Устройство для вычисления логарифмов чисел,представленных число-импульсным кодом Советский патент 1982 года по МПК G06F7/556 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЛОГАРИФМОВ ЧИСЕЛ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫМ КОДОМ

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известно устройство для вычисления логарифмов, содержащее два счетчика, реверсивный счетчик, сдвигающий регистр, два триггера, три c)iteмы И, группу схем И, генератор тактовых импульсов, управляемый делитель, дешифратор, умножитель tU .

Недостатком устройства является низкая точность вычисления логарифма числа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое устройство для вычисления логарифмов чисел, представленных число-импульсным кодом, содержащее первый и второй счетчики, двоичный умножитель и первый элемент ИЛИ, причем выхольг первого и второго счетчиков подключены соответственно к первой и второй группам входов двоичного умножителя .

Недостатком этого устройства является невысокая точность вычисления.

Цель изобретения - повышение точности вычисления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления логарифмов чисел, представленных числоимпульсным кодом, введен третий счетчик, сдвигающий регистр, генератор импульсов, m элементов И, где m «Оразрядность первого и второго счетчиков, (m-l) триггеров, (т-2) элементов ИЛИ и блок управления, содержащий три элемента И, три элемента задержки, дЪа триггера и элемент ИЛИ,

IS причем в блоке управления первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, первому входу элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и входом второго элемен39та задержки, выход которой подключен ко второму входу элемента ИЛИ и через третий элемент задержки ко второму входу первого триггера и первым входам второго триггера и третьего элемента И, выход второго элемента И подключен ко второму входу второго триггера, инверсный выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И блока управления соединены с выходом двоичного умножителя , выходы элемента ИЛИ и первого элемента задержки блока управления подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам первого счетчика, выход генератора импульсов соединен со входом сдвигающего регистра, m выходов которого соединены с первыми входами m элементов И, выход старшего разряда сдвигающего регистра соединен со вхо дом второго счетчика и входом останова генератора импульсов, m выходов первого счетчика подключены ко вторым входам m элементов И, йходы перв го элементэ ИЛИ соединены с выходом первого элемента И и выходом первого триггера, выход первого элемента ИШ соединен с входом третьего счетчика первый вход i-ro элемента ИЛИ, где .i 2,...(m-1), соединен с выходом i-ro элемента И, второй вход i-ro элемента ИЛИ соединен с выходом i-ro триггера, выход i-ro элемента ИЛИ соединен со входом Ci+l)-ro триггера вход (m-l)-ro триггера соединен с выходом т-го элемента И, выходы триг геров и третьего счетчика соединены с выходами устройства. На чертеже представлена блок-схе ма устройства для m 4. Устройство содержит генератор t импульсов, триггеры 2-, элементы ИЛИ 57, элементы И 8-11, сдвигающи регистр 12, сметчики 13-15 двоичны умножитель 16, вход 17 устройства, блок 18 управления. Устройство работает следующим об разом. Генератор 1 работает в режиме ге нерации импульсов после прихода импульса на запускающий вход, связанный с входом 17, и прекращает генер цию импульсов после поступления импульса на его вход останова, связан 4 ный с выходом сдвигающего регистра 12. Двоичный умножитель 16 функционирует согласно формуле Ni4 Tf NrtT где Ni - число в счетчике Н; N,jg - число в счетчике 15; N. - коэффициент пересчета счетчика I и 15; К - количество импульсов с выхода двоичного умножителя 16 при заполнении счетчика I от О до N при фиксированном значении в счетчике 15Такое же количество импульсов с выхода двоичного умножителя К % поступает и при другом варианте заполнения: в счетчике 1 фиксированое значение Щ, а код в счетчике. 15 изменяется от О до числа N .Триггеры 2-4 и счетчик 13 являются счетчиком результата, причем триггер 2 - разряд 2 счетчика результата, триггер 3 - разряд 2, триггер k - разряд 2 , первый триггер счетчика 13 разряд 2 и т.