Устройство для вычисления квадратного корня

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИРЕСПУБЛИК 119) 111) 1) 4 С 06 Р 7/55 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 86/24-24(22) (46) В 2 71) следова- измерите ССР8 СР1984Я КВА облас ник хники А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИРАТНОГО КОРНЯ(57) Изобретение относится кти цифровой вычислительной ти может быть использовано такобласти электроизмерительной для аппаратурной реализации специалйзированных вычислительных устройств,приборов для измерения среднеквадратического значения, спектральногоанализа и т.п., в которых требуетсявыполнение в заданной последовательности операций извлечения квадратного корня, деления и нахождения обратной величины, Цель изобретения -расширение класса решаемых задач засчет дополнительной возможности получения обратной величины и операцииделения, Цель достигается тем, чтов устройство, содержащее первый 1 ивторой 2 регистры, схему 3 сравнениякодов, регистр 5 последовательногоприближения, введены два мультиплексора 6, 7 умножитель 4 и переключатель 8 режимов с соответствующимисвязямио 1 илоИзобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано также в области электроизмерительной техники5 для аппаратурной реализации специализированных вычислительных устройств1 приборов для измерения среднеквадратического значения, спектрального анализа и т.п в которых требует ся выполнение в заданной последовательности операций извлечения квадратного корня, деления и нахождения обратной величины.Цель изобретения - расширение 15 класса решаемых задач за счет дополнительной возможности получения обратной величины и операции деления.На чертеже представлена структурная схема устройства. 20На схеме обозначены регистры 1 и 2, схема 3 сравнения, умножитель 4, регистр 5 последовательного приближения, мультиплексоры 6 и 7, переключатель 8 режимов. 25Все элементы схемы могут быть выполнены на стандартных микросхемах.Устройство работает следующим образом.30В зависимости от положения переключателя 8 режимов устройство может работать в трех режимах. При установке переключателя 8 в положение 1 устройство работает в режиме деления. 35 При этом код делимого подается на входы первой группы мультиплексора.б, а код делителя поступает на информационные входы регистра 2, Если переключатель 8 установлен в положение 2, 40 то устройство работает в режиме вычисления квадратного корня. При этом . код подкоренного выражения подается на входы первой группы мультиплексора 6, а код, присутствующий на ин формационных входах регистра 2, на работу устройства в этом режиме влияния не оказывает. Если переключатель 8 установлен в положение 3, то устройство работает в режиме вычисления обратной величины числа, код которого поступает на информационные входы регистра 2, Код, присутствующий на входах первой группы мультиплексора 6, на работу устройства в этом режиме не оказывает влияния,Во всех режимах работы знаковые. разряды кодов входных чисел в устройстве не анализируются и на входы устройства подаваться не должны, Знакрезультата при вычислении обратнойвеличины и делении может быть определен любым известнымметодом.Рассмотрим работу устройства врежиме деления. В этом режиме переключатель 8 устанавливается в положение 1. Сигналы с выходов переключателя 8 поступают на входы управлениямультиплексоров 6 и 7. Код делимогоХ с третьего входа устройства подается на входы первой группы мультиплексора б и с них поступает на выход последнего, а с этого выхода-на информационные входы регистра 1. Кодделителя Е с пятого входа устройстваподается на информационные входы регистра 2. На входы управления регистров 1 и 2 поступает импульс "Пуск"с входа устройства, По этому импульсу происходит запись в регистры 1 и 2кодов делимого Х и делителя Е соответственно. Кроме того, импульс Пускпоступает на вход регистра 5 последовательного приближения и устанавливает этот регистр в начальное состояние, при котором на первой группеего выкодов вырабатывается код 01111, а на втором выходе возникает потенциал сигнализирующий об отсутствии готовности результата вычисления,С выхода регистра 2 код делителяЕ через мультиплексор 7 поступает навходы одной группы умножителя 4. Навходы второй группы умножителя 4 поступает код У; с выходов регистра 5последовательного приближения, который одновременно является выходнымкодов устройства. На выходе умножителя 4 образуется код произведенияЕ У,который постугает на входывторой группы схемы 3 сравнения кодов. На входы первой группы схемы 3сравнения кодов поступает код делимого Х с выходов регистра 1, На выходе схемы 3 сравнения кодов появляется сигнал логической единицы втом случае, когда код произведенияЕ У; меньше или равен коду делимо-,го Х, Сигнал с выхода схемы 3 сравнения кодов поступает на первый входрегистра 5 последовательного приближения, на вто рой вход которо го подается тактовая частота с нулевого входа устройства.