Устройство для вычисления синуса и косинуса угла Советский патент 1981 года по МПК G06F7/548 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СИНУСА И КОСИНУСА УГЛА

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в специализированной вычислительный аппаратуре в условиях быстропротекающих вычислительных процессов высокой точности.

Известно устройство для вычисления синуса и косинуса угла, содержащее счетчик угловых дискрет,.двоичные умножители, синусный и косинусный регистры. Принцип формирования кодов основан на связи между функциями синуса и, косинуса, а именно на том, что интеграл одной функции равен другой функции 1 .

Недостатком указанного устройства является ограниченное быстродействие, та как состояния регистров определяются количеством импульсов, поступивших на счетчик.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для вычисления синуса и косинуса угла, выраженного в двоичном коде. В этом устройстве х разрядов, представляющих значение угла 6, выводится с разрешением i 9 на информационных входах регистра. На х. выходах этого регистра появляются

(-цягтяття V о т ст-гт/ -о - о tj птгоитлз

X выходов регистра связаны с помощью инверсной разрядной схемл, обла дающей двумя устойчивыми состояниями, с X входами постоянной памяти. На у выходах постоянной памяти в зависимости от состояния инверсной разрядной схемы появляется либо значение синуса9 , либо синус угла, разряды значения которого инвертированы относительно разрядов значения (б-Л), т.е. угла (Т/а-9 ). Устройство предназначено для почти одновременного определения синуса или косинуса угла в , значение которого выражено в цифровой форме 2.

Недостатком известного устройства для вычисления синуса и косинуса угла, выраженного в двоичном коде, является ограниченное быстродействие, обусловленное наличием постоянного запоминающего устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для вычисления сит нуса и косинуса угла, содержащее ре-. гистр и коммутатор кодов угла, входы которого соединены с (п-2)-ыми :младшими разрядами регистра, где п-развведены дешифратор кодов угла, де1иифратор октантов, шифратор кодов синуса и косинуса, дешифратор знака и коммутатор кодов синуса и косинуса, причем выход коммутатора, кодов угла через дешифратор кодов угла-подключен ко входу шифратора кодов сиjyca и косинуса, выходы синуса и ко:;инуса которого .подключены соответст енно к первому и второму входам коммутатора кодов синуса и косинуса, первый и второй управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора октантов, входы которого соединены с выходами трех старших разрядов регистра, выходы двух старших разрядов которого соединены со входами дешифратора знака, выходы которого являются выходами знака устройства,а выходы коммутатора кодов синуса и косинуса являются выходами кодов функций устройства.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регистр 1, комутатор 2 кодов угла, дешифратор 3 кодов угла, шифратор 4 кодов синуса и косинуса, коммутатор 5 кодов синуса и косинуса, дешифратор б знака и дешифратор 7 октантов.

Устройство работает следующим образом.

На. вход регистра для вычисления снуса и косинуса поступает двоичный код угла. Коммутатор 2 кодов .угла переключает на общий выход с 1-ого по (п-2)-ой разряды прямого и обратного кодов угла . Признаком подключения прямого кода является О в ()ом разряде кода угла, а признаком подключения обратного кода - логическая 1 в этом разряде. Прямой или обратный КОД угла с выхода коммутатора 2 поступает на дешифратор 3, преобразующий двоичный код в позиционный с количеством шин, равным количеству участков дискретизации функции синуса и косинуса на интервале 0-45°. Шифратор 4 представляет собой комбинационную схему, состоящую из двух блоков элементов ИЛИ. На первом выходе шифратора 4 за счет синтеза входных сигналов обеспечивается формирование двоичного параллелного кода синуса, а на втором - формрование кода косинуса углов, лежащих в пределах 0-45°.

а выхода шифратора 4 коды синуса и кс синуса углов первого октанта поступают на коммутатор 5, имеющий два канала, каждый из которых содержит элементы 2И-ИЛИ, число которых равно Числу разрядов формируемого кода. На первые входы первых элементов И каждго разряда поступает код с первого выхода шифратора, а на первые входы вторых элементов И - код со второго выхода шифратора элементов. На вторые входы элементов И подаются сигналы управления с дешифратора 7 октантов. Ко входу дешифратора октантов подключены три старших разряда кода угла. Они несут информацию о - номере октанта, в котором находится угол, значение синуса и косинуса которого необходимо вычислить.

