Универсальный цифровой преобразователь координат

Соеа СоввтскккСоцквлкстнчвскккРвслублнк АВТО РС ИДЕТЕЛЬСТВУ) Яоло льное к авт. санд-ву 22) Заявлено 280480 (21) 2950295/18-24 М. К О 06 54 ем заявкн с лрнсоед еударстаалай канктет СССР о делан изабретеккй я еткрытяй,8 ата олублнковання олнсан Ф.Евдокимов, Б,К.Крыжный, П,А,Та Н.П,Тимошенко и И.Е.Цыгановск 2) Авторы изобретения кой С 1 лектродинамики АН Украин онструкторское технологи металлофизики АН Украинс Институт и Опытно инст итут(7) Заявител еское бюро ой ССР-"54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬКООРДИНАТ Йзобрет ение относится к автома= тике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах и системах, предназначенных для обработки информации, представленной в виде координат.Известен цифровой преобразователь координат, выполняющий поворот прямоугольных координат на плоскости и преобразование прямоугольных координат в полярные и содержащий сум" матор адреса, элемент И, блок постоянной памяти, группу элементов И-ИЛИ, регистр адреса, блок управления, задающий генератор, а также два блока вычисления координат, каждый из которых состоит из сумматора коорди" нат, элемента И, элемента И-ИЛИ; элемента ИЛИ и регистра координат 0 3Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой вычислитель координат вектора, содержащий два регистра, четы" ре сумматора, четыре умножителя, два сдвигателя, два блока эблок управления и дешифНедостатками известныщевателей являются невысодействие и ограниченныеные возможности,Цель изобретения - увеличениебыстродействия при одновременном рас.ширении функциональных возможностей.Поставленная цель достигаетсяо тем, что в универсальный цифровойпреобразователь координат, содержащий дешифратор, два регистра, трисумматора, три умножителя, сдвига"тель и блок управления, введены два15. регистра, три группы элементов И-НЕ,блок вычисления обратной величины,блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блокпамяти зон, блок выбора коэффициентов, блок анализа знака и три буферных блока, причем первые выходы бу-ферных блоков соединены с информационными входами соответственно первого,второго и третьего регистров1: агсйяМ Х ся в регистр 49 Очередность записи результатов умножения, суммирования и т.д. в регистры буферных блоков 1 - 3 устанавливается блоком 23 управления,19 92470проводится суммирование соот ветст"венно Х+И: х; у +И: У;1 + ь 1х. Результаты суммирования х, м, М записываются в регистры соответственно 3 1, 40 и 49.Второй цикл. На выходах мультиплексоров 32, 41, 50 и на выходе бло.ка 19 памяти зон присутствуют числаиз й единиц.Мультиплексоры 33, 42 и 51 про" 10пускают на выход соответственно хг,ч и 1, которые записываются в регистры соответственно 7 - 9. Далеена выходы мультиплексоров .33, 42и 51 поступают числа соответственноО, В и Р, а на выходах групп элементов И-НЕ 10 - 12 присутствуютчисла соответственно Х , У и ь .В умножителях 13 - 15 осуществляется умножение соответственно П хщВ У, Р., результаты которого,пройдя через мультиплексоры соответственно 25, 34 и 43, записываются врегистры соответственно 36, 27 и 45.Третий цикл. Аналогичным образомпроизводит ся умножение 1.Х, И У,С т., результаты которого записываются в регистры соответственно 48,37 29Четвертый цикл, Производится умножение А к, 5 У, й ., ре:рльтаты которого записываются в регистрысоответственно 30, 38 и 46.Пятый цикл. Аналогично 1 такту,в сумматорах 4 - 6 осуществляетсясуммирование соответственно В у ++С ., Э Ф +И У, Р У + Рх, результаты которого записываются в регистры соответственно 26, 35 и 44,Шестой цикл. В сумматорах 4 - 6осуществляется суммирование соответЮственно (ВУ + С 7.,) + АХ = Х 1+ 3 у = 2., результаты которого эа"писываются в регистры соответственно 7, 36 и "5Преобразование из трехмерной пря"моугольной системы координат в сфе"рическую.В регистры 28 и 37 заносится координата У, а в регистры 37 и 46соответственно . и х . Координаты У,2 и х поступают по,входам соответ"ственно 55 - 57. Для предотвращенияпереполнения разрядной сетки при .вы"числении х+ У"- + х и Х + Ут. О.Мкоординаты Ч, х, Х умножаем на масштабный коэффициент 2, для чего врегистрах соответственно 28 и 47,1 2037, 46 осуществляется сдвиг влево на один разряд. Преобразование сос- ТОИТ Из ПЯТИ ЦИКЛОВюПервый цикл. На выходах мультиплексора 51 присутствует, к, который записывают в регистр 9. Далее на выходе этого же мультиплексора появляется м, после чего обе координаты х и У записываются в сдвигатель 16, После этого в устройстве осуществляется параллельно два процесса.В сдвигателе 16, выполненном на основе сдвиговых регистров, проводится взаимная нормализация координат м и укоторая заключается в одновременном сдвиге координат Х и у влево до появления единицы в старшем разряде координаты Х, После окончания взаимной нормализации осуществляется сдвиг у на 8 разрядов вправо, что соответствует умножению на масштабный коэффициент 2 , которое проводится для предотвращения переполнения разрядной сетки при вычислении функции Таким образом, диапазон аргумента функции О = агсйцпредставляется как 0 4 )(1,В умножителях 13 - 15 осуществляется вышеописанным образом умножение соответственно 33 =. У ;1- 1 =Х Х = Х, результаты которого записываются соответственно в регистры 27, 36, 451 31, .40, 49 и 26, 35, 44. Далее в сумматорах 4 - 6 вы;- шеописанным способом проводится суммирование х- + Ув результат которого записывают . в регистры 29, 38 и 47. После этого в сумматорах 4 - 6 проводится суммирование (,Х"- + Р) + Р, результат которого записывают в регистры 26 и 35. Нормализованную вышеописанным способом координату у записывают в регистр 48, а нормализованный к поступает в блок 17 обратной величины, который реализован на матрице сумматоров. С выхода блока 17 обратной .1величины вличинаХзаписывает"ЗО Формула изобретения Универсальный циФровой преобразователь координат, содержащий де 2392470Одновременно умножаем со 5 Ч со 5 Я;5)п Ч со 5 Я еПятый цикл. Одновременно умножа-.