Цифровой функциональный преобразо-ватель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советск)а Социавктических Республик(51) М. Кл.з 0 06 Р 7/544 с присоединением заявки ЙУ Гвсударствеяяый комитет СССР ее амаи нзебретений к фтврытийДата опубликования описания 300381) цКировский политехнический институт и Куйбышевский,политехнический институт им. В.В. Куйбышева(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к вычислительной технике н может, быть использовано при построении специализированных цифровых вычислительныхустройств, в частности, для вычисления разности двух частот, -Ть- -где Т - период следованйя сигналовпервой частоты;Т 2 - период следования сигналоввторой частоты,Известны устройства для вычисления математических операцийх/у, 1/х, ху/ (х+у), (х+у) /у,х /(х+у).Указанные устройства позволяютодновременно выполнять операции умножения и деления (1.Однако недостатком таких устройствявляется отсутствие воэможности вычисления выраженияТ -Рг,т,т.е. деление на произведение двухчисел.Наиболее близким по техническойсущностик предлагаемому являетсяустройство деления, содержащее три регистра, трн сумматора-вычнтателяи два сдвигателя 2.Недостатком устройства являетсяотсутствие возможности для вычитаниявыражения (1) при одновременном выполнении операций умножения и деления и большее время вычисления припоследовательном выполнении операций.Цель изобретения - расширение 0 функциональных воэможностей за счетвыполнения вычислений вида(Т-Т)/ТТ 2 и повыаение быстродействия преобразователя.Поставленная цель достигается тем, 15 что в цифровой функциснальный преобразователь, содержащий, три регистра,три сумматора-вычитателя, два сдвигателя, причем выход младшего разряда первого регистра соединен с первым20 входом первого сумматора-вычитателя,выход которого соединен со входомпервого регистра, выход младшего разряда второго регистра соединен спервым входом второго сумматора-вы читателя, входы разрядов первого сдвигателя соединены с соответствующимивыходами второго регистра, выход первого сдвнгателя соединен со вторымивходами первого и второго сумматоров.вычнтателей, выход второго сумматоравычитателя соединен со входом второго регистра, выход младшего разряда третьего регистра соединен с первм входом третьего сумматора-вычитателя входы разрядов второго сдвигателя соединены с соответствующими выходами третьего регистра, выход второго сдвигателя соединен со вторым входом ,третьего сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом третьего регистра, дополнительно введен третий сдвигатель, входы разрядов которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выход - с третьим входом первого сумматора-вычитателя.Введенный в известное устройство третий сднигатель сдвига и указанные соединения позволяют вычислять выражение (1) при одновременном выполнении операций умножения и деления, что обеспечивает расширение Функциональных возможностей и повышение быстродействия преобразователя.На чертеже приведена структурная схема цифрового функционального преобразователяЦифровой функциональный преобразователь содержит регистры 1-3 (сдвигающего типа), сумматоры-вычитатели 4-6 (комбинационного типа), сдвига- тели 7-9.Вычисление зависимости .Ь Г= =(т 2-т ) /т тг (О, 5 т, т 41) н предлагаемом преобразователе описывается следующими уравнениямиХ 1.=Х+ Г 2 х ) . (2)1 и - 11 12 31 (3)(5) г =,(,(+Е 2 1(4 ф; 2 ") (ь). где 1=1 .,п(п - разрядность преобразователя). Начальные условия хд=Т,у=Тг, г=Тг-Т 1,Результат:г=4 Й,В процессе вычисления уравнений (2) и (3) значения (1 и ; определяютсяв выражениях (4) и (5) таким образом, что х; и у; стремятся к единице, при этом преобразуемый по выражению (б) числитель зависимости г стремится .к результату вычисления ЬЕ.Преобразователь работает следующим образом.