Цифровой функциональный преобразователь

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заивлено 1907.76 (21) 2385724/18-24 51)м г 6 06 Е 15/20 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ т,Изобретение относится к цифровойвычислительной технике и может найтиприменение для аппаратной реализа"ции вычисления частного от произведения на сумму двух аргументов,Известен цифровой функциональныйпреобразовагель, содержащий счетчик:-(регистр), сумматор, схемы сраннения, блок управления, дешифратор,узел объединения, схемы И и ИЛИ,триггеры, Выход счетчика подключенко входу сумматора, выходы блокауправления соединены суправляющимвходом сумматора и входом счетчика 1). 15Недостатком известного устройстваянляется то, что оно не предназначено для вычисления функции частногоот произведения на сумму двух аргументов., 20Наиболее близким техническим ре -шением к предлагаемому является цифровой Функциональный преобразователь, содержащий четыре сумматоравычислителя, два регистра, блоканализа и блок управления, причемвыход блока анализа соединен спервыми управляющими входами первого, второго и третьего сумматоров-вычитателей и с входом блокауправления, первые входы первого итретьего сумматоров-вычитателейподключены к выходам соответственнопервого и второго регистров, управляющие входы которых соединены спервым выходом блока управления,первый и второй входы блока анализасоединены с выходами соответственнопервого и третьего сумматоров-вычитателей 2). Преобразователь содержикроме того, четыре регистра,Недостатком преобразователя является невозможность вычислениячастного.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей эа счетреализации Функций деления. Поставленная цель достигается тем, что выход блока анализа соединен с первым управляющим входом четвертого сумматора-вычитателя, второй выход блока управления соединен со вторыми управляющими входами сумматорон-вычитателей, выходы первого и второго регистров соединены соответственно с первыми входами второго и четвертого сумматоров-вычитателей, причем вторые входы перного, второ744590 тоны 1в-выобраУстройство содержит сумматоры-вычитатели 1, 2, 3 и 4, регистры 5и б, блок 7 анализа, блок 8 управленияРабота предложенного ЦФП основана на раэностно-итерационном алгоритме, , 2 хуХ =Х Х =Х н,Х 2 и х+У4+Л 1, О= О с 7 2 (.)2 У1 х УРеккурентные соотношения предложенного алгоритма обладают группоВыми сВОйстВами и Вычисляются Одновременно в одном цикле, состоящемиз числа итераций, равного или меньше и, где и - число разрядов одногоиз аргументов.Вычисления в предложенном ЦФПосуществляются следующим образом.Первое соотношение алгоритма реализуется в сумматоре-вычислителе 1,второе - в сумматоре-вычислителе 3,третье - в сумматоре-нычислителе 2и четвертое - в сумматоре-вычислителе 4, Логическое условие У - х (0находится в блоке 7 анализа.Перед началом работы сумматорывычитатели 1 - 4 и регистры 5 - б " устанавливаются н нулевые состояния.Затем н регистр 5 и сумматоры-нычитатели 1 и 2 заносится аргументХ, а в регистр б и сумматоры-вычитатели 3 - 4 заносится аргумент УВключается генератор тактовых импульсон в блоке 8 управления, свыходон которого тактовые импульсыподаются на регистры 5 - б и сумматоры-вычислители 1-4. Начиная совторой итерации с первого входаблока 8 управления н зависимости отсигнала с блока 7 анализа предварительно.подается импульс сдвига,который сдвигает содержание регистров 5 - б на один разряд вправо отзапятой (в сторону младших разрядов)и устанавливает их старший разряд в нулевое состояние. В зависимостиот соотношения содержаний сумматоров-вычитателей 1 и 3, т.е. от значения очередной цйфры оператора (1),в сумматорах-вычитателях 1 - 4 ныполняюся операции сложения или вы-читания. При (1 = 1 сумматоры-"вычитатели 2 и 3 выполняют вычитания, При Я) = -1 режим их работй меняетсяна обратный. В любой итерации в 0 1,0 0,0-1 0 О 1,0 Точность вычисления определяется длиной разрядной сетки регистров 50 сдвига и сумматоров-вычитателей,После окончания процесса вычисления в.