ем г (соЧ со 59); г(5 пЧ со 50)г 5 пОБлок анализа выполняет следующиеоперации:)дп х 59 п(со 5 Ч)х)дп(со 0)5 9 п У9 и (51 п Ч ) 5 9 п (со 0)59 п 2 = 59 и (5)пО) е ЮОстальные координатные преобразования 2, 5 и 6 являются частнымислучаями координатных преобразованийсоответственно 1, 3 и 4,Эффективность изобретения заклю" 1чается в расширении функциональныхвозможностей. Так, если в устройстве-прототипе реализован один видкоординатных преобразований (поворот вектора на плоскости), то пред" 26лагаемое устройство реализует шестьвидов координатных преобразований,Кроме того повышается быстро"действие устройства. Сравним длительность выполнения операции поворота вектора на плоскости на угол б1в описанном устройстве 1 Тп) и в устИройстве-прототипе (Т и):Тп = бур+71:, 4 ая+Зумю+1 одТй = п(йс+Ьг+Соп+С с),где йспз - время записи в регистр;время обращения к блокупамяти;время выполнения сумми"рования; 3время выполнения умножения;1 е- период импульсов генерато"ра импульсов сдвига;время задержки сигнала влогических элементах,При изменении разрядности п) опе.рандов в диапазоне от шести до двадцати и при использовании в устройстве-прототипе параллельного сдвигателл выигрыш по быстродействию от.применения предлагаемого устройстваизменяется в диапазоне соответственно от к = 1,3 до Ъ = 1,9,Предлагаемое устройство характеризуется по сравнению с прототипомсущественно меньшей скоростью роставремени работы от разрядности операндовв.24 шифраторф два рисра ра три умножителя блок управления и сдвигатель, о т л и ч а ю щ и й " с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него .введены два регистра, три группу элементов И"НЕ, блок вычисления обратной величины, блок элементов ИСКЛЮЧАОЦЕЕ ИЛИ, блок памяти зон, блок выбора коэффициен" ов, блок анализа знака и три буерных блока, причем первые выходы буферных блоков соединены с информационными входами соответственно первого, второго и третьего регистров и с первыми входами соответственно первого, второго и третьего сум" маторов, вторые входы которых соединены с вторыми выходами соответствующих буферных блоков, выходы сумматоров соединены с первыми входами соответствующих буферных блоков, выходы первого, второго и третьего регистров соединены с информационными входами элементов И-НЕ соответствующих групп, выходы элементов И-НЕ которых соединены с первыми входами соответствующих умножителей, вторые входы которых соединены с вторыми выходами соответствующих буферныхт блоков, третьи входы умножителей соединены с первыми выходами соответствующих буферных блоков, первые выходы умножителей соединены с соответ" ствующими входами блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые выходы умножителей соединены с вторыми, третьими и четвертыми входами каждого буФерного блока, выход блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом блока управления первым управляющим входом блока выбора коэффициензав и с информационным вхо" дом четвертого регистра, выход которого соединен с первым информационным входом дешифратора и с информационным входом блока выбора коэффициентов, второй управляющии вход которого соединен с первым выходом блока управления .и адресным входом . дешифратора, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выход де" шифратора подключен к входу блока памяти зон, выход которого соединен с четвертыми входами умножителей, выход блока выбора коэффициентов подключен к пятым входам буферных блоков, первый выход третьего буферного блока и выходы третьей группы,элементов И"НЕ соединены с входамисдвигателя, выход которого соединенс шестым входом третьего буферногоблока, седьмой вход которого черезблок вычисления обратной величинысоединен с выходом сдвигателя, первый вход блока анализа знака соединен с первым входом первого буферного блока, информационные входы буерных блоков и входы с второго почетвертый блока анализа знака явля"ются информационными входами преобразователя, управляющие входы буферных блоков, регистров, групп элементов И, умножителей, сдвигателя иблока выбора коэффициентов соединены соответственно с выходами первой,второй, третьей, четвертой, пятой ишестой групп блока управления, уп"равляющие входы 5 лока вычисления об"ратной величины и блока анализа знака соединены с третьим и четвертымвыходами блока управления соответственно,2, Преобразова 1 ель по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каждый буферный блок содержит три мультиплексора и шесть регистров, информационные входы первого мультиплексора являются входами буферного блока, выход первого мультиплексорасоединен с информационными входамирегистров, выходы регис 1 ров с пер"вого по четвертый соединены с информационными входами второго мультиплексора, выходы всех регистровсоединены с соответствующими инфор"мационными входами третьего мультиплексора, выходы второго и третьегомультиплексоров являются соответ"ственно вторым и первым выходами буферного блока, управляющие входымультиплексоров и регистров является управляющими входами буферногоблока,3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блоквыбора коэффициентов содержит дешифратор, мультиплексор и блок памяти коэффициентов,.