Устройство для вычисления элементарных функций

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУ БЛИН 9) (И) 2 4 О(51)4 С 06 Г 7 544 БРЕТЕН кий идетельство ССС 06 Г 1/02, 1982 етельство СССР 06 Г 1/02, 1982 етельство СССР 6 Г 1/02, 1974. бласт быть УДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИ(71) Таганрогский радиотехничес институт им. В.Д. Калмыкова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ(57) Изобретение относится к о вычислительной техники и может использовано в специализированных ЭВМдля аппаратурной реализации функциональных зависимостей, Цель изобретения - повынение:точности вычислений.Устройство содержит регистр аргумента, регистр поправок, умножитель,блок памяти значений приращения, блокпамяти опорных значений функции, блокпамяти значений поправок, арифметикологический блок, два регистра общегоназначения, блок микропрограммногоуправления. Принцип работы устройства основан на вычислении элементарныхфункций под управлением микропрограммного блока в соответствии с алгоритмом вычисления этих функций эасчет использования блока памяти опорных значений функций и блок памятизначений поправок. 9 ил.1 12987Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано для аппаратурной реализации функциональных зависимостейв специализированных и универсальныхбыстродействующих цифровых вычислительных машинах.Целью изобретения является повьппе.ние точности вычислений.На фиг, 1 приведена Функциональная схема устройства; на Фиг. 2-9варианты реализации алгоритмов в блоке микропрограммного управления,Устройство содержит (Фиг. 1) регистр 1 аргумента, регистр 2 поправок, умножитель 3, блок 4 памяти значений приращения, блок 5 памяти опорных значений функций, блок б памятизначений поправок, арифметика-логический блок 7, два регистра 8 общего 20назначения, блок 9 микропрограммногоуправления, вход 10 начального адреса, вход 11 занесения начального адреса, вход 12 синхронизации, первуюэ 5и вторую шины 13 и 14 данных (ШД 1 иШД 2),Устройство для вычисления элементарных функций работает под воздействием блока 9. Последовательность управляющих сигналов формируется в соответствии с алгоритмом вычислениязлементарных Функций, Например, функция 1 х формируется по следующемуалгоритму (Фиг.2-5): (1)354 йх 1 4 х я 1 4 бхз-Гх= -1 х, +-х, ( ) + - ( - )где -х, - значение функции 4 х вопорной точке х,; 1/х - значение40функции - в опорной точке хх1 4 ьх зв ( в ) - значение поправки; 4 ьххаприращение Функции,Сигнал, сформированный на выходе 451,1 блока 9, служит для записи аргумента в регистр 1. Сигналы с выхода2.1 презназначены для записи в регистр 2 значения адреса блока б при1вычислении функций -Гх и - соответхвенно, Появление сигналов на выходах3.1 и 3.2 соответствует записи первого и второго сомножителей соответственно в приемные регистры умножителя3. По сигналу 3.3 результат операцииумножения поступает в первую шинуданных. Сигнал 4.1 позволяет выдатьна вторую шину данных значение прира 40 2щения, сформированного в блоке 4,Сигналы 5.1 и 5,2 обеспечивает выдачуинформации, считанноц из блока 5, вовторую или в первую шины данных соответственно Формирование сигнала навыходе б.1 разрешает выдачу информации из блока б в первую шину данных.Сигналы, сформированные на выходах71 и 7.2 блока 9, предназначены длязаписи первого и второго операндов впервый и во второй приемные регистрыблока 7 .соответственно. Комбинацияпотенциалов на выходах 7,3, 7.4, 7.5определяет код операции, выполняемойв блоке 7. Например 7,3, 7.4, 7.50,1, 1 соответствует выполнениюоперации вычитания со сдвигом вправо1(В-А), где В - второй операнц, А -первый операндПо сигналам 7,б, 7,7 результатоперации в блоке 7 поступает во вторую и в первую шины данных соответственно. Потенциал на выходе 8,1 служит для выбора регистра 8, а 8.4обеспечивает запись информации в регистры 8. Сигналы 8,2, 8.3 предназна-.чены для чтения информации из регистров 8 в первую или во вторую шинуданных соответственно,Аргумент х по сигналу 1.1 записывается в регистр 1, Если аргумент хпредставить в следующем виде; х= х(31), х(30), х(29) х(1),х(0),тогда величина хо имеет вид х = х(30),х(29)х(23), х(22).