Восемь выходов дешифратора 7 объединены в группы по четыре элемента

- ИЛИ. Первый элемент ИЛИ объединяет дешифрованные сигналы 1, 4/5 5, 8-ого октантов, второй - 2, 3, 6, 7-ого октантов. С выходов элементов ИЛИ дешифратора 7 сигналы поступают на управляющие входы коммутатора 5 кодов,

5 Так как шифратор 4 формирует коды синуса и косинуса только для углов 0-45, то вычисление значений функции для углов вне первого октанта осуществляется приведением их к

0 значениям первого октанта в соответствии с выражениями

(3rici-s)(3r/a-t-9j| sin(:ir-o;| iein )(j,jr/a-0)( эл-л4е)/ |s-(n(ijr-Q)|;(1)

COS-j5-ln(jr/Q-9}| l5,n (TO+0)jr|COS(J-9)(jr-vg)U HSin{3Jr/a-9)|rlSin(i,jr/l49)|.|co5()l ,

(2J

где 9 - угол, лежащий в предела)

0-45.

Так, вычисление синуса и косинуса угла второго октанта происходит следующим образом. Двоичный код угла с выхода регистра 1 поступает на

коммутатор 2, Так как во втором октанте (п-2)-ой разряд кода угла име- ВТ значение логической , то на дешифратор 3 поступает обратный код угла. На одНом из выходов дешифратора 3 появляется сигнал, который проходит на входы шифратора 4, Сформированные коды поступают на коммутатор 5. В соответствии с выражениями (1) и (2) на выход канала синуса коммутатора 5 передается код с выхода соответствующего шифратора, а на выход канала косинуса - код с другого выхода шифратора 4. На одном выходе коммутатора кодов формируется параллельный двоичный код, соответствующий абсолютному значению функции синуса, на другом выходе - код, соответствующий абсолютному значению функции косинуса. Вычисление значений функции синуса и косинуса для

углов других октантов происходит аналогично в соответствии с выражениями (1) и (2) .

Дешифратор б знака представляет собой дещифратор, на вход которого

поступают два старших разряда кода угла.Дешифрированныесостояния первого и BTopo.ro квадрантов объединяются элементом ИЛИ и формируется знак Sin .Дешифрированные состояния первого и четвертого квадрантов служат признаком знака функции cos0. Сигналы знака функции синуса и косинус поступают на выход устройства. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить одновременно значения синуса и косинуса уг ла, а также сигналы знака этих функ ций . Вычисление значения синуса и косинуса осуществляется с помоцью комбинационной схемы, что позволяет существенно увеличить быстродействи устройства. Известное устройство содержит по тоянное запоминающее устройство, ци о считывания информации которого со тавляет 1,5-2 МКС. В предлагаемом устройстве время вычисления значени синуса и косинуса с момента поступления кода угла в регистр составляет не более 0,1 МКС. Точность вычисления зависит от количества разрядов сформированных кодов синуса и ко синуса и не имеет существенных ограничений . Простота реализации, высокие надежность, точность и быстродействие позволяют широко использовать предла гаемое устройство в специализированной вычислительной аппаратуре в усло виях быстропротекающих вычислительны процессов. Формула изобретения Устройство для вычисления синуса и косинуса угла,содержащее регистр и коммутатор кодов угла, входы которого соединены с (п-2)-ыми младшими разрядами регистра, где п -; разрядность аргумента,о т п ич а юще е с я тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены дешифратор кодов угла, дешифратор октантов, шифратор кодов синуса и косинуса, дешифратор знака и коммутатор кодов синуса и косинуса, причем выход коммутатора кодов угла через дешифратор кодов угла подключен ко входу шифратора кодов синуса и косинуса, выходы синуса и косинуса которого подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора кодов синуса и косинуса, первый и управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора октантов, входы которого соединены с выходами трех старших разрядов регистра, выходы двух старших разрядов которого соединены со входами дешифратора зцака, выходы которого являются выходами знака устройства, а выходы коммутатора кодов синуса и косинуса являются выходами кодов функций устройства. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе ,1. Воронов А.А. и др. Цифровые аналоги для систем автоматического управления. I960, с.117. . 2. Патент .Франции №2175237, кл, G-Об F 7/00, опублик. 1,973 (прототип) .

Код yua 1/

ft-2

лл Знак cosB

n