Устройство для вычисления функций вида у=ах @ и у= @ Советский патент 1981 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройст вам для вычисления элементарных функ ций и , где а - параметр функции; X - ее аргумент, методом моделирования аппроксимирующих функций, и может найти применение в дис кретной автоматике, цифровой измерительной технике и специализированных вычислителях. Известно устройство для воспроизведения функции , содержащее генератор импульсов, вентили, делители и счетчики аргумента, элементы И, ИЛИ, двоичный умножитель и линию Зсщержки, соединенную входом со входом устройства, а выходом - с выходо делителя частоты участковff, .Недостаток данного устройства невозможность вычисления и воспроизведения функций и однов ременно и с высокой точностью. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ус ройство, содержащее делитель участка аппроксимации, счетчик участков аппроксимации, дешифратор, запоминающее устройство, группу вентилей, вто рой вход которой через делитель аргумента соединен со входом устройства, а вход делителя участка аппроксисации через схему ИЛИ подключен к выходу устройства 23. Недостат си указанного устройства состоят в неоптимальных аппаратных затратах, а также ограниченных функциональных возможностях, не позволяющих воспроизводить функции и у 1Й5 5одновременно и с высокой точностью. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет одновремешюго вычисления функций вида и Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, ключ, делитель участка аппроксимации, делитель аргумента, счетчик, счетчик аргумента, счетчик числа участков, дешифратор, блок памяти, группу элементов И и первый элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен со входом ключа, разрещающий вход которого является входом запуска устройства, выход ключа соединен со входами делителя участков аппроксимации, счетчика управляемого делителя и делителя аргумента, выход которого подключен ко входу счетчика аргумента.

выход делителя участка аппроксимации подключен через счетчик числа участков и дешифратор ко входу блока памяти, выходы которого подключены к первым входам элементов И группы, вторые входы которых соединены соответственно с выходами разрядов счетчика управляемого делителя, выходы элементов И группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, дополнительно введены реверсивный счетчик (функций, два сумматора, схема сравнения, два блока умножения, два элемента И и второй элемент ИЛИ, причем выход счетчика аргумента соединен с первыми входами сумматоров, вторые входы которых соединены с .выходом реверсивного счетчика функции, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выходы сумма-торов соединены со входами соответствующих блоков умножения, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И и являются выходами устройства, вторые входы элементов И являются входами згщания режима устройства, выходы элементов И соединены со входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу дешифратора нуля, выходы которого соединены соответственно с упраляющими входами реверсивного счетчика функции, сумматоров и запрещающим входом ключа.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, вход 3 запуска устройства, делитель 4 участка аппросимации , счетчик 5 числа участков, дешифратор б, блок 7 памяти, счетчик 8 управляемого делителя, группу 9 элементов И, элемент ИЛИ 10, делител 11 аргумента, счетчик 12 аргумента, реверсивный счетчик 13 функции, сумматоры 14 и 15, блоки 16 и 17 умножения, элементы И 18 и 19, элемент 20 ИЛИ, дешифратор 21 нуля, выходы 22 и 23 устройства, входы 24 и 25 управления и вход 26 запрета ключа.

Устройство реализует кусочно-линейную аппроксимацию функций, знаЧение угловых коэффициентов которой записаны в блоке 7 памяти. Аппроксимация выполняется с постоянным шагом ДХ. причем весь отрезок аппроксимации о, XY разбит на m равных участков

д х- WI стройство работает следуквдим образом.,

При пода,че сигнала на разрешающий вход 3 отпирается ключ 2 и импульсы с выхода генератора 1 поступают на входы делителей 4 и 11 и на вход счетчика 8 управляемого делителя.

Для вычисления и воспроизведения функций У| ах и (/c( одновременно и при оптимальных аппаратурных

затратах предлагается вослроизводить .новую функцию y.f(x в новой системе координат хОу, образованной поворотом осей Ох и Оу прямоугольной декартовой системы координат хОу на угол . В этом случае функции у, ах и симметричны относительно оси абцисс Ох, т.е. , причем коэффициенты наклона аппроксимирующих отрезков одной из функции в ново прямоугольной системе координат у - записаны в блоке 7 памяти.

Воспользовавшись известными формулами перевода из одной системы координат в другую, образованную поворотом осей

С05а(+у, S i По(. , с о sot.-x , S i п об у где х - угол поворота осей, легко можно показать, что . Та как угол поворота осей 05 и Оу определен и равен о(.45О, у) имеет вид

У if -yi +4i2ax . Через делитель 11 аргумента числоимпульсный эквивалент переменной х поступает на счетчик 12 аргумента, коэ)фициент пересчета которого равен , где )Г - фактор дискретности представления переменной х. Через делитель 4, определяющий длину участка аппроксимации, .коэффициент деления Ki, которого равен

. К j( .