Величина х, является адресом блока5, где хранятся опорные значения1Функций - , -х ; девять старшихоразрядов аргумента х поступают с выхода регистра 1 на адресные входыблока 5.Значение аргумента х поступает свыхода регистра 1 на вход блока 4,который формирует из аргумента хзначение приращения 4 х, Величину4 6 х можно представить в следующемвиде: 4 х =: О, 0000000 ьх(23),ьх(22) Ь х(1), ьх(0), 0,0.По сигналу 5.2 значение функции1- считанное из блока 5, поступаеточерез первую шину данных на первыйвход умножителя 3, а по сигналу 4.1значение 4 йх поступает с выходаблока 4 через вторую шину данных на3 1298740 4второй вход умножителя 3. По сигна- по подготовленному адресу в регистре лам 3,1 и 3.2 значения 1/х и 4 дх 2. Согласно алгоритму величины записываются в приемные регистры ум д, х . 1(4 д х) 1 ( ь х )3Эножителя 3. По сигналу 33 значение хо 2 хо 2 хо4 дх ходимо сложить. Для этого устройство произведенияхс выхода умножителя Аду 7 подготавливается к выполнениюо3 через шину 13 поступает на вход операции Сложение с накоплением по регистра 2 и на вход регистра 8, Если 73, 7.4, 7,5 (1,1,0), Поскольку4 дх первое слагаемое складывается с сопроизведение представить в виде О держимым внутреннего регистра блокахо4 ьх 7, то все его регистры предваритель= О, 00000000 р (22), р(21) но обнуляются. Для этого органиэуетар(1), р(0), то по сигналу 2.1 в ре- ся дополнительная команда Обнуление гистр 2 запишется число регистров АЛУ" 7.3, 7.4, 7.5 (0,0,0),15 которая выполняется перед,с накопС 2;: д х: р (22), р (21) р (15), лением.окоторое служит адресом блока б, где1 4 ьхгхранятся значения поправок - ( )20хаПо сигналу 8.4 в регистр 8 с адресом,равным нулю (8. 1 = 0), запишется зна 4 дхчение произведения . По сигналамо 258,2 и 8.3 из регистров с нулевым ад 4 дхресом произведение поступаетхочерез шины 13 и 14 на первый и второйвходы умножителя 3; по сигналам 3.14 дхи 3.2 величина записывается во 4 ьхего регистры. Произведение ( )опо сигналу 3.3 поступает на первыйвход блока 7 через шину 13. Блок 7подготовлен к выполнению операции- (В-А) сигналами 7.3, 7.4, 7.5 = О,1, 1. По сигналу 7, 1 в первый приемныйрегистр блока 7, который соответству ет операнду А, заносится число4 дх( ), по сигналу 7.2 во второй прихоемный регистр, который соответствуетоперанду В, заносится ноль. Результат 45,операции на блоке 7 имеет вид1 4 дх г 1-- ( )и по сигналу 7,7 по 2 х,ступает на вход регистра 8 по шине13, В результате выполненных операций 50в регистре 8 с адресом "ноль" хранит 4 ыхся значение а в регистре 8 сх,адресом единица" записано число1 4 ьх г 1 55-- ( ). Значение поправки2 х- ( ) можно получить иэ блока 61 4 дхха. По сигналу б.1 значение поправкиз- (2 х) считанное иэ блоков по Эоступает на первый вход блока 7 по шине 13, а по сигналу 7.1 значение 1 4 дхв ( ) запишется в регистр блока 7.хоНа блоке 7 выполняется операция1 4 дх 10 + ( ) , затем по сигналу. 8.2оинформация, считанная из регистра 8с адресом "единица" (8,1 = 1)с 4 дх- в ( - ) , поступает через шинухо13 на первый вход блока 7 и по сигналу 7.1 записывается в регистр блока7, при этом на блоке 7 выполняется11 1 4 дх1 4 дхоперация- ( - ) -- ( - ) . Да 2 х, 2 х,лее по сигналу 8.2 производится счи 4 дхтываниеиз регистра 8 с адресомха"ноль" (8, 1 = 0). Результат операциина х блока 7о1(4 д х ) 1(4 д х ) 4 д х2 хо 2 ха хопо сигналу 7.7 поступает на первыйвход умножителя 3 по шине 13. Значение опорной величины функции тхо,считанное из блока 5 по сигналу 5.1,поступает через шину 14 на второйвход умножителя 3. Сигналы 3.1 и 3,2обеспечивают запись в регистры умножителя соответственно величин АЛ 1 и1 х, . Результат операции умножения.1 х, А.1 по сигналу 3.3 поступает напервый вход (блокподготовлен квыполнению операции "Сложение" 7.3,7,4, 7,5 = 1, 0,0)а величина "Гх,считывается из блока 5 и по сигналу12987 1 х = -1 х + 1 х А 1 Л 1 5,1 поступает на второй вход блока 7. Результат операции умножения 1 х, АЕУ и вели ина чх по сигналам 7,1 и .2озаписываются в регистры блока 7. Согласно выражению (1) на АЛУ 7 выполня ется операция Суммирование". В результате имеем следующее:,Величина Гх по 7.7 через ШД 1 поступает на вход регистра 8, а по сигналу 8,4 -х запишется в регистр 8 с адресом 8.1 = О.