Устройство для вычисления кубического корня

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (1 И с0 06 Ф 7 552 идетельст7/552, 1етельство7/552, 1Фй ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.Л.Баранов1,71) Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(56 1. Авторское св во СССР Р 603988, кл. 0 06 Е 974.2. Авторское свид СССР 9 516037, кл. 0 06 Г 973 (прототип).(54)(57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КУБИЧЕСКОГО КОРНЯ, содержащее первый, второй, третий, четвертый регистры сдвига, первый, второй, тре- . тий сумматоры, генератор импульсов первый выход которого соединен с входами сдвига всех регистров сдвига, выходы первого, второго, третьего регистров сдвига соединены соответственно с первыми входами пер-. вого, второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены соответственно с входами первого, второго и третьего регистров сдвига, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, в него введены два триггера, четыре элемента задержки, три элемента И, два элемента ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧА 10- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем выход переноса первого сумматора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу генератора импульсов и к входу первого элемента задержки, .выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с прямым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с входом запуска устройства, второй вход первого триггера соединен с выходом первого элемента И, второй входпервого сумматора соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго регистра сдвига, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, с первым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом второго триггера, прямой выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, .выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу второго триггера, к второму . входу второго сумматора и к входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с третьим входомвторого сумматора и с входом четвертого регистра сдвига, выход которогс подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к второму входу .третьего элемента И, выход которого соединен через четвертый элемент задержки с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах управления в устройствах воспро-. изведения функциональной зависимости;5Известно устройство для вычисления кубического корня, содержащее накапливающий сумматор, два счетчика, элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер, формирователь импульсов 1 .Недостатком. этого устройства является сложность его реализации, так как аппаратурные затраты растут пропорционально количеству разрядов 15 счетчиков и накапливающего сумматора.Наибочее близким техническим решением к предложенному является устройство для вычисления кубического корня, содержащее пять регистров 2 р сдвига, семь сумматоров-вычитателей, , блок формирования констант, блок анализа сходимости и блок управления 2 .Недостаток известного устройСтва заключается в сложности его реализации.Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат.. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления кубического корня, содержащее первый, второй, третий, четвертый регистры сдвига, первый, второй, третий сумматоры, генератор тактовых импулЬсов, первый выходкоторого соединен с входами сдвига всех регистров сдвига, выходы первого, второго, третьего регистров сдвига соединены соот, ветственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены соответст венно с входами первого, второго и третьего регистров сдвига, дополнительно введены два триггера, четыре элемента задержки, три элемента И, два элемента ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем выход переноса первого сумматора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов и к входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с прямым входом первого триггеРа, первый вход которого соединен с входом запуска устройства, второй вход первого триггера соединен с выходом первого элемента И, второй вход первого сумматора соединен с выхо О дом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго регистра сдвига, выход второго элемента И соединен с вторым Входом первого элемента ИЛИ, с пер"вью входом второго элемента ИЛИ и с первым входом второго триггера, прямой выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧЛЮЩГ% ИЛИ, выход которого соединен с входом второго. элемента задержки, выход которого подключении к второму входу второго триггера, к второму входу второго сумматора и к входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора и с входом четвертого регистра сдвига, выход которого подключенк второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к второмувходу третьего элемента И, выход которого соединен через четвертый элемент задержки с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора.На чертеже изображена структурная схема устройства для вычисления кубического корняУстройство для вычисления куби-, ческого корня содержит генератор 1 тактовых импульсов, четыре регистра 2 - 5 сдвига, три сумматора 8, два триггера 9 и 10, четыре элемента 11 - 14 задержки, три элемента И 15 - 17, два элемента ИЛИ 18 и 19, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 и шину 21 запуска устройства.Устройство для вычисления куби - ческого корня реализует следующие операции= дЧ;,КК+К-" у Е, Ь; = Е 6;Ф 4 ЧФ 2 У О,Х 1дУс 2ф К 1,Я , дУ, где У =1 ф Уф7 у - значение функции на шагевычислений; Х 1- дополнительный код подкоренной величины; переключательная функций окончания процесса вычислений; И - количество разрядов регистра 2 сдвига.