Устройство для вычисления степенных функций ху

(22) Заявлено 15.05.74 (21) 2024118/18-24 М. Кл.2 б 06 Г 15/34 с присоединением заявки3) Приоритет Государстееиими комитет Соаета Мииистроо СССР ОпубликоваДата опубли 05.01.76. Бюллетеньвания описания 22.03,76(088,8) оо лелем изобретеиий и открытий, Л, Рейхенберг и Р, Я. Шевче аявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СТЕПЕННЫХ ФУНКЦИЙ Я=ХоИзобретение относится к области вычислительной техники и, в частности может найти применение для аппаратной реализации операции вычисления степенных функций в специализированных ЦВМ, работающих в двоичной 5 системе счисления с фиксированной запятой.Известны устройства для вычисления степенных функций, содержащие блок умножения, блок управления и триггер.Недостатком известных устройств является 10 значительное время процесса вычисления, зависимость времени вычисления и сложности аппаратурной реализации от точности и величины аргументов,Целью изобретения является повышение бы стродействия при упрощении аппаратурной реализации.Поставленная цель достигается введением в предложенное устройство основного регистра и регистра сдвига, блока извлечения квадрат ного корня. Установочные входы основного регистра и регистра сдвига связаны с шинами числа Х и числа 1, а выходы - с первым входом блока извлечения квадратного корня и установочным входом триггера соответственно. 25 Выход триггера соединен с первыми входами блока умножения и блока управления, выход которого связан с импульсным входом регистра сдвига и со входами синхронизации блока извлечения квадратного корня и блока умно жения, первыи выход которого соединен с выходной шиной и вторым входом блока умножения, третий вход которого связан с первым выходом блока извлечения квадратного корня и дополнительным входом основного регистра, а второй выход - со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен со вторым выходом блока извлечения квадратного корня.Это позволяет сократить время вычисления и упростить структуру устройства.На чертеже представлена блок"схема устройства для вычисления степенных функций,Устройство состоит из основного регистра 1, регистра сдвига 2, блока 3 для извлечения квадратного корня, блока 4 умножения, триггера 5 и блока 6 управления, Входные шины по каждому разряду чисел Х и У соединены со входами установки регистров 1 и 2 соответственно. Выход младшего разряда регистра 2 сдвига подсоединен к установочному входу триггера 5, выход которого соединен с первыми входами блоков 4 и 6, Выход блока 3 подключен к дополнительному входу регистра 1 и третьему входу блока 4, на второй вход которого подключен его выход, Выход блока 6 управления соединен со входами синхронизации блоков 3 и 4 и с импульсным входом регистра 2, Вторые выходы блоков 3 и 4 и выход триггера 5 соединены со входами блока 6 уп5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 равления. Входами устройства являются входы регистров 1 и 2, выходом - выход блока 4 умножения,11 ринцип действия устройства основан на процессах п-кратного извлечения квадратного корня и перемножения полученных результатов где п - число разрядов аргумента). Опе,рации извлечения квадратного корня и умножения совмещены во времени, причем операция умножения сдвинута на два цикла.Устройство работает следующим образом, 11 еред началом работы в регистр 1 заносится значение основания степени л, в регистр 2 - значение показателя степени 1, Блоки д, ч и о находятся в нулевом состоянии. ( одержимое регистра 1 поступает на блок 3 извлечения квадратного корня. 1 актовые сдвигающие импульсы с выхода блока о управления подаются на входы синхронизации олоков д и 4, а также на импульсныи вход регистра 2.11 ОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦИКЛа ВычисЛЕния, СостОящего из а+1 итераций по и+т тактов каждая где т - число дополнительных разрядов для компенсации погрешности усечения чисел при сдвиге) на выходе блока д появляемся значение квадратного корня из Л, Результат вычисления поступает на третий вход блока 4 умножения и одновременно на дополнительный вход регистра 1.В следующем цикле производится вычисление квадратного корня из предыдущего значения и так далее,В каждом цикле в регистре 2 производится сдвиг его содержимого на один разряд. значение очередного разряда величины 1 определяет состояние триггера 5, 11 ри значащем очередном разряде показателя степени триггер 5 находится в единичном состоянии и определяет цикл умножения в блоке 4 предыдущего частного произведения с текущим значением квадратного корня, поступающего с выхода блока 3. 1.1 ричем в третьем цикле раооты строиства первый цикл умножения) перемножаются значения квадратных корнеи, полученных в первом и втором циклах работы устроиства. В четвертом цикле работы перемножаются произведение первого и второго квадратных корней с третьим значением квадратного корня и т. д. 11 редыдущее произведение поступает на второй вход блока 4 с его выхода. При нулевом значении очередного разряда показателя степени триггер 5 выдает сигнал, подаваемый на первые входы блоков 4 и о, который определяет переход к следующему циклу вычисления. Блок 6 управления в этом цикле не выдает тактовые сдвигающие импульсы на блок 4, умножение не производится и остается предыдущее произведение,После выполнения и+2 циклов на выходе блока 4 получается значение степенной функции. Максимальное время вычисления в тактах равно Т(п(п+б)+11 п+18. При тактовой частоте в один мгц максимальное время вычисления меньше 2,7 мсек.Однако для большинства значений Х и У благодаря асинхронному режиму процесса вычисления в каждом цикле точные промежуточные значения получаются за число итераций меньше и+1. В этом случае блок 3 или 4 выдает сигнал останова процесса вычисления цикла в соответствующем блоке и перехода к следующему циклу. Время вычисления дополнительно сокращается в среднем до 50%.Устройство для вычисления степенных функций применимо при любых значениях показателя степени, в том числе для извлечения корней любой степени. Устройство обладает большой гибкостью при сравнительно простой схемной реализации стандартными цифровыми схемами и элементами.Устройство совмещает требования максимальных надежности, быстродействия, унификации и оптимального использования аппаратуры. Устройства целесообразно использовать в качестве специализированного вычислительного блока для выполнения операции вычисления степенных функций в реальном масштабе времени или при большой частоте обращения к этой операции. Предмет изобретения Устройство для вычисления степенных функций Л =ЛР, содержащее блок умножения, блок управления и триггер, о т л и ч а ю ш, е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены регистры и блок извлечения квадратного корня, причем установочные входы основного регистра и регистра сдвига связаны с шинами числа Х и числа У, а выходы - с первым входом блока извлечения квадратного корня и установочным входом триггера соответственно; выход триггера соединен с первыми входами блока умножения и блока управления, выход которого связан с импульсным входом регистра сдвига и со входами синхронизации блока извлечения квадратного корня и блока умножения, первый выход которого соединен с выходной шиной и вторым входом блока умножения, третий вход которого связан с первым выходом блока извлечения квадратного корня и дополнительным входом основного регистра, а второй выход - со вторым входом блока управления, третий вход которого соединен со вторым выходом блока извлечения квадратного корня.498621 Составитель А. Горностаева Техред Т. Курилко Корректор В. Брыксина Редактор Л. Утехина Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 423/17 Изд. Мо 179 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5