Перед началом вычисления значение хо =Т вводится в регистр 2, в регистр 3 вводится значение уа -- Т, н регистр 1 вводится значение Тг. Затем на сумматор-вычитатель 4 посту 510 15 20 3 35 40 45 50 55 60 пает значение Т из регистра 1 и значение Т из регистра 2 через сдвига- тель 7. На сумматоре-нычитателе 4 получается значение г =Ту- ,которое записывается н регистр 1.Далее в преобразователе выполняется и однотипных итераций по уравнениям (2),(3) и (б) . На каждый 1-ой итерации сдвига на 1 разрядов вправо осуществляется на сднигателях 9, 7 и 8; хранение и выдача значений переменных г,х и у на входы сум.маторов и сдвигателей осуществляется на регистрах,1,2 и 3 соотнетстненно. Сумматоры-вычитатели осуществляют операцию суммирования или вычитания н соответствии со значениями Е; и.Г, Если Е; =0 или , =О, то далее уравнение (2) и (3) не выполняется. Если Е; = ;=О, то процесс вычисления заканчивается на 1-ой итерации. Если Е и ; не равны нулю и имеют одинаковые знаки, то при выполнении уравнения (б) на этой итерации выполняются суммирование и вычитание на сумматоре-вычитателе 4; если(-:и Г; имеют разные знаки, то на сумматоренычитателе 4 производится одно вычитание из содержимого регистра 1 сдвинутого значения г на 2 1 разрядов вправо.После выполнения и итераций процесс вычисления заканчивается, результат вычисления Е=ЬЙ хранится врегистре 1.В табл. 1 принеден пример нычисления при Т=0,101010, Тг=0,110011.Вычисление в зависимости и известном устройстве при последовательном выполнении операций умножения и деления может быть выполнено за нре-, мяр выраженное в тактах и равное 2 иПроводят анализ нремени вычисления н предлагаемом преобразователе, В табл, 2 приведены значения количества суммирований к на каждой итерации при выполнении уравнения (б) при всех возможных сочетаниях значений Я и.Иэ табл. 2 следует, что .среднее количество суммирований при выполнении уравнения (б) составляет к =1. Уравнения (2), (3) и (б) выполняются одновременно. Поэтому среднее время вычисления в предлагаемом преобразователе, выраженное в тактах, примерно составит иТаким образом, быстродействие предлагаемого преобразователя примерно в 2 раза выше быстродействия известного устройства.Эффективность изобретения заключается в расширении Функциональных возможностей преобразователя за счетТ т выполнения вычислений видат, ти повышении быстродействия вычислений преобразователя.+1 -1 +1 0,001001 0,001111 0 001110 0,001110 0,001110 0,001110 0,001110 4 б Ре зульт Таблица 1 -1Формула изобретени ВНИИП Тираж Заказ 244045 Подписно"Патент",л.Проектная филиал П г.ужгоро Цифровой функциональный преобразователь, содержащий три регистра, три сумматора-вычитателя, два сдвигате ля, причем выход младшего разряда первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом первого регистра, выход младшего разря" да второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитателя, входы разрядов первого сдвигателя соединены с соответствующими выходами второго регистра, выход первого сдвигателя соединен со вторыми входами первого и второго сумматороввычитателей, выход второго сумматоравычитателя соединен с входом второго регистра, выход младшего разряда третьего регистра соединен с первым входом третьего сумматора-вычитателяВ входы разрядов второго сдвигателя соединены с соответствующими выходами третьего регистра, выход второго сдвигателя соединен со вторым входом третьего сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом третьего 25 регистра, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения вычислений вида (Т 2-Т)/Т 1 Т 2 и повышения быстродействия преобразо вателя,в него введен третий сдвигатель, входы разрядов которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выход - с третьим входом первого сумматора-вычитателя.35 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Оранский А,М. Аппаратные методы в цифровой вычислительной техникеМинск, БГУ, 1977, с, 178-,18 7.4 О 2. Авторское свидетельство СССР9 417790,кл. О Об Г 7/52, 19 74 (прототип).