Устройство для вычисления функции вида

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнител к авт. свид-в 76 (21) 2373737/18-2 22) Заявле с присоединением заявки Государственный комитет 23) .Приори СССР о делам изобретений н открытий(45) Дата опубликования описания 22.03.79 72) Авторы изобретени) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНФУНКЦИИ ВИДА 2= )/Х+ У" Указанная цель достигается тем, что вустройство введены делители частоты, блоки утроения числа импульсов, элемент НЕ, входы делителей частоты являются входами устройства, а выходы соединены со входами первого и второго счетчиков и с соответствующими входами блоков утроения числа импульсов, выход первого из которых подключен ко входам третьего и четвертого счетчиков, а выход второго - к другим входам третьего и через элемент НЕ четвертого счетчиков, выходы которых соединены со входами соответствующих элементов И и со входамй схемы сравнения, выход которой 15 соединен со входом блока управления, выходы, которого соединены со вторыми входами счетчиков и элементов И, выходы которых являются выходами устройства. 1 для вычисле. суммы квадратов остаточно высо 20 На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для вычисления функции вида г = )l х+у, содержащая делители 1, 2 частоты, блоки 3, 4 утроения числа импульсов, счетчики 5 - 8, элемент НЕ 9, схе му сравнения 10, блок 11 управления, элементы И 12 - 15, на фиг. 2 приведен график расчетной и аппроксимированной кривых функций г.Предложенное0 упрощенный алгори роцесс сходит ьтиру- следочисло ойства ем.вляетОднако вычислени за большое ющая вели вательного шагов. Та обладают Целью ся повышеПредлагаемое устройство для вычисления квадратного корня из суммы квадратовдвух двоичных чисел относится к областивычислительной техники и предназначенодля использования в дискретных вычислительных устройствах и в цифровых вычислительных машинах.Известные устройствания корня квадратного издвух чисел, обладают недким быстродействием.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство Э для вычисления функции видаг= )г х+у, содержащее счетчики, схемусравнения, блок управления, элементы И,причем, выходы первого и второго счетчиков подключены ко входам первого и второго элементов И соответственно и ко входамсхемы сравнения,в известном устроистве иискомой величины прои число операций, т, е. резул чина образуется путем по приближения за большое ким образом, все эти устр небольшим быстродействи настоящего изобретения я ние быстродействия. устроиство реализует тм вычисления корняквадратного из суммы квадратов двух чисел. г=спах А,В, - 4(А+В), 4 (А - В),3 3где А и В - числовые последовательности,пропорциональные х и у соответственно.Все вычисления производятся за однуоперацию, включающую в себя две микрооперации;1) сравнение чисел -АиВи определение наибольшего из них;2) сравнение числа, определенного в3первой микрооперации, с числом - (А+В), 4и - (А - В) и определение наибольшего34из данных чисел.Результат вычисления г равен наибольшему числу, определенному во время второймикрооперации.,Возможность аппроксимации выражения г= )/ х+у в соответствии с приведенным алгоритмом рассматривается на примере аппроксимации выражения г=-а +у,1/ 2 2где О у-". а. При фиксированном а выражение принимает вид - = 17 1+ 1 -. Этоесть монотонно возрастающая функция от- , график которой приведен на фиг, 2 (расачетная кривая Ж). Заменим построеннуюкривую ломаной (кривая М) уравнения од.гного из звеньев которой - =1 или г =а,аа другого - =- - 1+ -или г= - (а+у).а 4а/Аналитически уравнение аппроксимированной ломаной может быть записано в виде3г=тах а, - (а+у) . Так как в приведенном устройстве предусмотрено поступлениевходных переменных с разными знаками, вйлгоритм вычисления дополнительно вклю 3чено вычисление - разности числовых по 4следовательностей.Максимальная относительная ошибкааппроксимирующей ломаной в интервале1О( -не превышает 5,13,. В ина 3тервале --- : 1 не превышает 6,07 ю,1 уо3 аУстройство работает следующим образом,На входы устройства поступают двоичные последовательности импульсов х и у,которые могут быть как положительными,так и отрицательными. В делителях 1, 2 последовательности импульсов делятся на 2",где и - число разрядов делителя, что позволяет понизить требования к быстродей 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 ствию блоков 3, 4 утроения числа импульсов. На выходах делителей образуются сравниваемые сигналы А= - и В=- - .