вход которогосоединен с выходом дешифратора,вход которого является информационным входом блока выбора коэффициентов, выход блока памяти коэффициентов соединен с информационным входом мультиплексора, первый управляющий вход которого является первымуправляющим входом блока выборакоэффициентов, второй управляющий4701 26вход которого соединен с вторым управляющим входом мультиплексора иадресным входом дешифратора.4, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит блоки памяти программы вычислениявида преобра" зования и характеристик зон, счетчик, регистр, схему сравнения, коммутатор, генератор импульсов, мультиплексоры, блоки задания режима,пять элементов И и элемент И-НЕ,причем выходы с первого по восемнад"цатый и с девятнадцатого по тридцатьшестой блока памяти программы вычис 16 5 ления соединены с первыми и вторыми управляющими входами соответственно с первого по восемнадцатый мультиплексоров, первые и вторые информа ционные входы которых соединены соответственно с выходом первого блока задания режима .и выходом девятнадцатого мультиплексора, выходы мультиплексоров с первого по восемнадцатый являются выходами первой группы блока управления, выходы с тридцать седьмого по сороковой блока памяти программы вычисления соединены с уп" равляющими входами соответственно Ю с первого по четвертый элементов И,информационные входы с первого по третий элементов И соединены с выходом первого блока задания режима, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и информационным входом пятого элемента И, выход которого соединен с входами с второго по восьмой блоков задания режима, вы" ход второго блока задания режима соею .динен с информационным входом четвертого элемента И, выход которого соединен через элемент И-НЕ,с вторым выходом блока управления, выход чет" вертого элемента И является выходом второй гочппы блока управления; вы-ходы с сорок первого по шестьдесят седьмой блока памяти программы вы" числения являются выходами первой группы блока управления, выходы шестьдесят восьмой и шестьдесят девятый блока памяти программы вычис" ления являются выходами пятой груп" пы блока управления, выходы с семи" десятого по семьдесят второй блока памя 1 и программы вычисления являются выходами третьей группы блока уп.- равления, выходы с сЬмьдесят третье" го по семьдесят пятый блока памяти программы вычисления соединены с2,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 614139, кл. 6061513 1978,2. Авторское свидетельство СССРМ 62712, кл. 606 1= 1 У 20)1979 (прототип). 27 92иуправляющими входами девятнадцатого мультиплексора и блока памяти харак теристик зон и является первым выходом блока управления, семьдесят шестой выход блока памяти программы вычисления является третьим выходом блока управления, семьдесят .седьмой выход блока памяти программы вычисления соединен с вторым выходом бло" ка управления, семьдесят восьмой ;выход блока памяти программы вычиспения является выходом первой группы блока управления, семьдесят де" вятый выход блока памяти программы вычисления соединен с управляющим входом пятого элемента И, восьмиде" сятый выход блока памяти программы вычисления является четвертым вы" ходом блока управления, выходы блоков задания режима с третьего по шестой подключены к информационным входам с первого по четвертый девятнадцатого мультиплексора, пятый вход которого соединен с выходом двадцатого мультиплексора, управляю 1 цие входы которого соединены с вы" ходами блока памяти характеристик зон и являются выходами шестой груп" пы блока управления, вход блока уп" равления соединен с информационным входом блока памяти характеристик . зон, первый и второй информационные 1701 28входы двадцатого мультиплексора соединены соответственно с выходамиседьмого и восьмого блоков заданиярежима, выход девятнадцатого муль"типлексора соединен с управляющимвходом коммутатора, информационныйвход которого соединен с выходом ге"нератора импульсов, выход коммута"тора соединен с тактовым входом1 в счетчика, установочные входы кото"рого соединены с первыми выходамиблока памяти вида преобразованиявторые выходы которых соединены сустановочными входами регистра,ц вход блока памяти вида преобразования является входом задания режима блока управления, выход счет"чика соединен с входом блока памяти программы вычисления и первымвходом схемы сравнения, выход которой подключен к управляющему входу генератора импульсов, второйвход схемы сравнения соединей свыходом регистра,924701 Реда о Заказ 2 Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Пр Составитель А,Зорин Пилипенко Техред Е, Харитончик Корре аеееавафеВЕЕевееааееаеевеае 66Тираж 732 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раущс470 Т 4тов И, умножит елей, сдви гателя иблока выбора коэффициентов соединены соответственно с выходами первой)второй, третьей, четвертой пятой ишестой групп блока управления, уп"равляющие входы блока вычисленияобратной величины и блока анализазнака соединены с третьим и четвер"тым выходами блока управления соот О ветственно.Каждый буферный блок содержиттри мультиплексора и шесть регислров, информационные входы первогомультиплексора являются входами бу ферного блока, выход первого мультиплексора соединен с информационными входами регистров, выходы регистров с первого по четвертый соединены с информационными входами ро второго мультиплексора, выходы всехрегистров соединены с соответствующими информационными входами третьего мультиплексора, выходы второгои третьего мультиплексоров являются 25 соответственно вторым и первым высодами буферного блока, управляющиевходы мультиплексоров и регистров являю 1 ся управляющими входами Ьуферно- .го блока.Блок выбора коэффициентов содержит дешифратор, мультиплексор иблок памяти коэффициентов, вход которого соединен с выходом дещифратора, вход которого является информационным входом блока выбора коэффициентов, выход блока памяти коэффициентов соединен с информационнымвходом мультиплексора, первый управляющий вход которого является Юпервым управляющим входом .