Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06F7/548 

Изобретение относится к автомати|ке и вычислительной технике и может найти применение при аппаратном вычислении элементарных функций.

Известно арифметическое устройство, способное вычислять тригонометрические функции sin .X, cos x,arctg х и arcs in X 1.

Однако для данного устройства характерны сложность и ограниченные функциональные возможности, не позволяющие, например, вычислять гиперболические функции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, позволяющее воспроизводить тригонометрические функции tg х, ctg X, sin X и cos х, которое содержит группу элементов задержки, шесть групп элементов И, блок управления /, суммирующий и вычитающий счетчики , две группы элементов ИЛИ и элементы ИЛИ 2 ,

Недостаток известного устройства ограниченные функциональные возможности. Устройство непригодно для вычисления обратных тригонометрических функций arctg х, arcsin х, агссов х и гиперболических функций th х, sh х, arth X, arsh х.

Цель изобретения - расширение класса решаемых защач за счет возможности дополнительного вычисления функций arctg х, arcsin х, arccos х, th X, sh } arth х и arsh х.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее суммирующий счетчик, три группы элементов И, четыре элемента И и четыре

10 элемента ИЛИ, причем выходы элементов И, второй и третьей групп coeiдинены со входами соответствующих элементов ИЛИ, дополнительно введены два реверсивных счетчика, два

15 сумматора-вычитателя и два триггера, причем выход первого реверсивного счетчика соединен с импульсными входами элементов И первой группы и потенциальными входами элементов И

20 второй группы, импульсные входы которых соединены с выходом суммирующего счетчика и потенциальными входами элементов И первой и третьей групп, импульсные входы элементов И

25 третьей группы соединены с выходом второго реверсивного счетчика , выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых 30 соединены соответственно с прямым

|и инверсным входами первого триггера, выходы первого и второго элементов И соединены с первыми входами соответственно первого и второго импульсных сумматоров-вычитателей, выходы которых подключены ко входам соответственно суммирующего и второго реверсивного счетчиков, вход тактовой частоты преобразователя соединен со вторым входом первого сумматора-вычитателя и первьлм входом третьего элемента И, второй вход которого соеди}.ен с инверсным выходом второго триггера, прямой вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И через четвертый элемент ИЛИ соединены со вторым входом второго сумматора-вычитателя, выход третьего элемента ИЛИ соединен со входом первого реверсивного счетчика, входы первого и второго триггеров соединены с управлякядими входами преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема функционального преобразователя.

Преобразователь содержит реверсивный счетчик 1, суммирующий счетчик 2, реверсивный счетчик 3, группы 4-6 элементов И, импульсные сумма торы- вычи та тел и 7 и 8, элементы 9-12 И, элемент 13 ИЛИ, триггеры 14 и 15, элементы 16-18 ИЛИ. Элементы И, входящие в состав групп 4-6 являются импульсно-потенциальными, что позволяет использовать их для образования двоичных умножителей совместно с потенциальными счетчиками 1-3 .

Счетчик 1, группа 6 элементов И и элемент 18 ИЛИ представляют собой первый двоичный умножитель, управляемый кодом N2(t), записанным в счетчике 2. Средняя частота f следования импульсов на выходе этого умножителя равна

Nc(t).

(1)

6 Nm

где f - входная частота счетчика 1 ,

№п - емкости счетчиков 1-3. Счетчик 3, группа 4 элементов И и элемент 16 ИЛИ образуют второй двоичный умножитель, управляемый кодом счетчика 2. Средняя частота f на выходе его равна

f - f Ni(t)

(2)

f - 6

Nm

или с. учетом (I}

f f NHt) .