Время работы (г. ) блочного процесРсора при вычислении функции -Гх по приведенной микропрограмме можно записать в следующем виде:-е20Гчгде ь, - длительность одного такта.Интервал изменения аргумента х лежит в пределах 0,25х с 1. Точ-ыность вычисления Функции -х равна 2 , 25 причем аргумент может бытЬ представлен как в фиксированном, так и в плавающем Формате, при этом порядок числа должен быть четным числом. Например, если х представить в виде х=х 2, З 0Р где х - мантисса р - порядок, значенне Гх = х 2 = 2 ее,Гх - 1Устройство для вычисления элементарных функций обладает широкими функциональными возможностями, Оно поэ 35 воляет вычислять элементарные фунции:1- вхп х, созх, агсзхп х и другие, Х алгоритмы вычисления которых можно реализовать на приведенной структуРе, 40 Например, алгоритм вычисления функции 1/х имеет вид (см. Фиг. 6-9)+ 2(2 -- )х Время работы блочного процессора привычислении функции 1/х= 64 С,.Диапазон изменения аргумента 0,25 с хс 1. Точность вычисления функции 1/хравна 2 . Операцию деления можновыполнять через функцию 1/х. Формула изобретения 55 Устройство для вычисления элементарных функций, содержащее регистр аргумента, регистр поправок, блок 40 6памяти опорных значений функции, блокпамяти значений поправок, умножитепьи арифметико-логический блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности вычислений,в него введены блок памяти значенийприращения, два регистра общего назначения и блок микропрограммного управления, информационный вход регистра аргумента подключен через первуюшину данных к входу аргумента устройства, выход умножителя подключенчерез первую шину данных к информационному входу регистра поправок,к входу первого операнда арифметикологического блока и к информационйомувходу первого регистра общего назначения и к входу регистра аргумента,выход которого подключен к адресномувходу блока памяти значений приращения, а выход старших разрядов регист 1ра аргумента подключен к адресномувходу блока опорных значений функции,выход регистра поправок подключен кадресному входу блока памяти поправок, выход которого через первую шинуданных подключен ко входу первогооперанда арифметико-логического блока, выход блока памяти значений приращения подключен через вторую шинуданных к входу второго сомножителя умножителя, выход первого регистраобщего назначения подключен черезпервую шину данных к входу первогосомножителя умножителя, выход блокапамяти опорных значений функции подключен через вторую шину данных квходу второго операнда арифметикологического блока и к входу первогосомножителя умножителя, выход второго регистра общего назначения черезвторую шину данных подключен к входупервого операнда арифметико-логического блока и к входу второго сомножителя умножителя, выход арифметикологического бпока подключен черезвторую шину данных к информационномувхопу второго регистра общего назначения, к входу второго сомножителяумножителя и к входу первого операнда арифметико-логического блока, входзаписи регистра аргумента, вход записи регистра поправок, входы разрешения выдачи данных блока памяти значений приращения и блока памяти значений поправок, входы разрешения выдачи в первую и во вторую шины данныхблока опорных значений функции, входы7 1298740 8разрешения записи первого и второго вого и второго регистров общего насомножителей и выдачи результата ум- значения подключены к соответствуюножителя, входы разрешения записи щим выходам блока микропрограммного первого и второго операндов, разре- управления, входы начального. адреса, шения выдачи в первую и вторую шины 5 занесения начального адреса и синданных и кода операции арифметико- хронизации которого . являютсян логического устройства, входы разре- одноименными входами устроистшения записи и разрешения выдачи пер- ва.