блока вы"бора коэффициентов, второй управляющий вход которого соединен с вторым управляющим входом мультиплексора и адресным входом дешифратора,блок управления содержит блоки 45памяти программы вычисления видапреобразования и характеристик зон,счетчик, регистр, схему сравнения,коммутатор, генератор импульсов,мультиплексоры, блоки задания режима, пять элементов И и элемент И-НЕ,причем выходы с первого по восемнадцатый и с девятнадцатого по тридцать 55 3 92и с первыми входами соо 1 ветственно первого, второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены свторыми выходами соответствующих буферных блоков, выходы сумматоров соединены с первыми входами соответствующих буферных блоков, выходы первого, второго и третьего регистров соединены с информационными входами элементов И-НЕ соответствующих групп, выходы элементов И"НЕ которых соединены с первыми входами соответствующих умножителей, вторые входы которых соединены с вторыми выходами соответствующих буферных блокбв, третьи входы умножителей соединены с первыми выходами соответствующих буферных блоков) первые выходы умножителей соединены с соответствующими входами блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые выходы умножителей соединены с вторыми, третьими и четвертыми входами каждого буферного блока, выход блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом блока управления первыи управляющим входом блока выбора коэффициентов и с информационным входом четвертого регистра, выход которого соединен с первым ин" формационным входом дешифратс 9 а и с информационным входои блока выбора коэффициентов, второй управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления и адресныи входом дешифратора, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выход дешифратора подключен к входу блока памяти зон, выход которого соединен с че 1 вертыми входами умножителей, выход блока выбора коэффициентов подключен к пятым входаи бу-ферных блоков, первый выход трет ьего буферного блока и выходы третьей группы элементов И-НЕ соединены с входами сдвигателя, выход которого соединен с шестым входом третьего буФерного блока, седьмой вход которого через блок вычисления обратной величины соединен с выходом сдвигателя, первый вход блока анализа знака соединен с первым входом первого буферного блока, информационные вхо" ды буферных блоков и входы с второго по четвертый блока анализа знака являю 1 ся информационными входами преобразователя, управляющие входы буферных регистров, групп элеменшестой блока памяти программы вычисления соединены с первыми и вторыии управляющиии входами соответственно с первого по восемнадцатый мультиплексоров, первые и вторые информационные входы которых соединены соответ5 924701 6ственно с выходом первого блока за" третьего по шестой подключены к индания режима и выходом девятнадцато- формационным входам с первого по четго мультиплексора, выходы мультип- вертый девятнадцатого мультиплексолексоров с первого по восемнадцатый ра, пятый вход которого соединен сявляются. выходами первой группы бло выходом двадцатого мультиплексора,ка управления, выходы с тридцать управляющие входы которого соединеныседьмого по сороковой блока памяти с выходами блока памяти характериспрограммы вычисления соединены с уп- тик зон и являются выходами Шестойравляющими входами соответственно группы блока управления, вход блокас первого по четвертый элементов И, 1 в управления соединен с информационинформационные входы с первого по ейным входом блока памяти характерис-.третий элементов И соединены с вы" тик зон, первый и второй информаходом первого блока задания режима, ционные входы двадцатого мультиплеквход которого соединен с выходом сора соединены соотвн ны соответственно с выгенератора импульсов и информацион ходами седьмого и восьмого блоковным входом пятого элемента И, вы- задания режима, выход девятнадцато"ход которого соединен с входами с го мультиплексора соединен с управвторого по восьмой блоков заданиярежима, выход второго блока зада" ционный вход которого соединен сния режима соединен с информацион е выходом генератора импульсов, выходным входом четвертого элемента И, коммутатора соединен с тактовым вховыход которого соединен через эле- становочные входы комент И-НЕ с вторым выходом блока уп- торого соединены с первыми выходамиравления, выход четвертого элемен"та И является выходом второй груп" 25 вторые выходы которых соединены спы блока управления, выходы с сорок установочными х д рт новочными вхо ами регистра, входпервого по шестьдесят седьмой блока блока памяти вида р ри еоб азования является входом задания режима блокапамяти программы вычисления являются выходами первой группы блока уп- управлениди авления выхо счетчика соединенравления, ыя в ходы шестьдесят восьмой зо с входом блока памяти программы вывхо схемы сравт есят девятыйблока памяти прог- числения и первым входом схеой по ключен к упаммы вычисления являются выходами пя- нения, выход которой подраммы вычистой группы блока управления, выходы равляющему входу генера рне ато а импультои группчсов второй вход схемы сравнения сое",с семидеся 1 ого по семьдесят второи1блока памяти программы вычисления з динен с выходо ре рм регистра.На Фиг.1 представлена блок-схемаявляются выходами третьей группы.блока управления, выходы с семьде- предлагаемого преобразователя, насят третьего по семьдесят пятый фиг.2 -, блок-схема буферного блока;блока памяти программы вычисления на фиг.3 - матрица сумматоров умносоединены с управляющими входами о жителя, имеющая древовидную структуевятнадцатого мультиплексора и бло- ру; на Фиг.4 - блок-схема блокадевятСКЛЮЧОЯЕЕ ИЛИ;на фиг.5 - блок-схемака памяти характеристик зон и явля" ИСКЛЮЧОЯ;нается первым выходом блока управле- коэффицие ; Фи ,нтов на Фиг,6 - блок-схемания семьдесят шестой выход блока блока управления,бФммы вычисления являет- Преобразователь содержит ло б 4 - 6ся третьим выходом блока управления, кио блока памя"Регистры 7 - 9, группысемьдесят седьмои выход лоИ-НЕ умножители 13 " 15,е инен с ментов -, нти программы вычисления со дния ; сдвигатель , лок о16 б 17 братной вевторым выходом блока управления,18 ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ,выхо блока памя- личины, блокблок 19 яти зон, дешифратор 20,ти программы вычисления является21 .