сумматорах-вычитателях 1 и 3 содержится значение функций2 ХУ/(Х + У), в суйматоре-вычитателе 55 2 содержится значение функций2 х(Х + У), а в сумматоре-нычитателе 4 содержится значение функций 2 уф/(Х + У) .Сравнительные испытания показали,что предложенный ЦФП позволяет вычислять три укаэанных Функции одновременно в одном итерационном цикле, длительность которого значительно меньше времени вычисления даже одной из укаэанных функций традиционными го, третьего и четвертого сумм ров-вычитателей попарно соедин между собой и являются входами преобразователя, ныходы второг третьего и четвертого сумматор читателей являются выходами пр зователя,На чертеже представлена схе устройства.-каждом сумматоре-нычитателе 1 - 4производится. алгебраическое сложение предыдущего содержания со сдвинутым вправо на ) разрядов значениемодного или второго аргумента. Насамом деле предыдущее значение,содержащееся в регистрах 5 или б,сдвигается на один разряд вправо,Ра эрешение на очередной сдвиг выдаетблок 7 анализа, в котором кромеочередной цифры О 1 определяется имомент ее изменения, Если очереднаяциФра Ч) равна предыдущей, то сдвигне производится, При перемене знака с 1 производится сдниг содержаний 1В регистрах 5 и б на один разряд, 5 В случае, когда содержания сумматоров-вычитателей 1 и 3 равны,процесс вычисления окончен и блок 7анализа выдает в блок 8 управлениясигнал останова. Так как сигналы 20 перехода к следующему сдвигу и останова Формируются в разные моментывремени, их можно передавать по одному проводу. По сигналу остановаблок 8 перестает выдавать тактовые 25 импульсы дляследующей итерации,Для подавляющего большинства значений аргументов процесс вычисленияфункций оканчивается на итерации,номер которой меньше и, В таблицеприведен пример вычисления Укаэанныхфункций для аргументов Х = 0,5 иУ = 0,5. Иэ таблицы видно, что дляэтого случая необходимо только триитерации.МинимальнОе время вычисленияуказанных функций равно в тактахТ 2 + 2 для случая использованияпараллельных сумматоров-вычитателей. 3,) Л 3 И Ч 4 2 1 0,75 0,25 -1 0,25 0,75 45 1 Оу 5 0,5 +1 0,5 0,5744590 5 10 Формула изобретения 2 х ФУ ху ФУ 2 У147 751 Подп Заказ 3795/14 ЦНИИП Ужг Проектная, 4. -Пате или ал- .".,Фут - -".т илтММйювЗЮМЪЛ;ин ЬИ сМт пйЮйЮЮЙЮ т тт : д- - ФЪ тт Ы:ЛЮ -." т, -.Май М-ЬЛ тттЮМЙ 4 ЙЮЙВЛИЕЮМ 4 МНМзс . ЗЖЙЖ . ееФз 1 4 ЭЮЮ 1 техническими средствами, Это даетвозможность повысить производйтельность работы специализированныхвычислительных или управляютцих комплексов. Предложенный ЦФП состоитиз стандартных цифровых схем иэлементов, его структура обладаетбольшой регулярностью и однородностью,что позволяет реализовать ее в видеБИС. Моделирование предложенного ЦФП на ЭВМ Минскпоказало большую эффективность вычисления указан-ных функций в отдельном специализированном вычислительном блоке. Цифровой функциональный преобразователь, содержаший четыре суммато ра=вычислителя, два регистра, блок анализа и блок управления, причем выход блока анализа соединен с первыми управляюшимн входами первого, второго и третьего сумматоров-вы читателей и с входом блока управления, первые входы первого и третьего сумматоров-вычитателей подключены к выходам соответственно первого и второго регистров, управляющие 30 входы которых соединены . первымвыходом блока управления, первый ивторой входы блока анализа ссединеныс выходами соОтветственно первогои третьего сумматоров-вычитателей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей эа счет реализациифункции деления, выход блока анализа соединен с первым управляюшимвходом четвертого сумматора-вычитателя, второй выход блока управления соединен со вторыми управляющими входамисумматоров-вычитателей,выходы первого и вторбго регистровсоединены соответственно с первымивходами второго и четвертого сумматоров-вычитателей, йричем вторыевходы первого, второго, третьего ичетвертого сумматоров-вычитателейпопарно соединены между собой иявляются входами преобразователя,выходы второго, третьего и четвертогОсумматоров-вычитателей являются выходами преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 453697, кл, С 06 Р 15/32, 9,01.73,2. Авторское свидетельство СССРР 521570, кл. С 06 Г 15/34,3.07,73,