Устройство для вычисления логарифмов Советский патент 1981 года по МПК G06F7/556 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЛОГАРИФМОВ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах и устройствах автоматики. Известно цифровое логарифмирующее устройство tH, использующее метод проб и оценок. Однако реализация тре бует больших аппаратурных затрат и не обеспечивает достаточно высокого быстродействия, так как операция логарифмирования производится в многотактовом режиме и Требует значительного числа элементов памяти. Наиболее близким решением по технической сущности к изобретению явля.ется устройство, содержащее вход ной запоминающий регистр, сдвигающий регистр, дешифратор, элементы И, мат риц сопротивлений с ключами, множительное устройствЬ 2 . Такое логарифмир 1бщее устройство сложно в реализации, имеет значитель ный объем аппаратуры и неДостаточно высокое быстродействие. изобретения является уменьВ ение бъема аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержгицем вычислитель мантиссы, шифратор харак теристики и блок выделения старшего разряда, содержащий j3eMb элементов И-НЕ, причем выход элемента И-НЕ, (,3,...7) соединен с входами j-x элементов И-НЕ (,2,...1-1), последний вход k-ro элемента И-НЕ (,2,.. .7) является входом (.)-ro разряда аргумента устройства, выход каждого элемента И-НЕ является соответствующим выходом бЛока выделения старшего разряда и подключен к соответствующему входу шифратора характеристики, вычислитель мантиссы выполнен в виде трех мультиплексоров, причем первый, второй и третий выходы шифратора характеристики соединены с соответствующими управляющими входами каждого мультиплексора, информационные входы с первого по седьмой мультиплексора соединены соответственно с первого по седьмой входами разрядов аргумента устройства, информационные входы с второго по седьмой второго мультиплексора соединены соответственно с первого по шестой входами разрядов аргумента устройства, информационные входы с третьего по седьмой третьего мультиплексора соединены соответственно с первого по пятый входами разрядов

аргумента устройства/ выходы мультиплексора являются выходами мантиссы устройства, выходы шифратора характеристики являются выходами характеристики устройства.

Блок-схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит блок выделения старшего разряда, содержащий элементы И 1, шифратор 2,характеристики и мультиплексоры 3.

Устройство работает следующим образом.

Известно, ,что любое двоичное число может быть представлено в виде

И),

где ,2,

.,n - показатели степеней разрядов кода числа N;

п - показатель степени старшего разряда числа N; о{.к весовой коэффи- i

циент соответствующего двоичного разряда числа (О либо 1). Прологарифмировав (1), получим:

Чг --n.eog ,.eog-,,...

k-0

4

).

(2)

...cL, 2.И

Таким образом, показатель степени старшего значащего разряда числа N , представленного в двоичном коде, численно равен характеристике , и для вычисления характеристики достаточно выделить старший разряд двоичного числа,и показатель степени п, соответствуювщй этому разряду, представить в .двоичном коде. В данном устройстве эту операцию выполняет блок выделения старшего разряда 1 и шифратор характеристики 2.

Для вычисления мантиссы логарифма в устройстве используется приближеиное выражение

ivi-. ( которое верно с точностью до трех -, разрядов. Из выражения (3) ви.дно, что для получения приближенного значения мантиссы достаточно выделить козффицйенты оЦ,., (у,п и проссумировать с весами -J/Z, 1/4 и-Jto соответственно. Эта операция в предлагаемом устройстве осуществляется тремя мультиплексорами, управляемыми кодом характеристики по ад«ресным входам. Если схема выделения старшего разряда выделяет п-й разряд, то три мультиплексора выделяют |п-1, п-2, п-3, разряды, которым приписываются Becaifi, -JM соответ ственно. Для вычисления логарифма с точностью до третьего знака после запятой при минимальных аппаратурных затратах оптимальное число мультиплексоров в устройстве - три.

Устройство имеет небольшой объем аппаратуры и обеспечивает высокое быстродействие,- которое определяется только временем задержки микросхем.

Формула изобретения

Устройство для вычисления логарифмов, содержащее вычислитель мгпг-- тиссы, шифратор характеристики и блок выделения старшего разряда, содержащий семь элементов И-НЕ, причем , выход 1-го элемента И-НБ ,3,...

7) соединен с входами j-x элементов И-НЕ (,2,...i-1), последний вход k-ro элемента И-НЕ (,2,...7) является входом {k+l)-ro разряда аргумента устройства, выход каждого элемента И-НЕ является соответствующим выходом блока выделения cTapiuero разряда и подключен к соответственному входу шифратора характеристики, отл.и чающее с я тем,

что, с целью уменьшения объема аппаратурных затрат в нем, вычислитель мантиссы выполнен в виде tpex мультиплексоров, причем первый, второй и третий выходы шифратора характеристики соединены с соответствующими

управлякяцими входами каждого мультиплексора, информационные входы с первого по седьмой первого мультиплексора соединены соответственно с первым по седьмой входами разрядов аргумента устройства, информационные входы с второго по седьмой второго мультиплексора соединены соответственно с первого по шестой входами разрядов устройства, информационные входы с

третьего по седьмой третьего мультиплексора соединены соответственно с первого по пятый входами разрядов аргумента устройства, выхода мультиплексора являются выходами

мантиссы устройства, выходы шифратора характеристики являются выходгши характеристики устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

If 462768, кл. G 06 F 7/38,1975 (прототип) .