(3) 4 1

Счетчик 2, группа 5 элементов И и элемент 17 ИЛИ образуют третий двоичный умножитель, управляемый

кодом NjCt) счетчика 3, причем средняя частота fj на выходе этого умножителя равна

(4)

f5

где fj - входная частота счетчика 2. Режим. Триггеры 14 и 15 находятся в выключенных состояниях (т.е. на прямых выходах присутству т О, на ияверсных - ). В этом случае элементы 10 и 11 И открыты, на вход счетчика 2 поступает только входная частота следования импульсов f, поскольку второй вход

импульсного сумматора-вычитателя 7 отключен, так как элемент 9 И закрыт. На один вход импульсного сумматора-вычитателя 8 поступает частота fj , а на второй вход - частота f. Таким образом, можно записать

:

t f4;

(5) +

I I I I

знаки

или

соответствуют работе в режиме суммирования или вычитания.

Очевидно, что в счетчике 2 нарастает во времени число, равное

Nj(t) . (6)

С учетом (3) и (6), уравнение (5) примет вид (предполагается, что счетчик 3 работает в режиме суммирювания)

fl f;

± (f.t)

- ) (7)

Число в счетчике 1 определяется выражением

t.«

(В)

Если импульсный сумматор-вычитатель 8 работает в режиме, то

(9)

) Nmarth-, Nm

при работе в режиме вьгчитания

Н Nm

H Ul Hmarctg

(10)

где выходное число импульсов.

Режим. Триггер 14 находится в выключенном состоянии, триггер 15 - во включенном, счетчик 3 работает в режиме суммирования. В этом случае

(11)

f.

X J (12)

f2 fx ± f4 где знаки + и - соответствуют работе импульсного сумматора-вычитателя 7 в режиме сложения и вычитания. Уравнение (12) при учете (3 мет вид - Число в счетчике 2 изменяетс соответствии с уравнением ,,H|../-J5:5.,1. Если импульсный сумматор-вычитатель 7 работает в режиме сложения, то NjW-Nmttf feNmЦ5При работе в режиме вычитания Vkx(16 Режим III. Триггер. 14 включен , триггер 15 выключен. Работа устройства описывается уравнениями f, ,(17 fl fs ± f4, (18 или с учетом (3) и (4) NsUl-.Nm Nmtli.t) (19 Закон изменения входной частоты ff; счетчика 3 с учетом (1) и (19) следующий(20) N,W-ixt V xN mtUxtp Число в счетчике 3 описывается уравнением v. «v-k,.,

где NO - число, записанное в счетчике 3 перед началом преобразования, а знаки или, - перед интегРсшом соответствуют работе счетчика 3 в режиме сложения или вычитания соответственно.

Решением уравнения (21) является ,

Закон изменения числа в счетчике 1 описывается выражением

-(23)

иу-Л . Л1, iNN.iUxM

50

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий суммирующий счетчик, три группы элементов И, четыре элемента И и четыре элемента ИЛИ. причем выходы элементов и первой, второй и третьей групп соединены со входами соответствующих элементов ИЛИ, о тличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем дополнительного вычисления функций arctgx , arcsinv , arccosх , thК , shX , arthx и arshv без ycложнения преобразователя, в него введены два реверсивных счетчика, два где знаки + или перед интегралом соответствуют работе счетчика 1 в режиме сложения или вычитания соответственно. Если импульсный сумматор-вычитатель 8 работает в режиме сложения, счетчик 3 в режиме вычитания, а счетчик 1 работает: а) в режиме вычитания. Тогда НДи W arccos -, Nni б) в режиме сложения. В этом случае ) Noarc5in При работе импульсного сумматоравычитателя 8 в режиме вычитания, а счетчиков 1 и 3 в режиме сложения Mt)--Noarsb Применяя старт-стопорные режимы работы, можно использовать устройство для вычисления функций sin x,cos х, sh X, Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом произведено значительное расширение функциональных возможностей благодаря дополнительному введению в устройство аппаратурно простых импульсных,сумматоров-вычитателей, двух реверсивных счетчиков и двух триггеров. Одновременно из состава устройства исключены группа элементов задержки, три группы элементов И, блок управления, вычитающий счетчик и две группы элементов ИЛИ, следовательно, расширение класса решаемых задач произошло без усложнения устройства. Технико-экономический эффект состоит в том, что устройство, реализуя вычисление нескольких различнЕлх функций, позволяет заменить несколько функциональных устройств одним.