Делительно-множительное устройство Советский патент 1981 года по МПК G06F7/70 

(54) ДЕЛИТЕЛЬНО-МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-i зовано в стохастических вычислительных машинах и устройствах.

,Известно устройство стохастического типа, содержащее генератор псевдослучайньк чисел, два блока сравнения, первые входы которых подключены к выходу счетчика результата и входу счетчика делителя, ключевой, элемент, входы которого подключены к выходам счетчика результата и счетчика делителя {.

Недостатком указанного устройства является то, что для получения высокой точности вычисления необходимо произвести большое число испытаний.

Известно также устройство содержащее генератор псевдослучайных чисел, два блока сравнения, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выходы блоков сравнения подключены к первым входам четвертого и пятого ключевых элементов соответственно, при этом выход четвертого ключевого злемента подключен ко входу счетчика результата, выход которого подключен к .первому входу

третьего ключевого элемента, дополнительный счетчик делителя, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход - ко вторым входам четвертого и пятого ключевых эло ентов, счетчик делителя, первый вход которого подключен ко второму входу устройства, а выход - ко вторсяну входу третьего ключевого элемента,

10 выход которого является выходом устройства. Данное устройство обеспечивает более высокую точность вычисч ления за счет снижения автокорреляции в выходных потоках результатов 15 сравнения 2.

Недостатком этого устройства является то, что в случае, если делимое А больше делителя s ,оно не обеспечивает достаточной точности вычис20ления пропорции вида Т П (D

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее блок управления,

25 генератор псевдослучайных чисел,два блока сравнения, первые выxojф которых объединены и подключены к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выходы первого и второго блоков сравнения подключены к первым

входам четвертого и пятого ключевого элементов соответственно, при этом выход четвертого ключевогоэлемента подключен ко входу счетчика результата, выход которого подключаем к первому входу третьего ключевого элемента, первый счетчик делителя, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход - ко вторым входам четвертого и пятого ключевых элементов, второй счетчик делителя, первый вход которого подключен ко второму входу устройства, а выход - ко второму входу третьего ключевого элемента, выход которого является выходом устройства, вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены с третьим и четвертым входом устройства соответственно. Данное устройство обеспечивает повышенную точность вычисления в случае ,если делимое х больше делителя у либо повышение быстродействия в случае если в нем предусмотрено повторение числа испытаний К Z раз

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие

Цель изобретения - увеличение быстродействия при заданной точности Поставленная цель достигается тем что делительно-множителькое устройство, содержащее генератор импульсов генератор псевдослучайных чисел, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, блок задания кода делимого, блок задания кода делителя, первый и второй блоки сравнения, первые группы входов которых соединены с выходами соответственно блока задания кода делимого и блока задания кода делителя, а вторые группы входов подключены к выходам генератора псевдослучайных чисел, первый и второй ключевые элементы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, первый счетчик делителя, вход которого соединен с выходом генераторагимпульсов, а выход подключен ко. вторым входам первого и второго ключевых элементов, счетчик результата, счетный вход которого сюединен с выходом первого ключевого элемента, третий ключевой эламент, первый вход которого соединен с выходом счетчика результата, а выход является выходом устройства, блок формирования сигнала пуска, триггер, нулевой вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала пуста, четвертый ключевой элемент, выход которого соединен с единичным входом триггера, пятый и ыестой ключевые элементы, первые входы которых подключены к выходу второго ключевого элемента, а вторые входы соединены соответственно с нулевым и единичным выходами триггера, второй счетчик делителя, вход которого

соединен с выходом пятого ключевого элемента, первый элемент ИЛИ, первы вход которого соединен с выходом втрого счетчика делителя, а второй вх с выходом шестого ключевого элемента, третий счетчик делителя, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход со вторым входом третьего ключевого элемента. Формирователь импульсов, вход которого соединен с единичным выходом триггера, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с выходом блока формирователя сигнала пуска, а выход с установочным входом счетчика результата, блок задания кода сомножителя, блок элементов И, rpsnna входов которого соединена с выходами блока задания кода сомножителя, устновочный вход - с выходом второго элемента ИЛИ, а выходы - с установоными входами третьего счетчика делителя, дополнительно содержит первый и второй элементы И, первые вйоды которых подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, а выходы - соответственно с первым и вторым входами четвертого ключевого элемента.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 блоки сравнения; третий 3, первый 4, второй 5, четвертый 6, пятый 7 и шестой 8 ключевые элементы, генератор 9 псевдослучайных чисел, триггер 10, второй счетчик 11 делителя, первый элемент ИЛИ 12,третий счетчик 13 делителя, счетчик 14 результата,первый счетчик 15 делителя, блок 16 формирования сигнала пуска, формирователь 17 импульсов,второй элемент ИЛИ 18,блок 19 задания кода делимо го, блок 2) задания кода делителя,генератор 21 импульсов,блок /задания кода сомножителя блок 23 эле- ментов И, первый 24 и второй 25 элементы И.