блок 22 выбора коэффивыходом первои группы б у Ргблока и авле- регистр ,. лок вциентов; блок 23 управления, блок 24ния, семьдесят девятый выход блокаанализа знака.памяти программы вычисления соедиПервыи уферныиП " б фе " блок 1 содержитнен с управляющим входом пятого эле- Пмультиплексор , реги25 истры 26 - 31мен 1 а И, восьмидесятый выход блокаи мультиплексоры 32 и 33, Второйпамяти программы вычисления являетбуферныи лок." б . 2 содержит мультипся чет вертым выходом блока управле- блексор 3 , регистры4, 35 - 40 мульния, выходы блоков задания .режима стиплексоры 41 и 42. Третий буферныиблок содержит мультиплексор 43, регистры 44 - 49, мультиплексоры 50и 51, Блок 22 выбора коэффициентовсодержит дешифратор 52, блок 53 памяти коэффициентов и мультиплек"сор 54. Преобразователь имеет информационные входы 55 - 57, входы блока выбора коэффициентов 58 " 61.Блок управления содержит блок 62 памяти программы вычислений, блок 63памяти вида преобразования, счетчик 64, регистр 65, схему 66 сравнения, коммутатор 67 генератор 68импульсов, блоки 69 - 75 заданиярежима, мультиплексоры 76 и 11,блок 78 задания режима, элемент И79, блок 80 памяти характеристикзон, мультиплексоры 81 - 98, эле"менты 99 - 101 И, элемент И-НЕ 102,элемент И 103, вход задания режима 104,Блок ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ (Фиг,4) может быть реализован, например, намногоразрядном сумматоре по модулюдва.Блок памяти программы вычисления62 представляет собой постоянноезапоминающее устройство, предназначенное для хранения программывыполнения всех вести видов н 1 оординатных преобразований, Оно включаетв себя 96 строк длиной 80 двоичныхразрядов каждая. Блок 62 разбит повертикали на шесть частей, в каждойиз которых хранится программа выпол нения соответствующего координатного преобразования, Информация, записанная в блоке 62, используетсядля управления работой всего предлагаемого устройства либо непосредственно, т.е. поступая прямо на уп"равляющие входы соответствующихфункциональных блоков, либо опосредованно, поступая на входы элемен"тарых мультиплексоров 81 - 98элементов И 79, 99 - 101, элементы И-НЕ 102, а также блок памятихарактеристик зон 80. Блок 62 реализован на 30 интегральных микросхемах, типа 155 РЕЗ (32 8-разрядныхслова каждая).Первый участок длиной 40 разрядов используется для управления процессом записи в регистры 7 - 9, 21,26 - 31, 35 - 40 и 44 - 49. Каждомуиз регистров буферных блоков соответствует в блоке 23 управления отцельный элементарный мультиплексор, о 15 2 о и зо 35 ао а на участке 1 строки блока 62 - дваразряда, При считывании данной строки два управляющих разряда (для каждого из регистров) появляются навыходе блока 62 и поступают на уп"равляющие входы соответствующегооэлементарного мультиплексора, разрешая или блокируя тем самым про"хождение через него импульсов записи к синхровходу соответствующегорегистра.Разряды 37 - 40 участка 1 хранятинформацию, управляющую. процессомзаписи в регистры соответственно 7 "21. Содержание разрядов 37 - 40 поступает на входы элементов И соответственно 99 -,101 и 79, на другие входы которых поступают импульсызаписи от блоков задания режима соответственно 75 и 78,Участок Н длиной 27 разрядов содержит девять трехразрядных слов, каждое из которых поступает на управляющие входы соответствующего мультиплексора буферных блоков, управляятем самым прохождением информациичерез данный мультиплексор.Участок Ш, длиной два двоичныхразряда, предназначен для непосредственного управления работой сдвигателя 16. Наличие единицы в разряде 68приводит к записи информации во входные регистры сдвигателя. Наличиеединицы в разряде 69 разрешает всдвигателе сдвиг одного из взаимнонормализованных операндов на восемьразрядов вправо, наличие нуля - запрещает.Участок У длиной три разряда содержит три одноразрядных слова каждое из которых непосредственно управляет соответствующей группой элементов И"НЕ 10 - 12. Наличие единицы в любом из разрядов 70 - 72 приводит к появлению на выходе соответствующей группы И-НЕ двоичного числа, целиком состоящего из единиц,Наличие нуля соответствует прохождению через рассматриваемый блок И-НЕпоступающего на его вход двоичногочисла.Участок Ч содержит трехразрядныйкод включаемой операции из следуюимная нормализация, 51 и ф ; со 5агсйц ; га . При вычислении любойиз вышеназванных четырех Функций кодсоответствующей функции поступает науправляющие входы дешифратора 20,, дешифратора 52, блока 22 выбора коэффициентов и адресные входы блока 80памяти характеристик зон, обуслав"ливая тем самым выборку из соответственно блока 19 памяти зон, блока 53памяти выбора коэффициентов и блока 80 памяти характеристик зон информации именно о данной функции.При выполнении любой из четырехвышеназванных операций трехразряд Оный код операции поступает на управ"ляющие входы мультиплексора 77, об"уславливая подключение к его выходублока задания режима, соо 1 ветствующего выполняемой операции. При вычислении Функции мультиплексор 77пропускает на выход информацию с выхода мультиплексора 76, т.е. с выхода блока задания режима 74 либо 75,УчастокЧ содержит одноразряд вное слово, которое используется длянепосредственного управления записьюоперанда в блок вычисления обратнойвеличины. Наличие единицы в разряде 76 разрешает запись.2Участок Ч содержит одноразряд"ное слово, которое подается на одиниэ управляющих входов дешифратора20, вызывая, в случае наличия еди"ницы в разряде 77, появление на еговыходе адреса строки блока 19 памяти,в которой записано двоичное слово,состоящее целиком из единиц,. Участок Ч 1 содержит однораэряд"ный код управления сдвигом в регистрах 28, 37, 46 и 47, который посту"пает на управляющий вход сдвигаэтих регистров. Наличие единицы вразряде 78 разрешает сдвиг информации в регистрах 28, 37, 46 и 47 наодин разряд влево,Участок 1 Х содержит одноразрядныйкод режима работы, который поступает на вход элемента И 103 и разре.