где Ку - коэффициент деления делителя 11 аргумента,определяющего дискретность представления X,

импульсы поступают в счетчик 5 числа участков аппроксимации, полное число состояний которого равно m. Выход счетчика 5 через дешифратор 5 управлет блоком 7 памяти, задающий угол наклона аппроксимирующих отрезков функции у„ f(x) по второму входу групы 9 элементов И., на первый вход ее поступают импульсы со счетчика 8 управляемого делителя. Число импульсов, равное приращению функции д уд на VI-OM участке аппроксимаций с выхода группы 9 элементов И через первый элемент ИЛИ 10 поступает в реверсивный счетчик 13 функции. При этом с выхода счетчика 12 аргумента на первые входы . первого и второго сумматоров-вычитателей14 и 15 поступает код аргумента х , а на вторые входы сумматоров-вычитателей 14 и 15 поступает код величины аппроксимируемой функции ;,(x.И . На выходе блока 16 умножения, включенного на выходе первого сумматора-вычитателя 14, имеется значение аргумента X функции у. ах, а на выходе второго блока 17 умножения, включенного на выходе второго сумматора-вычитателя 15 - значение самой функции уу ах , Для перехода из прямоугольной системы координат хО воспользуемся соотношением s i n с6 .. sind-+y cosot, так как угол , то s i nc coset и в этом случае ссротношения ДОД аргумента и масой функции у ах имею вид fx(x-y) (х+у-) При вычислении и воспроизведении функции у. ах на разрешающий вход 24 первого элемента И 18 подается единичный управляюций сигнал, тогда как на управляющий вход, 25 второго элемента И 19 - нулевой управляквдий сигнал. В этом случае на первом выходе 22 устройства имеется значение аргумента х вычисляемой функции, а на втором выходе 23 устройства - зн чение самой вычисляемой функции в кодово-импульсной форме.Пр этом код аргумента с выхода блока 1 умножения через первый 18 и второй 20 элементы ИЛИ поступает на дешифр тор 21 нуля, который выдает управляющие сигналы на реверсивный счетчик 13 функции, на первый и второй сумматоры-вычитатели 14 и 15 и на запрещающий вход 26 ключа 2. Нетрудно показать, что точка пересечения и у 1Штмеет координату . Когда код аргумен та X равен Xf , с первого выхода дешифратора 21 поступает управляющи сигнал на запрещающий вход 26 ключа 2 и .работа устройства прекращается. воспроизведении функции У2 Wo необходимо подать единичный управляющий сигнал на разрешающий вход 25 второго элемента И 19, а на разрешающий вход 24 первого элемента И 18 - нулевой управляющий сигнал. В этом случае на первом выходе 22 устройства имеется значение вычисляемой функции , а на втором выходе 23 устройства - значение аргумента х вычисляемой функции у кодово-импульсной форме. « Блоки 16 и 17 умножения производят умножение кодов аргумента х и функции f(x)Ha постоянное число тГ2/2 в соответствии с выражением (1) .. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно вычислять значения функций у ах- и достаточной точностью и при оптимальных аппаратурных затратах, что позволяет применять его для аппаратного вычисления квадратного корня и возведения в квсщрат заданного аргумента в специализирован.ных вычислительных устройствах и машинах, а также в дискретной автоматике и цифровой измерительной технике. Формула изобретения Устройство для вычисления функций вида и )(/а,содерх.аШ:е& генератор импульсов, ключ, делитель узастка аппроксимации, делитель аргумента, счетчик, счетчик аргумента, счетчик числа участков,дешифратор,блок памяти,группу элементов И и первый элементили, причем выход генератора импульсов соединен со входом ключа, разрешающий вход которого является входом запуска устройства, выход ключа соединен со входами делителя участков аппроксимации, счетчика управляемого делителя и делителя аргумента, выход которого подключен ко входу счетчика аргумента, выход делителя участка аппроксимации подключен через счетчик числа участков и дешифратор ко входу блока памяти, выходы которого подключены к первым входам элементов И группы, вторые входы которых соединены соответственно с вых.рдами разрядов счетчика управляемого делителя, выходы элементов И группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного вычисления функций и у в него введены реверсивный счетчик функций, два сумматора, схема сравнения, два блока умножения, двеГ элемента И и второй элемент ИЛИ, причем выход счетчика аргумента соединен с первыми входами сумматоров, вторые входы которллх соединены с выходом реверсивного счетчика функции, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выходы- сумматоров соединены со входами соответствующих блоков умножения, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И и являются выходами устройства, вторые входы элементов И являются входами задания режима устройства, выходы элементов И соединены со входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу дешифратора нуля, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами реверсивного счетчика функции, сумматоров и запрещающим входом ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 487398, кл. G Об G 7/20, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 376778, кл. G Об G 7/26, 1973 (прототип).

г- ЕН1Ь-1