Выход генератора 21 импульсов подключен ко входам генератора 9 псевдослучайных чисел,первого счетчика 15 делителя, первого 24 и второго 25 элементов И. Выходы блоков 19 и 20

5 кодов делимого и делителя соединены с первыми группами входовсоответственно первого 1 и второго 2 блоков сравнения, вторые группы входов которых соединены с выходами генератора 9 псевдослучайных чисел, а выходы со входами соответственно первого ключевого элемента 4 и первого элемента И 24 или второго ключевого элемента 5 и второго элемента И 25. Вторые входы

2 первого 4 и второго 5 ключевых элементов соединены с выходом первого счетчика 15 делителя. Выход первого ключевого элемента 4 соединен со счет ным .входом счетчика 14 результата, выход которого через третий ключевой элемент 3 подключен к выходу устройства. Выходы первого 24 и второго 25 элементов И подключены соответственно к первому и второму входам четвертого ключевого элемента б, выход которого соединен с единичным входом триггера 10,

Выход блока 16 формирования сигнала пуска соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 18 и нулевым входом триггера 10, единичный выход которого соединен со вторым входом шестого ключевого элемента 8 и через формирователь 17 импульсов - со вторым входом второго элемента ИЛИ 18. Выход второго элемента ИЛИ 18 соединен с установочным входом счетчика 14 результата исправляющим входом блока 25 элементов И. Выход второго ключевого элемента 5 соединен со входами пятого 7 и шестого 8 ключевых элементов., выходы которых соединены соответственно через второй счетчик 11 делителя и непосредственно со вхСдами первого элемента ИЛИ 12. Выход первого элемента ИЛИ 12 соединен со счетным входом третьего счетчика 13 делителя, выход которого соединен со вторым входом третьего ключевого элемента 3. Выходы блока 22 задания кода сомножителя соединены с группой входов блока 23 элементов И, выходы которого соединены с установочными входами третьего счетчика 13 делителя.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 21 импульсов импульсы юпорной частоты поступают на вход генератора 9 псевдослучайных чисел и на вход первого счетчика 15 делителя. Блоки 19 и 20 заания кодов делимого и делителя заают коды чисел х и у, которые посупают на входы блоков 1 и 2 сравнения соответственно. Блок 22 задания кода сомножителя задает код числа Z который поступает на группу вхоов блока 23 элементов И. Второй счетчик 11 делителя имеет коэффициент пересчета равный К (задается исходя из условия достижения требуемой точности, , обычно К«10) . При поаче сигнала пуска с блока 16 устройство устанавливается в исходное полоение. Триггер 10 и счетчик 14 результата устанавливаются в нуль, а в третьем счетчике 13 делителя (сигналом, поступающим через первый элеент ИЛИ 18 на блок 23) записывается код числа.

Импульсы опорной частоты задают в генераторе 9 псевдослучайных чисел се новые числа, которые в блоках 1

и 2 сравнения сравниваются с делимым X и делителем у. С первого счетчика 15 делителя- подаются на ключевые элемев1ты 4 и 5 импульсы тактовой частоты с целью снижения автокорреляции в выходных потоках результатов сравнения. С выхода генератора 21 импульсов импульсы опорной частоты поступают на входы первого и второго элементов И 24 и 25 с целью повышения скорости получения результатов срав

0 нения.

Результаты сравнения с первого и второго элементов И 24 и 25 поступают на четвертый ключевой элемент б. Кроме того, со второго ключевого эле5мента 5 результат сравнения поступает на ключевые элементы 7 и 8. На четвертом ключевом элементе 6 проверяется выполнение условия . Так как сигнал на выходе ключевого элемента 6 появляется только при нали0чии сигнала на его входе, соединенном с выходом элемента И 25, и отсутствии сигнала на другом его входе, то этот сигнал однозначно определяет момерт времени t, когда согласно фор5мулам

I

ГО-,

если R X

X

(2)

X 1, если R.x го,

если R; у

Y (3) и. если 1

D

R.

числа, получаемые слугдечайной выборкой из множества и 0,1...2 -1 , X И у - являются К-разрядными

двоичными числами, т.е.

5 1, 1, у 1, а Х{. О, т.е. .,

Сигнал о выполнении данного условия поступает на триггер 10, который

0 этим сигналом устанавливается в единичное состояние. С нулевого выхода триггера 10 сигнал поступает на пятый ключевой элемент 7 с момента пуска устройства до момента времени t, когда появляется сигнал, что .

