Цифровое устройство для извлечения квадратного корня Советский патент 1981 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь вано при создании управлямцих и спе циализированных машин, а также цифровых электроизмерительиых приборов и систем для извлечения квадратного корня из чисел, представленных числ импульсным кодом. По авт. св. 546880 известно ус ройство для извлечения квадратного корня из чисел, представленных числ импульсным кодом,содержащего приемный счетчик и счетчик результата, информационные шлходы которых подключены к соответствующим входам схемы сравнения кодов, триггер, сче ный вход которого является входом устройства, а выход подключен к сче ному входу приемного счетчика, элемент И, управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения кодов, сигнальный вход - со входом устройства, а выход подключен к счетноку входу счетчика результата и к ишне сброса в ноль приемного счетчик а l . Цель изобретения - повышение точ ности и быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены счетчик результата дробной части, распределитель импульсов , три элемента И, два триггера, генератор импульсов, многовходовой элемент И, делитель на пять, блок перезаписи и вычитакядай счетчик, причем информационные выходы первого триггера и приемного счетчика соединены со входами блока перезаписи, выходы которого соеда1нены со входами записи вычитающего счетчика, выход которого подключен ко входу блока перезаписи, к управляющим входам распределителя импульсов многовходового элемента И, а также ко входу установки в единичное состояние второго триггера, первый выход которого подключен к первому входу второго элемейта И, второй вход которого соединен со входсяй Старт, подключенным ко входу установки в ноль приемного счетчика, к управляющему входу третьего элемента Ник первому входу ьшоговходового элемента И, второй вход которого соединен с выходом распределителя импульсов, третий вход с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу приемного счетчика, счетному входу третьего триггера и третьему входу второго

элемента И, выход которого соединен с первым входом делителя на пять, выход которого подключен ко входу вычитающего счетчика и входу установки в единичное состояние третьего триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом второго триггера, выход схемы сравнения кодов подключен к информационному входу третьего элемента И, выход .которого соединен с входом сброса в ноль приемного счетчика и сигнальным входом распределителя импульсов, выходы которого подключены ко входам счетчика результата дробной части.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит счетчик 1 результата, схему 2 сравнения кодов, первый элемент И 3, первый триггер 4, приемный счетчик 5, третий элемент И 6, счетчик 7 результата дробной части, распределитель 8 импульсов, генератор 9 импульсов, блок 10 перезаписи, многовходовой элемент 11 третий триггер 12, четвертый элемент И 13, делитель на пять 14, вычитающий счетчик 15, второй триггер 16 и второй элемент И 17, блок 10 перезаписи выполнен в простейшем случае на двух группах элементов И, одноименые выходы которых объединены между собой по Входам записи триггеров счетчика 15.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии счетчики 1,5 7 и 15 и триггеры 4, 12, 16 сброшены в О, Элемент И 11 закрыт сигналом с выхода счетчика 15 и отсутствием сигнала Старт, Элемент И 13 закрыт а элемент И 17 открыт сигналом с выхода триггера 16, Элемент И 6 закрыт отсутствием сигнала Старт, Как и в известном устройстве, с окончанием поступления число-импульсного кода числа X (Чик X - на чертеже) на вход триггера 4 в счетчике 1 целочисленно части результата зафиксируется значение у -fx корня квадратного из числа X, При этом в триггере 4 и счетчике 5 зафиксируется остаток от извлечения целочисленной части квадратного корня Д X УО Д п° лучения значения дробной части использован алгоритм Герона у ) согласно которому при вычислении значения OTHCXfleHHH()/2Vo дополнительно получают число достоверных разрядов в дробной части, равное числу разрядов в целочисленной части. Поэтому с окончанием занесени числа X от внешнего устройства приходит сигнал Старт, посредством блока 10 перезаписи переписывает из триггера 4 и счетчика 5 ход остатка х - ур в вычитающий счетчик