д. Блок 18 управления предназначендля управления реверсивным счетчиком 1А по сигналам с выхода двоичного умножителя 16 и, функционирует следующим образом. При поступлении на его вход импульса с выхода двоичного умножителя 16, с выхода блока 18, управления на вычитающий вход счетчика 1 поступает импульс; с минимальной задержкой относительно этого импульса с другого выхода блока управления поступает импульс на суммирующий вход счетчика Н. Если при этом с выхода двоичного умножителя 16 на вход блока управления вновь поступает импульс, то с выхода блока управления на вычитающий вход счетчика поступает один импульс (содержимое счетчика уменьшается на единицу). Если на вход блока импульс не поступает, то с выхода блока управления на вычитающий вход счетчика I поступает два импульса. Работу устройства без потери общности, рассмотрим на примере вычис16НИЯ 6 in(N + А) , причем примем f. .Л 8; N - количество импульсов число-импульсного кода. В исходном состоянии в ячейку первого разряда сдвигающего регистра 12 вводится 1, во вто рой, третий, четвертый и пятый разряды этого регистра, связанные соответственно с элементами И 11, 10, 9 и 8, вводятся О. В счетчик результата (триггер и счетчик 13), вводится число , для рассматриваемого примера k п 8 б 2,079 133. 8 счетчик 1 и 1 вводятся числа U и так, чтобы 64, Для рассматриваемо го примера примем Nцf 8. По начальной установке генератор 1. остановлен. На вход 17 поступает первый импульс число-импульсного кода, этот импульс поступает на вход гене ратора 1 и запускает его. Импульсы с выхода- генератора поступают на та тирующий вход регистра 12, построен ного по кольцевой схеме, т.е. 1 последовательно появляется на выходах 2-5 разрядов регистра по каждому сдвигающему импульсу генератора ,и по пятому импульсу генератора 1. Сигнал 1 с выхода пятого разряда регистра 12 поступает в первый разряд этого регистра, устанавливая в нем 1, и на вход останова генератора 1, останавливая генератор. Так как сигнал 1 последовательно дает разрешения на элементы И 11, 10, 9 и 8, а на вторых входах этих элементов присутствуют сигналы с выходов триггеров счетчика 14 (соответственно разряды 2° ,2 ,2 ,2) , то последовательно поступающие с выходов элементов И на счетные входы триггеров 2-4 и счетчика 13 сигналы, прибавляют к числу в счетчике резуль тата число из счётчика 14, Для расематриваемого примера к числу 133 в счетчике результата прибавится число 8 из счетчика 14, Действительно, двоичный код числа 8, записанный младшими разрядами вперед, - 0001, т,е, импульс с выхода элемента И 8 (при появлении на втором входе элемента 8 сигнала 1 с выхода пятого разряда регистра 12) поступает через элемент ИЛИ 7 на счетный вход Счетчика 13. а первый триггер этого счетчика, как указывалось выше, есть разряд 2 счетчика результата. Таким образом, в счетчике результата код числа 133 + 8 141, 64 In (1+8) 64 In 9 ,197 140,6. Результат верный (с заданной точностью 1 младшего разряда). Как отмечалось выше, импульс с выхода сдвигающего регистра 12 поступает на вход останова генератора 1. Кроме того, этот импульс поступает на вход счетчика 15, вызывая появление импульса на выходе двоичного умножителя 16. Функционирование блока 18 описано выше. Для рассматриваемого примера появление импульса на входе счетчика 15 и запись в счетчик 15 1 вызовет появление сигнала 1 на выходе двоичного умножителя 16, так как срабатывает элемент И в двоичном умножителе, входы которого связаны с последним триггером счетчика 1 (разряд 2 находится в 1) и первым триггером счетчика 15 (разряд 2 был в О, стал в 1). Импульс с выхода двоичного умножителя 16 поступает на вход блока 18 управления, с выхода которого на вычитающий вход счетчика U поступает импульс, и с минимальной задержкои относительно этого импульса с выхода блока управления,связанном с вычитающим входом счетчика 1, также формируется импульс. Для рассматриваемого примера это вызывает появление импульса на выходе двоичного умножителя 16, и по этому импульсу, поступившему на вход блока 18 управления, на выходе блока управления, связанном с вычитающим входом счетчика 14, появляется один импульс. Число в счетчике l4 становится разным 8-1+1-1 7. До следующего импульса на входе 17 в устройстве состояние элементов не меняется, При поступлении следующего импульса на вход 17 (второго по счету) запускается генератор, и, в описанной выше последовательности, число из счетчика 14 приоавляется к числу в счетчике результата. Для рассматриваемого примера: 141+7 148, Реальное значение 147,2. При поступлении третьего импульса на вход 17 в счетчик результата добавляется число Ny 6. Значение числа в счетчике результата 148+6 154. Проверка: 64- In (3+8) 64 Ы П 64 . 