шает прохождение импульсов от гене 4ратора 68 на входы блоков заданиярежима 69 - 74 и 78 (при наличииединицы в разряде 79), Единица вразряде 79 соответствует этапу выполнения одной из операций либо вы 50числения одной из Функций.Участок Х содержит одноразрядныйкод управления записью информациив блок 24 анализа знака.Блок памяти вида преобразова"ния 63 содержит шесть строк, на каж"Ядой из которых записаны адрес начальной и конечной строки той части блока 62 памят и, в которой записана программа выполнения координатного преобразования соответствующего вида. По входной информационной шине поступает адрес строки блока 63 памяти, соответствующий реализуемому виду преобразований. Появле,ние информации на выходе блока 63приводит к ее записи в счетчИк 64адрес начальной строки ) и регистр5 адрес конечной строки), Одновременно запускается генератор 68импульсов. Схема 66 сравнения, фик",сируя момент дос 1 1 жения конечнойстроки данной зоны блока 62, останавливает генератор 68 импульсов,завершая тем самым процесс выполнения данного координатного преобразования.Блоки 69 - 72 задания режима обеспечиваю 1 выполнение операций соотная нормализация", формируя импульсы, длительность которых определяет"ся длительностью выполнения соответствующей операции.Блок 73 задания режима соответ"ствует вычислению функции, когдааналиэируеная зона - единичная.Блок 74 задания режима соответствует вычислению функции в случае полной или неполной анализируемой зоныкусочно-линейного представленияфункции.Длительность импульса блока 74задания режима больше длительностиимпульса блока 73 задания режима.Наличие импульса 2 выработанногосоответствующим .блоком задания режи"ма, на выходе второго мультиплексора 77 блокирует прохождение импуль"сов генератора 68 через коммутатор 67на вход счетчика 64, обеспечиваявыполнение данной операции или вычисление данной функции в течениетребуемого для этого времени,Задний фронт импульса соответствующего блока задания режима, поступая на второй информационный входэлементарных мультиплексоров 81 - 98,обеспечивает запись результатов выполнения операции либо вычисленияфункции в те из регистров 26 " 31,35 - 40., 44 - 49 на втором управ"ляющем входе элементарных мультиплексоров которых присутствует логическая единица.Блок 75 задания режима обеспечивает задержку импульса генератора 68на время прохождения информации че411 92 Ъ 7рез соответствующий мультиплексорсоответствующего буферного запоминающего блока,Задний фронт импульса, выработан"ного блоком 75, обеспечивает запись 5информации в те из регистров 26 - 31,35 - 40, 44 - 49, на первый управляющий вход элементарных мультиплексоров которых поступает из блока 62логическая единица, а также в те из орегистров 7 - 9, на управляющем входе элементов И которых присутствуетединица.Блок 78 задания режима вырабатывает импульс, по заданному фронтукоторого происходит запись информа"ции в регистр 21. Импульс проходитчерез элемент И 79 на вход регистра 21 лишь йри наличии единицы надругом входе элемента И 79, что оп"ределяется содержанием разряда 40строки блока 62,Импульс блока 78, пройдя черезэлемент И-НЕ 102, поступает на адиниз управляющих входов дешифратора уЗ20, обуславливая формирование наего выходе адреса первой строки тойчасти блока 19, которая соответствует вычисляемой функции, Содержание этой строки будет присутствоватьна выходе блока 19 в течение длительности импульса блока 78 заданиярежима,Следует отметить, что при изменении разрядности операндов, т.е. изменении времени выполнения даннойоперации или вычисления данной функ"ции, необходимо изменить и длительность импульсов соответствующих блоков задания режима.Блок 80 памяти характеристик зонпредставляет собой постоянное запоминающее устройство, состоящее изчетырех строк (по числу вычисляемыхфункций), каждого из которых содер"жит иисло разрядов, равное числузон разбиения диапазона измененияаргумента соответствующей функции.Каждый из разрядов любого блока 80представляет собой характеристикусоответствующей зоны разбиения. Наличие единицы в данном разряде оз"начает, что соответствующая зона "полная или неполная. Наличие нуляозначает, что соответствующая зона 5единичная, При вычислении даннойфункции, код функции поступает изблока 62 на управляющие входы блока 80, обуславливая считывание со ху =2 2, ПреобразоВание из Одной двух"ерной прямоугольной системы коордиат в другую Яи х +дхУ+ЬУ а ванне из трехмер"ой системы координата 3, Преобраной прямоугол Ферическ Ц агс 1-в( л, 00 Мш агса 9 -4. Преобразование из сферическсистемы координат в трехмерную прмоугольную 01 12ответствующей строки. Номер искомойзоны, поступая из блока элементовИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 18 на адресные входы блока 80, выбирает соответствую"щий разряд данной строки, При появлении единицы на выходе блока 80,первый мультиплексор 76 пропускаетимпульс блока 74 задания режима.При наличии нуля первый мультиплексор 76 пропускает импульс блока 73 задания режима, на управляющий вход мультиплексора 54 блока 22выбора коэффициентов поступает нульс выхода блока 80, что приводит кпоявлению на выходе мультиплексора54 коэффициентов К и в данной единичной зоны диапазона изменения аргумента вычисляемой Функции.Блоки 69 - 74 и 78 могут бытьвыполнены на основе микросхем типа 155 АГ 1. Элементарные мультиплексоры 81 " 98 реализованы на основемикросхем типа 155 ЛР 1,Блок 24 анализа знака содержитсвой, местный узел управления, который не раскрыт в данном описаниииз"за простоты.