соответствующие точкам начала () -го интервала сжатой шкалы, предварительно вычисляются с учетом формулы (З) по формуле +-i,,tniii ;-(0) ,vnir. 1 при i 1. Максимальное количество jp интервсшов разбиения шкал фиксировано и равно количеству констант, которые могут быть поданы одновременно на входы каждого из ко 1мутаторов 4 и 5, Сжатую шкалу будем задавать конснатнами п , К, а двоичной маской М и константами У , определяемыми ниже. Константы п и определяются из формул (2) и (б) . (И) (- Маска М определена формулой .(13) Ее двоичный код имеет вид . . .01. , .1,(14) где количество единиц, расположенных подряд, начиная с младшего разряда, равно П . Константы V , выбранные в качестве значений опорных точек сжатой шкалы, определяются по формуле r,(5) где 0 при i 1 i --i,nirfyi Pf 1 1. Константы , задаются для всех интервалов. Эти константы и константы м , М, определяются предварительно, например при помощи ЭВМ. Таким образом, в процессе работы преобразователя на входы 10 сдвигателя 1 постоянного подана константа п сдвига, определенная формулой (Ц) на входы 11 узла 6 - двоичная маска М, определеннач формулой (13) , на входы 12 - константы К,- для всех ин тервалов, определенные формулами (1 и (13) ; на входы 13 - константы всех интервалов, определенные формулами (15 и (3) , Очередное исходное целое двоично число X, соответствующее исходной шкале, поступает на вход сдвигателя 1 и на вход группы элементов И 6. Сдвигатель сдвигает число на раз рядов вправо, после чего на его вых дах образуется двоичный код oL X-r,(6) что эквивалентно выполнению операци деления целых ГУ 1 -. Г X где целая часть частного-j- , На выходах группы 6 элементов, обра зуется величина Л ,(18) где Л - знак поразрядного логическо умножения. Эта операция маскирования в данном случае эквивалентна операции взятия остатка по модулю moa L (19) Из формулы U9) видно, что д X - ост ток от деления числа X на число 1, , или разность ,„ (20) Если , то дешифратор 7 нуля при бавляет единицу на счетный вход 10 сумматора 2, на вход которого подается число из сдвигателя 1, а на выходе образуется двоичный код номе ра t интервала i d+l.(21) Если , то схема сравнения 7 подает ноль на счетный вход 10 сумматора 2, на вых9де которого образует ся код номера i интервала i d.. (22) Вычисление номера i с помощью формул (16), (18), (21), (22) эквивалентно выполнению операции деления получением целого числа ближайшего большего к истинному частному -Ш Са аЦ если а - целое. Га Га , если а - не целое. Дешифратор 3 преобразует двоичны код номера i в один из сигналов управления коммутатора;ли 4 и 5. По этому 1 -му сигналу, поданному на управляющие входы коммутаторов 4 и 5, на выход коммутатора -4 пропускае ся константа К,- , а на выход коммутатора 5 пропускается константа . Далее, константа К,- поступает в качестве константы сдвига на управляю щие входы сдвигателя 8, который сдв гает на К. разрядов вправо число ДХ поступившее с выходов узла 6 маскированияД. ДХ -2 что эквивалентно операции деления целых Н (25) то есть - - целая часть частного - Сумматор 9 вычисляет искомое преобразованное значение У , соответствующее сжатой шкале Х Ч.. При этом слагаемое поступает на вход сумматора 9 с выходов коммутатора 5, а слагаемое л,-- с выходов сдвигателя 8. При поступлении очередного исходного числа X на входы 11 и 12, описанный процесс масштабного преобразования повторяется. Формула изобретения Цифровой масштабный преобразователь, соде жащий группу элементов И, два сдвигстеля, первый сумматор и дешифратор, отличающийся тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй сумматор, дешифратор нуля и два коммутатора, причем первые входы элементов И группы соединены с входами аргумента устройства и входом входног; сдвигателя, управляющий вход которсго является управляющим входом устройства, вторые входы элементов И группы являхггся входами маски устройства, выходы элементов И группы соединены с входом дешифратора нуля и управляющим входом выходного сдвигателя, выход которого соединен спервым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются входами устройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом дешиф-. атора и управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого соединены с входом устройства, выход второго коммутатора подключен к входу выходного сдвигателя, вход дешифратора соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного сдвигателя и дешифратора нуля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 360661, кл. G Об F 5/00, 1970. 2.Смолов В.Б., Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые нелинейные вычислительные устройства. Энергия, 1974, с;196 (прототип).