2,39 153,4. Так как после третьего импульса, поступившего в счетчик 15, импульса на выходе двоичного умножителя 16 не . 79 будет, то блок 18 управления не выдает никаких импульсов на своих выходах. В счетчике 1 останется число 6. . Далее поступает k-i импульс на вход 17 в счетчике р взультата будет число IS 6 160 ( In 12 159.0), а в счетчике IVостанется число 6-1 + 1-2, после пятого импульса в счетчике результата будет число 160 4- i 16 (а 64 fn 13 I6i,l) и т.д. , На рассмотренном выше примере видно, что логарифм числа вычисляется с заданной точностью. Этот результат можно обобщить. Действитель но, из соотношения (1) и принципа функционирования блока 18 управлени следует, что - Nfr, К const, (2) .так как увеличение М вызывает уменьшение именно для сохранения соотношения (2). Тогда.число в счетчике результата N Н„.й.(М)М.В..-..™ Приняв Nrn К В (3) может записать 1 В.ЬгА-ьВ-ZЕсли учесть, 1 (приращение число-импульсного кода), получаем 1 Npai-e enA |fH iN uenA.||j Npev-a- nA fe-I S м А )«& :впА епы-епА -8 enN где N - число, представленное число импульсным кодом. Итак, в счетчике результата с тр буемой точностью получаем величину Npea В €п N, причем в отличие от прототипа коэ)н| ициент В может прини мать практически любые значения, в то время как в прототипе В - коэффициент пересчета двоичного счетчика - может принимать только значени равные целым степеням числа 2. Например, в предлагаемом устройстве можно вычислять Npe| 10000 In что очень удобно при индикации результата (сдвиг запятой при индика ции позволит индицировать значение логарифма с коэффициентом В 1). А чтобы получить В 10000, можно во пользовать соотношением (3) К 10000 2 -К Я: 25639 998. Относительная погрешность задания числа В при этом равна 0,0016. В прототипе же для,изменения коэффициента при вычисленном логарифме число-импульсного кода требуется подавать результат на блок умножения, что приводит к потере быстродействия или точности. Формула изобретения Устройство для вычисления логарифмов чисел,представленных числоимпульсным коДом, содержащее первый и второй счетчики, двоичный умножитель и первый элемент ИЛИ, причем еыходы. первого и второго счетчиков подключены соответственно к первой и второй группам входов двоичного умножителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий счетчик, сдвигающий регистр, генератор импульсов, т элементов И, где m разрядность первого и второго счетчиков, (т-1) триггеров, (т-2) элементов ИЛИ и блок управления, содержащий три элемента И, три элемента задержки, два триггера и элемент ИЛИ, причем в блоке управления первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, первому входу элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и входом второго элемента задержки, выход которой подключен ко второму входу элемента ИЛИ и через третий элемент задержки ко второму входу первого триггера и первым входам второго триггера итретьего элемента И, выход второго элемента И подключен ко второму входу второго триггера, инверсный выход которого соединен со вtopым входом третьего элемента И, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И блока управления соединены с выходом двоичного умножителя,выходы элемента ИЛИ и первого элемента задержки блока управления подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам первого счетчика, выход генератора импульс 1в

991

соединен с входом сдвигающего регистра, m выходов которого соединены с первыми входами m элементов И, выкод старшего разряда сдвигающего регистра соединен со входом второго счетчика и входом останова генератора импульсов, тл выходов первого счетчика подключены ко вторым входам m элементов И, входы первого элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента И и выходом первого триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом третьего счетчика, первый вход i-ro элемента ИЛИ, где i 2,...S(m-1), соединен с вы310

ходом i-ro элемента И, второй вход i-ro элемента ИЛИ соединен с выходом i-ro триггера, выход i-ro элемента ИЛИ соединен со входом (i+1)-ro триггера, вход i,m-1)-ro триггера соединен с выходом т-го элемента И, выходы триггеров и третьего счетчика соединены с выходами устройства. Источники информации,

принятые, во внимание при экспертизе

(прототип).