Универсальный цифровой преобразователь координат выполняет следующие координатные преобразования.Преобразование из одной трехмерной прямоугольной системы координат в другую-УсчЛ; 0 с Ю,5, Преобразование из двухмерной прямоугольной системы координат в полярную,Р 1 а а у;,а агса 9 -Х х - Я(94316. Преобразование из полярной системы координат в двухмерную прямоугольнуюХ =СО 5 Ч; У = Я 5 ПЧ;-Х(ЧИ аСледует отметить, что преобразователь функционирует с числами с фиксированной запятой, т.е. поступаю- щие на вход устройства координты представлены в относительных единицах (по аболютной величине меньше или равны единице), Так, уголы Й и- М представлены относительно чис- ла МЗапись чисел в регистры, сдвиг хранящихся в регистрах двоичных чисел, управление работой мультиплексоров осуществляется по сигналам, поступающим иэ блока 23 управления. Поэтому, для кратности и простоты. изложения, в дальнейшем, используя выражения "число А записываем в регистр В", сдвигаем число А в регистре В вправо (влево) на Г разрядов, на выходе мультиплексора С присутст" вует число й", мы будем подразуме", вать, что для этого соответственно на управляющий вход записи регист" ра В иэ блока 23 управления посту" пает импульс записи, на управляющий вход сдвига регистра В поступает К импульсов сдвига, а на управляющйй вход мультиплексора С иэ блока 23 управления - соответствующий код.1Для вычисления функций вида мации, которое выполняется сравнением данного значения аргумента сзначением аргумента в узлах аппроксимации,5 Таким образом определяется используемый участок аппроксимации, затемиэ памяти извлекаются соответствующие ему коэффициенты Ь и 1, иослечего осуществляется вычисление эна"10 чения аппроксимирующей Функции у щ= 1 сх+ Ь.В преобразователе используетсяметод ступенчатогь определения используемого участка аппроксимации,15 Весь диапазон измерения аргумента,представляется состоящим из (д - 1)зон. Каждая из эон содержит не более (д - 1) участков аппроксимации.Пусть имеется Й участков аппрокси 26 мации, тогдаМв(д - 1) + в + в 1,где в - число полных зон, т.е. зон,состоящих из (д " 1) - участков аппроксимации;25 в - число неполных зон, т.е. зон,содержащих менее, чем( 9 - 1) - участков аппроксимации;в- число единичных зон, т,е.30 зон, состоящих из одногоучастка аппроксимаций.Для сокращения времени выполнениякоординатных преобразований, приразбиении диапазона изменения ар"гумента на зоны, следует стремитьсяк уменьшению величины щ + в и кувеличению величины пъ. Оптимальное.биение на зоны следует осуществитьследующим образом:1) ам - и - (д.- 1)1 2) (а а+ в)дйд3) в (д - 1) - (а + а ), 0 " фЮ = агсд у; О 51 пи О= со 5 3, которые встречаютСя в выше"перечисленных координатных преобразованиях, используется метод кусочно-линейной аппроксимации. Диапазонизменения аргумента разбиваетсягнаопределенное число участков, длиныкоторых определяют по известнымформулам. Для каждого участка аппроксимации определяются коэффициентыЬ и М (уВх + Ь) " выражение длякаждого участка аппроксимирующей ломаной. Вычисление функции проводитсяпутем определения участка аппроксигде Ю - наименьшее целое число, большее илиравное Ц.Далее простым способом определяются величины в 1, в, а также число Р участков аппроксимации в каждой из неполных зон. Обычно число участков аппроксимации не превыша" ет 30 - 40, Каждая зона или участок характеризуются значением аргумента в граничных точках (узлах аппрокси- .мации). Значения аргУмента в граничных узлах эон и участков заносятся в блок 19 памяти эон, состоящий иэ924701 15четырех частей соответственно вышеупомянутым четырем функциям, Напервой строке каждой из частей записаны значения аргумента в граничных узлах (д " 1) зон (слева направо, в направлении увеличения значений аргумента).На следующих (е+ в 1) строкахзаписаны значения аргумента в гранич"ных узлах участков аппроксимации со Оответствующих полных зон, Так, навторой строке записаны значения ар"гументов в граничных узлах для участков первой зоны (полной или неполной) и т.д.15Коэффициенты К и В записаны вблоке 53 памяти коэФфициентов блокавыбора коэффициентов 22. Блок 53 памяти коэффициентов также состоит изчетырех частей соответственно четы" 20рем функциям. Каждая из частей состоит из В.1+ В 1 + ястрок, Каждаястрока блока 53 содержит коэффициенты Ь и М для всех участков соответствующей зоны в порядке возрастания 25их (участков) порядкового номера(фиг.5). Оба блока памяти могут бытьвыполнены на основе микросхем типаКД 917 А (диодные сборки). Каждое изчисел, записанных в блоке 19 памя- зоти зон, представляет собой дополнительный код соответствующего значе"ния аргумента, взятого со знаком"минус".Определение используемого участкааппроксимации осуществляется в мат ричных умножителях 13 - 15, Каждыйиз них содержит матрицу элементов И,из которых 2 пг элементов - трехвхо"довые, остальные - двухвходовые, атакже матрицу сумматоров, имеющуюдревовидную структуру. На фиг,3 приведена структура такой матрицы сумматоров для щ = 8 (а - разрядностьмножителя). Кружками обозначены иразрядные сумматоры (и - разрядностьмножимого, и ),в).