У2" 2 д Эти сигналы накапливаются в счетчиках 6, 6 и являются сравниваемыми сигналами для первой микрооперации сравнения. Для осуществления второй микрооперации срав 3нения формируются 1 сигналы - (А+ В) и43- (А - В) - выполняется утроение и деление на четыре суммы и разности сигналов, Для этого в блоках д, 4 утроения происходит утроение сигналов А и В на входы счетчика 7 суммы поступают сигналыЗх ЗуЗА = - и ЗВ = - на входы счетчика 82 ц 2 пЗхразности - сигналы ЗЛ ==- - иЗВ2 лЗу2"Таким образом, в счетчиках 7 и 8 образуются соответственно сумма и разность3 3сигналов - (А+В) и - (А - В), в которых4 4давление на четыре обеспечивается тем, что информация - для дальнейшего сравнения в схеме 10 - снимается со счетчиков со сдвигом на 2 разряда в сторону старших. В схеме сравнения происходит сравнение и определение максимальных сигналов. Для упрощения устройства сравнение осуществляется за 2 микрооперации. В первой микрооперации определяется максимальный сигнал из чисел, находящихся в счетчиках 6 и 6, т. е. из чисел А и В.Во время второй микроопсрации при наличии тактовых импульсов по результатам сравнения в первой микрооперации и в зависимости от знаков сравниваемых чисел формируются импульсы управления, которые подключают ко входам схемы сравнения два из четырех исходных счетчиков 6, 6, 7,8.Варианты подключения следующие: 1 вариант. Если в результате первой микрооперации сравнения определилось, что число в счетчике 6 больше числа в счетчике 6, т. е. А )В и при условии, что знаки сравниваемых чисел одинаковы на выходах а и Ь устройства управления, формируются импульсы управления, посредством которых во время второй мпкрооперации сравнива 3ются числа А и - (А+В).411 вариант. Если в результате первой микрооперации сравнения определилось, что В)А и знаки сравниваемых чисел одинаковы, то во время второй микрооперации3 происходит сравнение чисел В и - (А - В).4111 вариант. Если в результате первой645154 г +у) г а аг аз аю микрооперации сравнения определилось, -что А)В и знаки сравниваемых чисел разные, то во время второй микрооперации3 происходит сравнение чисел А и - (А+ В) .4ГЧ вариант. Если в результате первой микрооперации сравнения определилось, что В)А и знаки сравниваемых чисел разные, то во время второй микрооперации3 происходит сравнение чисел В и - (А - В) .4Максимальное число, определенное во время второй микрооперации переписывается из счстчика, в котором оно хранится, через схемы И 12, 13, 14, 15 на выходную шину я. Технико-экономический эффект предлагаемого устройства можно оценить сравнением количества микроопераций, необходимых для вычисления в предлагаемом устройстве, и прототипе, При максимальной ошибке измерения 6,07% для вычисления корня квадратного в предлагаемом устройстве выполняется одна операция или две микрооперации сравнения, Для того, чтобы максимальная ошибка при вычислении в известном устройстве не превысила 6,07% требуется 8 операций. Так как каждая операция вычисления в этом устройстве включает 5 микроопераций, то всего требуется 40 микроопераций,Таким образом, в предлагаемом устройстве время вычисления меньше, чем в прототипе в 20 раз при одинаковой затрате времени вычисления на одну микрооперацию,Формула изобретения5оУстроиство для вычисления функции вида г= 1 х+у, содержащее счетчики, схему сравнения, блок управления, элементыИ, причем, выходы первого и второго счет 1 очиков подключены ко входам первого и второго элементов И соответственно и ко входам схемы сравнения, отличающеесятем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены делители частоты, блоки утроения числа импульсов, элемент НЕ,входы делителей частоты являются входами устройства, а выходы соединены со входами первого и второго счетчиков и с соответствующими входами блоков утроениячисла импульсов, выход первого из которыхподключен ко входам третьего и четвертогосчетчиков, а выход второго - к другим входам третьего и через элемент НЕ - четвертого счетчиков, выходы которых соединенысо входами соответствующих элементов Ии со входами схемы сравнения, выходкоторой соединен со входом блока управления,выходы которого соединены со вторымивходами счетчиков и элементов И, выходызокоторых являются выходами устройства.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР392494, кл. 6 06 Р 7/38, 1971.35 2. Авторское свидетельство СССР404082, кл. б 06 Р 7/38, 1971,