Ij, а также сбрасывает после перезаписи в ноль счетчик 5 и открглвает элемент И 17 и элемент И 11, вследствие чего импульсы с выхода генератора 9 поступают на вход счетчика 5 и через элементы И 11 и 17 - на вход на пять. С приходом на вход счетчика 15 с выхода делителя на пят д импульсов он переходит в нулевое состояние, вследствие чего на его выходе нуля возникает перепад, который опрокидывает триггер 16 в единичное состояние и переписывает из счетчика 15 в счетчик 15 код остатка от деления числа 5 (х-у) на число у , зафиксированное в счетчие 1, а также подготавливает распределитель 8 к прохождению импульсов с выхода элемета И 6 на вход сотых долей счетчика 7, При получении сотых долей и т,д, корня квадратного числа блок 10 перезаписи переписывает число из счетчика 5 в счетчик 15 таким образом, что состояние первого триггера счетчика 5 записывается в первый триггер счетчика 15, а состояние п-ого триггера счетчика 5 записывается в п-ый триггер счетчика 15, В процессе умножения на 5 остатка х-уд счетчик 1,. схема 2 сравнения кодов, счетчик 5 и элемент И 6 образуют двочиный делитель частоты. При равенстве кэдов в счетчиках 1 и 5 сигнал с выхода схемы 2 сравнения кодов проходит через элемент И 6 на вход распределителя 8 импульсов, а также сбрасывает в ноль счетчик 5, Импульсы с выхода элемента И 6 через распределитель 8 проходят на вход декады десятых долей счетчика 7 результата. Поскольку с выхода элемента И 11 на вход счетчика 5 поступило 5 (x-yj) импульсов, то в первой декаде счетчика 7 зафиксируется целочисленное значение отношения у ent а остаток д, S(x-yo) - у уJот деления зафиксируется в счетчике 5, После прохождения 5 (х-у) импульсов перепад на выходе .счетчика 15 переводит триггер 16 в единичное состояние, вследствие чего элемент И 17 закрывается, а элемент И 13 откроется. От.последовательного -соединения триггера 12 и делителя на пять 14 и при сбрасывании в единичное состойние триггера 12 каждым импульсом с выхода делителя на пять 14 они вместе образуют делитель на девять. Так как код остатка й в счетчике 5 не стирается и одновременно записывается в ;счетчик 15, то к моменту его обнуления на вход счетчика- 15 поступит число импульсов 9 uj/ а с учетом 2. в счетчике 5 имеют число ug импульсов. Поэтому с выхода элемента И 6 на вход декады сотых долей счетчика 7 с выхода распределителя 8 поступает число импульсов, равное целочисленному значению отношения у, . Перепад с выхода нуля счетчика °1.5 подготовит распределитель 8 импуль сов к прохождению импульсов с выход элемента И 6 в декаду тысячных доле счетчика 7, а также перепишет из счетчика 5 в счетчик 15 код числа й lOuj,- . Далее процесс вычисления отношения происходит анало гично уже описанному. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить значения разрядов дробной части квс1дратного корня без умножения подкоренного числа на 10 , что дает возлюжность повысить точность и быстродействие извлечения квадратного корня. Формула изобретения Цифровое устройство для извлечения квадратного корня по авт.св. № 546880, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены счетчик результата дробной части, распределитель импульсов, три элемента И, два триггера, генератор им пульсов, многовходовой элемент И, делитель на пять, блок перезаписи и вычитаюйщй счетчик, причем информационные выходы первого триггера и приемного счетчика соединены со вхо дами блока перезаписи, выходы которого соединены со Входами записи вычитающего счетчика, выход которог подключен ко входу блока перезаписи к управляющим входам распределителя импульсов и многовходового элемента И, а также ко входу установки в единичное состояние второго триггера, первый выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен со входом Старт устройства, подключенным ко входу установки в ноль приекмого счетчика, к управляющему входу третьего элемента И и к первому входу многовходового элемента И, второй вход которого соединен с выходом распределителя импульсов, третий вход с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому входу приеь ного счетчика, счетному входу третьего триггера и третьему входу второго И,выход которого соединен с первым входом делителя на пять, выход которого подключен ко входу вычитающего счетчика и входу установки в единичное состояние третьего триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом второго триггера, выход схемы сравнения кодов подключен к информационному входу третьего элемента И, выход которого соеда1нен со входом сброса в ноль приемного счетчика и сигнальным входом распределителя импульсов, выходы которого подключены к разрядным входам счетчика результата дробной части. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 546880, кя. G 06 F 7/38, 1973, (прототип)о