Устройство для вычисления показательных функций Советский патент 1982 года по МПК G06F7/556 

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть использовано при построении управляющих и специализированных вычислительных машин, калькуляторов, функциональных преобразователей, логарифматоров, измерителей звукового давления, измерителей мощности звука и другой электронной аппаратуры.

Известно устройство для возведения в степень, содержащее логические элементы, генератор импульсов, регистр и счетчик 1 .

Недостатком известного устройства является низкая точность вычисления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, элемент И,.триггер, счетчик результата, дешифратор и регистр, вход и выход которого соединены соответственно с входом аргумента устройства и входом дешифратора, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера и выходом момента окончания вычисления устройства,-вход счетчика результата соединен с выходом элемента И, вход установки в единицу триггера соединен с. входом пуска устройства 2.

Однако известному устройству присуща недостаточная точность вычисления.

Цель изобретения - повышение точности .

Поставленная цель достигается тем,

10 что в устройство, содержащее генератор импульсов, элемент И, триггер, счетчик результата, дешифратор и регистр, вход и выход которого соединены соответственно с входом аргумента

15 устройства и входом дешифратора, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера и выходом момента окончания вычисле2Qния устройства, вход счетчика результата соединен с выходом элемента И, вход установки в единицу триггера соединен с входом пуска устройства, до. полнительно введены управляемый дели25 тель частоты, импульсный вычитатель, импульсный сумматор и схема сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика результата, выходом парап лельного кода результата устройства .и .

30 первым входом импульсного вычитателя, второй вход которого соединен с пыходом управляемого делителя час тоты и первым входом импульсного су матора, второй вход и выход которог соединены соответственно с выходом и myльc oгo вычитателя .и вторым вхо дом схемы ср авнения, выход которой соединен с входом установки в нуль триггера, выход элемента И соединен со счетн1а1М входом управляемого дели теля частоты, управляющий вход кото pot соединен с выходом дешифратора выход число-импульсного кода резул тата устройства соединен с выходом элемента И. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство для вычисления показательных функций содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, триггер 3, регистр 4, дешифратор 5, счетчик б результата, вычитатель 7 иглпульсный, сумматор 8 импульсный, схему 9 сравнения, делитель 10 частоты- управляемый. Рассмотрим работу устройства на примере вычисления значения 10 . Сущность работы устройства заключается в следующем. Для вычисления значения числа N Ю , где X - целое число, исход ную последовательность импульсов, следующих с частотой (, , делят по частоте в 10раз с момента времени t-, . В общем случае можно считать t 0. В результате деления формируется вспомогательная последо вательность импульсов с частотой следования fo-i fn /10 Полученную вспомогательную последовательность импульсов вычитают из исходной в течение интервала времени at. В результате в конце интерна ла времени ut получают число импуль сов, определяемое выражением N, Cfo - ,) дг Затем к результату вычитания добавл кт десять импульсов. N, -н и прекращают счет и процесс деления частоты следования исходной последо вательности импульсов в момент врем ни t равенства интегральных значений преобразованной последовательности импульсов и исходной последов тельности за интервал времени д1 t J -t ,т.е. при ,1t. гЧ j() iFj(.(4) t.t1 Вычисляя левую и правую части выражения (4) , получим (о -fo)dt + 1,0 fp4t (5) Откуда 10 (или fo-it. 10), a 4t Поскольку результат вычисления N получают путем подсчета числа счетных импульсов частоты fo (т.е. исходной последовательности импульсов) за интервал времени л1 , то с учетом (б) N fo- lO ... (7) Работа устройства заключается в следующем. На первый вход элемента И 2 с выхода генератора 1 импульсов по- , -етупают импульсы с частотой следования 0 . В момент времени t, т.е. в момент пуска устройства, триггер 3 переводится в состояние единицы, при котором разрешается прохождение импульсов частоты fg на выход элемента И 2. С выхода элемента И 2 на выход число-импульсного кода устройства, входы счетчика б результата и делителя 10 поступает исходная последовательность импульсов частоты (, . В регистр 4 предварительно записывается двоично-десятичный код числа х-1, где X - показатель степени. В результате дешифрации кода -.исла х-1 с помощью дешифратора 5 на управляющий вхрр делителя 10 частоты поступают потенциалы, устанавливающие коэффициент деления делителя частоты, равные для каждого каскада делителя единице при нулевом потенциале или десяти при единичном потенциале. В результате на входы вычитателя 7 и сумматора 8 поступают импульсы с частотой следования, определяемой из (1). В течение времени, например,at 1 гЯ -а момент окончания процесса вычисления, в счетчике б результата запишется число NOI (8) а в вычитателе 7 - число, определяемое из (2). В сумматор 8 поступит число импульсов f 0-1 t В результате суммирования чисел (2) и (9) на вход схемы 9 сравнения с выхода сумматора 8 поступит код числа, определяемого (3), который может йлть залисан в виде Na N н- NOI За время &t на вход схемы 9 сравнения поступит с выходов счетчика б результата код числа,, определяемого С8). В момент времени t т.е. при равенстве кодов чисел (3) и (8) (о - foi)it + f.t fg.At (11 на выходе схемы 9 сравнения формиру ется импульс, устанавливающий триггер 3 в нулевое состояние. Поступле ние импульсов на выход элемента И 2 прекращается. Момент времени t равенства кодов чисел (3) и (8) определяет конец интервала времени л1 ti - t . Из выражения (11) видно, что равенство кодов чисел (3) и (8) удовлетворяется . Интервал времени 4t может быть определен из выражений (6) или (9) No7 10 10 . 10 Следовательно, число, записанное в счеТчик б результата импульсов за время At , равно 10 toX N N01 foo- -В отличие от прототипа в предложенном техническом решении повышение точности достигнуто за счет исключения методологической погрешности вычисления значения Ю , обусловленной использованием приближенных методов вычисления на основе полиномов. Повышение точности в предлагаемом устройстве достигаете за счет введения новой совокупности и последовательности операций преобразования частоты следования импульсовj направленных на высокоточное определение интервала времени, необходимого для получения требуемого результа та вычисления числа N Ю , Предложенная совокупность и после ховательность операций обеспечивает не только формирование параллельного кода числа N, но и число-импульсный код этого числа, а также пропорциональный ему временной интервал. Формула изобретения Устройство для вычисления показательных функций, содержащее генератор импульсов, элемент И, триггер, счетчик результата, дешифратор и регистр, вход и выход которого соединены соответственно с входом аргумента устройства и входом дешифратора, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера и выходом момента окончания вычисления устройства, вход счетчика результата соединен с выходом элемента И, вход установки в единицу триггера соединен с входом пуска устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены управляемый делитель частоты, импульсный сумматор и схема сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика результата, выходом параллельного кода результата устройства и первым входом импульсного вычитателя, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты и первым входом импульсного сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом импуЯьсного вычитателя и вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с входом установки в нуль триггера, выход элемента И соединен со счетным входом управляемого делителя частоты, управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, выход число-импульсного кода результата устройства соединен с выходом элемента И. Источники , принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 587467, кл.С Об F 7/552, 1978. 1. Авторское свидетельство СССР ;634273, кл.С 06 F 7/552, 1978 (прототип).