Число г и -разрядных сумматоров в верхней строке дерева сумматоров, ко. торая обозначена на Фиг,3 пунктиром,равно наибольшему четному числу,50 меньшему или равному а. Каждый из гп-разрядных сумматоров верхней строки дерева сумматоров выполнен по схеме сумматора с частично"групповымпереносом (с= 100 - 150) нс.55 Входы каждого из г" -разрядных сумматоров верхней строки соединены с выходами 2 п трехвходовых элементов И 16таким образом, что на выходах первой группы из и элементов И присутствует одно слагаемое для данного сумматора, на выходах второй группы из и элементов И " другое слагаемое,На первые два входа каждого из трехвходовых элементов И поступают соответствующие разряды множимого и множителя. Для осуществления операции сравнения на данном п-разряд" ном сумматоре на третий вход каждого из и элементов первой группы трехвходовых элементов И поступает соответствующий разряд данного значения аргумента, а на третий вход каждого из и элементов второй группы - соответствующий разряд значения аргумента в граничном узле (отрицательное число в дополнительном коде). При наличии единиц на первом и втором входах каждого из 2 и трехвходовых элементов И, на выходахпервой и второй групп этих элементов присутствуют соответственно данное значение аргумента и значениеаргумента в каком-либо граничном узле; т,е. в данном сумматоре выполняется операция сравнения. В умножителях 13 - 15 имеется с = 3 -разфп рядных сумматоров, в которых выполняет ся сравнение, т.е. в предла гаемом устройстве возможно одновременное выполнение сравнения данного значения аргумента со значениями аргумента в , = 3 г граничных узлах.При наличии единицы на третьем входе каждого из 2 гп трехвходовых элементов И, в умножителях 13 - 15 осуществляется умножение.Рассмотрим процесс вычисления впредлагаемом устройстве функции соз . Значение (в относительных единицах ) записано в регистрах, на" пример, 27 36 и 45 соответственно блоков 1 - 3, По сигналам из блока 23 управления на выходах мультиплексоров 33, 42, 51 и групп элементов И-НЕ 10 " 12 устанавливаются двоичные числа из 11 единиц. Тем са-.мым на первых двух входах каждого.из трехвходовых элементов И умножит елей 13 - 15 устанавливаются единицы. Из блока 23 управления на адресные входы дешифратора 20 и дешифратора 52 блока 53 поступает адрестех из частей блока 19 памяти зон и блока 53, в которых хранятся соответственно. значения аргумента и коэф,фициентов Ь, 1 для функции со 5 у(пусть это будет первая часть). Од- строки, которое представляет собоиновременно на выходах мультиплексо- значения аргумента в узлах аппроксиров 32, 41 и 50 присутствует данное мации, входящих в анализируемую зону,значение аргументаИэ блока 23 управления на второй ю происходит процесс сравнения, в ревход дешифратора 20 поступает дво- зультате чего на выходе блокаичное (е + щ и + 1)-разрядное число ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 появляется -разрядвида 1000,0, С выхода дешифрато- ный адрес искомого участка аппроксира оно поступает на адресный вход мации, Адрес участка аппроксимациипервой части блока 19 памяти зон, 10 поступает на управляющий вход 59на выходе которой появляется содер- к о а 54. На вхо 58 ешифжание первой строки этой части дпразрядных чисел, каждое иэ которых держащей искомыйчасток рй часток апп оксимапредставляет собой значение аргумен- ции С выхода дешифратора 52 этотта . в соответствующем граничном .15 адрес поступает на адресные входы(для эон) узле аппроксимации Каж- первой части блока памяти коэффицидое из дп-разрядных двоичных чисел ентов 53, При этом на выходе бло(со знаком "минус" в дополнительном ка 53 появляется содержимое строки,коде поступает на вход соответствую- которая соответствует анализируемойщего и -разрядного сумматора верх зоне. Содержание этой строки предчней сроки умножителей 13 - 15, на ставляет собои коэффициенти Ьдругой вход ко 1 орого пос 1 упает дан- всех участков аппроксимации, входяное значение аргумента у . В каждом щих в данную зону. а д уиз э 1 их сумматоров происходит срав- типлексора 54 появляют фф ц54 появляются коэйаициен"нение вышеупомянутых значений аргу ты ; и Ь искомого участка аппроксимента. мации.Если данное значение аргумента ) Если анализ числа С в блоке 23больше значения аргумента в данном управления показывает, что аналиэиграничном узле, 1 о на выходе сравне- руемая зона единичная,чная то число 6ния сумматора присутствует 0, если зо записывается в регистр 21, на управменьше или равно -1, Выход сравне- ляющий вход 60 мультиплексора 54ния каждого из д сумматоров верхней одновременно поступает код 00,строки соединен с соответствующим а на выходе этого мультиплексора, входом блока ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, ко- появляются коэффициенты К и Ь искоторый содержит (д - 1) элементов з мого участка аппроксимации, Вычисле"ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ.Способ соединения: ние Функции=, 1 = агсщ у,и и = э п,г выполняется полностьювыходов сравнения сумматоров со входами блока ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 пока- аналогичным образом,зан на фиг.4. Пусть на вход блокаРассмотрим работу предлагаемогоИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 поступает с-раз в Рассмотрим ра у р длР Дя ное число вида 0000111 11 Н устройства при осуществлении следуюа) щих трех координатных преобразова"выходе этого блока формируется (д - 1) щих рразрядное число 6 = 00010000, По- ний,П еобразование из одной трехмерзиция единицы в последнем числе ука- Р Рной и ямоугольной системы координатэывает на зону, содержащую данное э нои Рв другую.значение у .В егйстры 26 - 30 блоказапиВ блоке 23 управления записаны но- В рег стрымера полных и неполных зон. С выхода . сываются оося соответственно хью, А,с - , егист ы - блока 2 эаблока ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ число 0 посту- О, В в регистры 35 - 39пцсываются соответственно ъ ьчпает на вход блока 23 управления,44 - 48 бкоторый анализирует число С. Если В И 5 а в регистры - ло .С йка 3 - соответственно 2. а 2.С,число С указывает на полную или не-.полную зону, то оно записывается в Р.Фбрегистр 21, с выхода которого посту- процесс р боП о есс преобразования раэ ит наат а 26. При этом шесть циклов,чПервый цикл. а выходахна адресных входах первои части бло- дка 19 присутствует адрес анализируе- лексоров 3, 3 5мой эоны. На выходе блока 19 появля- при У Уис тств ют соответственно х,дхьъ;к а 1, В сумматорахется содержимое соответствующвй .его ЬЪ 7. "