5 Заметим, что сигнал на выходе ключевого элемента 6 может и не возникнуть, если xjiy. Импульсы с выхода ключевого элемента 7 поступают на второй счетчик 11 делителя, коэффициент пе0ресчета которого равен К, т.е. каждый К-ый импульс, пришедший на вход второго счетчика 11 делителя переполняет его, а на его выходе возникает импульс, поступающий через элемент

5 ИЛИ 12 на третий счетчик 13 делителя Таким образом, если , на счетчик 13 /поступают импульсы с выхода второго ключевого элемента 5, число которых уменьшено в К раз по сравнению

0 с выражением (1).

Как уже отмечено, если через t тактов (t среднее ) на выходе ключевого элемента 6 появляется i сигнал, который переключает триггер 10 в единичное состояние. При этом

5 открытвается для пЕ охождения сигналов с выхода ключевого элемента 5 ключевой элемент 8 и закрывается ключевой элемент 7. Перепад потенциала на единичном выходе триггера 10 формируется формирователем 17 импульсов в импульс, который (ПРОХОД через элемент ИЛИ 18, устанавливает счетчики 14 и 13 в исходное положение. После этогсз на третьем сче чике 13 делителя подсчитываются импульсы, сформированные на ключевом элементе 5 согласно выражению (1). Счетчик 14 результата подсчитывает число единиц в потоке результата сравнения делимого до тех пор пока в третьем счетчике 13 делителя не наберется Z единиц в случае, если , либо пока в счетчиках 11 и l3 не наберется K-Z единиц в случае если , После подсчета Z либо KZ единиц третий счетчик .13 делителявырабатывает импульс, открывающий ключевой элемент 3 для выдачи резул тата вычисления (1). Положительный эффект предлагаемо го устройства по сравнению.с извест ным состоит в повышении скорости вы числейия пропорции (1) при в случае, если в известном устройстве время вычисления равно .j.nPOT 1 -J. 1- tjjp ф M .т i --W/iJ-CM « N - число тактов со счетчика; - период импульсов формируемых на выходе счетчика число тактов, необходимых (в среднем) для определения соотношения х и V. в предлагаемом- устройстве при х времявычисления пропорции (1) следующеет - г + .адш , „, где t-cf,- L-TO; СР- Я т коэффициент деления счетчи ка -15; TQ - период следования импульсо с генератора импульсов. Сокращение времени вычисления AT Г LT(A-1) Формула изобретения Деглительно-множительнса уст|ройст во содержащее генератор импульсов, генератор псевдослучайных чисел, вх которого соединен с выходом генератору импульсов, блок задания кода делимого, блок задания кода делителя, первьгй и второй блоки сравнения первые группы входов которых соединены с выходами соответственно блок задания кода делимого и блока задания кода делителя а вторые группы входов подключены к выходам генератора псевдослучайных чисел, первый и второй ключевые элементы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого.и второго блоков сравнения, первый счетчик делителя, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен Ко вторым входам первого и второго ключевых элементов, счетчик результата, счетный вход которого соединен с выходом первого ключевого элемента, третий ключевой элемент, первый вход которого соединен с выходом счетчика результата, а выход является выходом устройства, блок формирования сигнала пуска, триггер,- нулевой вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала пуска, четвертый ключевой элемент, выход которого соединен с . единичным входом триггера, пятый и шестой ключевые элементы, первые входы которых.подключены к выходу второго ключево.го элемента, а вторые входы соединены соответственно с нулевым и единичным выходами триггера, второй счетчик делителя, вход которого соединен с выходом пятого ключевого элемента, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика делителя, а второй вход - с выходом шестого ключевого элемента, третий счетчик делителя, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - со вторым входом третьего ключевого элемента, формирователь импульсов, вход которого соединен с единичньш выходом триггера, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вх.од - с выходом блока формирования сигнала пуска, а выход - с установочным входом счет- чика результата, блок задания кода сомножителя, блок элементов И, группа входов которого соединена с выходами блока задания кода сомножителя, установочный вход - с выходом второго элемента ИЛИ, а выходы - с установочными входами третьего счетчика делителя, о т л и ч. а ю « е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно содержит первый и второй элементы И, первые входы .которых подключены к выходу генератора импyльcoiэ, вторые входы соедин ны с выходами соответственно первого и второго .блоков сравнения, а/ выходы - соответственно с первым и вторым входами четвертого ключево-го элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ,№320810, кл. G Об F 7/38, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР 544962, кл. G Об F 15/36, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке .2832171/24,кл.О 06 F 15/36, 29.10.79 (прототип).