По первому импульсу тактовой час" тоты, после окончания импульса "Пуск"99339 5 10 15 20 25 30 40 4 Б 50 5 б Б14первый (старший) разряд регистрапоследовательного приближения устанавливается в состояние, соответствующее состоянию на выходе схемы 3сравнения кодов. Одновременно. второй, более младший разряд регистра 5последовательного приближения устанавливается в ноль, По следующемуимпульсу тактовой частоты второй разряд регистра 5 последовательного приближения устанавливается в состояние,соответствующее состоянию в этом момент на выходе схемы 3 сравнения кодов, а следующий, более младший разряд регистра 5 последовательногоприближения устанавливается в ноль.Подобный процесс повторяется в течение И тактов, где И - число разрядов регистра 5 последовательногоприближения. По окончании М-го тактового импульса в регистре 5 последовательного приближения окажется зафиксирован код числа У, произведениекоторого на код делителя Е с точностью до погрешности дискретностиравно коду делимого ХХ = У2,Число 71 и является искомым частным:71 е Х/Е, Код. числа Ус выходов регистра 5 последовательного приближения поступает на первый выход устройства, Одновременно, по окончании Н-го тактовогоимпульса на втором выходе регистра5 последовательного приближения появляется потенциал, сигнализирующий о готовности результата вычисления,Аналогично работает устройство врежиме вычисления обратной величины.Отличие состоит лишь в том, что вэтом режиме на информационные входырегистра 1 подается через мультиплексор 6 код единицы в выбранной системе вычисления с четвертого входа устройства.В режиме извлечения квадратногокорня код подкоренного выражения Хчерез мультиплексор 6 подается на информационные входы регистра 1 и поимпульсу "Пуск записывается в этотрегистр. С выходов регистра 1 этот:код поступает на входы первой группысхемы 3 сравнения кодов. Код с выхо"дов регистра 5 последовательного при"ближения У поступает на входы первой группы и через мультиплексор 7на входы второй группы умножителя 4,Таким образом, умножитель 4 в этом режиме работает как квадратор, выра батывая на своем выходе код У В остальном устройство работает аналогично режиму деления,. По окончании И-го тактового импульса в регистре 5 последовательного приближения окажется зафиксированным число, код квадрата которого с точностью до погрешности дискретности равен коду подкоренного выражения Х. Откуда У = Х.Формула и 3 о б р е т е н и яУстройство для вычисления квадратного корня, содержащее два регистра, схему сравнения, умножитель, регистр последовательного приближения, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, первая и вторая группы входов которой соединены с выходами первого регистра и умножителя соответственно, выходы первой группы регистра последовательного приближения подключены к информационному выходу устройства, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет дополнительной возможности получения обратной величины и операции деления, в него введены первый и второй мультиплексоры и переключатель режимов, причем первый и второй информационные входы первого мультиплексора соединены соответственно с первым и вторым входами делимого устройства, управляющии вход подключен к первому внходу переключателя режимов, а выход соединен с информационными входами первого регистра, управляющие входы первого и второго регистров и установочный вход регистра последовательного приближения подключены квходу запуска устройства, вход делителя устройства соединен с информационным входом второго регистра,выход которого подключен к первомуинформационному входу второго мультиплексора, управляющий вход и выходкоторого соединены соответственно свторым выходом переключателя режимови входом первого сомножителя умножителя, вход второго сОмножителя которого и второй информационный входвторого мультиплексора соединены свыходами первой группы регистра последовательного приближения, второйвход которого соединен с входом тактовой частоты устройства, а втораягруппа выходов является выходом сигнала готовности результата устройства,