В исходном состоянии регистры 3-5 сдвига очищены, триггеры 9 и 10 находятся в нулевом состоянии. В регистр 2 сдвига записывается дополнительный код подкоренной величины, который циркулирует с выхода регистра 2 сдвига на его вход, через последовательный одноразрядный сумматор б. Регистры 2 - 4 сдвига имеют И разрядов а регистр 5 сдвига п -2 разряда. Последовательное соединениевыхода регистра 5 сдвига с его входом через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 и элементы 12 и 13 задержкиобразует кольцевой регистр на Н разрядов. Генератор 1 импульсов вырабатывает последовательность тактовых импульсов частоты т по первому выходу и с помощью делителя частоты формирует по второму выходу последовательность импульсов частоты Цп, Последовательность тактовых импульсов 10 первого выхода генератора 1 действует на входы сднига регистров 2-5,Вычисления начинают с момента установки триггера 9. в единичное состояние сигналом запуска устройства, 15 действующим на нход 21. В единичном состоянии сигнал прямого выхода триггера 9 открывает элементы И 16 и 17. Первый импульс, действующий на втором выходе генерато ра 1 после установки. триггера 9 в единичное состояние, поступает через элемент 11 задержки и элемент И 16 на первый вход триггера 10,.устанавливая его в единичное состо яние, а также через элементы ИЛИ 18 и 19 соответственно на вторые входы сумматоров б и 8.Последовательный сумматор б увеличивает на единицу дополнительный код подкоренной величины, который сдвигается, начиная с младших разрядов, с выхода регистра 2, и результат записывается в регистр 2 сдвига. Последовательный су, атор 8 эаписы35 вает единицу в младший разряд регистра 4 сдвига. Триггер 10 устанавливается в еди-, ничное состояние к моменту сдвига 40 нулевого .кода младшего разряда регистра 5. Сигнал логической единицы на прямом выходе триггера 10 приводит к формированию на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 сигнала логической единицы, который спустя время задержки элементом 12 сбрасывает триггер 10 в нулевое состояние. Сигнал логической единицы с выхода элемента-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 через элементы 12 и 13 задержки записывает в младшем разряде регистра 5 единичный код. Кроме того, сигнал логической единицы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 задержива-.ется на такт элементом 12, поступая .55 на второй вход последовательного сумматора 7 во время сдвига второго разряда кода регистра 3, затем вновь задерживается на такт элементом 13, поступая на третий вход сумматора 60 7 во время сдвига третьего разряда кода регистра 3. В результате в регистр 3 сдвига записывается единичный код во втором и третьем разря-, дах, что соответствует числу шесть. 65 После первого шага вычислений дополнительный код подкоренной нели- чины н регистре 2 увеличивается на единицу, в регистр 3 записывается число шесть, а в регистры 4 и 5 единица.Второй шаг вычислений начинается в момент генерации на втором выходе генератора 1 второго импульса, который через элемент 11 задержки и элемент И 16 вновь устанавливает триггер 10 по первому нходу в единичное состояние, а также поступает на входы элементов ИЛИ 18 и 19,Установка триггера 10 в единичное состояние приводит к увеличению двоичного кода н регистре 5 сдвига на единицу. Действительно, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 последовательно суммирует по модулю два двоичный код, сдвигаемый с выхода регистра 5, с сигналом логической единицы прямого выхода триггера 10 до формирования на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 первого, начиная с младшего разряда, сигнала логической единицы, который спустя время задержки элементом 12 сбрасывает триггер 10 по второму входу н нулевое состояние, На втором шаге нычислений код регистра 5 меняется с кода 0001 на код 0010. Таким образом, в регистре 5 сдвига накапливается в процессе вычислений величина Ур.Е ь У;. Двоичный код Уц спомощью элементов 12 и 13 задержки умножается. соответственно на 2 и 4, суммируется последовательным сумматором 7 с содержимым регистра 3 сдвига, в котором накапливается четная величина . б;. На выходел:1элемента ИЛИ 18 из выходных сигналов регистра 3 и импульса второго выхода генератора 1, поступающего через элементы 11 и 16, формируется последовательный двоичный код неетной величины .Е б; +1, равный ь У, Последовательййй сумматор б формирует сумму Х,+ Й ьу двоичный код которой сдвигается в регистр 2.Двоичный код величины Ус выхода регистра 5 сдвига поступает последовательно, начиная с младшего разряда, через элемент И 17, открытый сигналом прямого выхода триггера 9, и элемент 14 задержки на такт на второй вход элемента ИЛИ 19, на первый вход которого поступает единичный импульс с второго выхода генератора 1 через элемент 11 задержки и элемент И 16. В результате на выходе элемента ИЛИ 19 формируется двоичный код величины 21., +1, который суммируется последовательным сумматором 8 с двоичным кодом величины У.1 поступающим с выхода2регистра 4 сдвига, двоичными код нового значения величины Ук сдви1084786 аказ 2011/4 аж 6 Подпи е ул.Проектная иал ППП "Патент ж гается с выхода сумматора 8 в регистр 4Таким образом, после второго шаГа вычислений дополнительный код врегистре 2 сдвига увеличивается на восемь, в регистре 3 сдвига на,капливается двоичный код числа восемьнадцать, в регистре. сдвига - . двоичный код числа четыре, а в регистре 5 сдвига - двоичный код числа два, равный количеству шагов вычислений;Вычисления на третьем и всеМ по-. следующих шагах выполняются аналогичнЬм образом, до переполнения регистра 2 сдвига которое имеет мес Ь то, когда Х Й 6 У=Р,.т.е. при УюУ=Х. игйал переполненияВффиз последнего разряда регистра 2сдвига выделяется на выходе элемента И 15 из сигнала переноса сум О матора 6 по совпадению его с,импульсом второго выхода генератора 1. Выходной сигнал элемента И 15 сбрасывает триггер 9 по втОрому входу в нулевое состояние, в котором нулевой сигнал прямого выхода триггера 9 закрывает элементы И 16 и 17, прекращая вычисления.Результат вычислений кубического корня У=/Х фиксируется в регистре 2 сдвига, а в регистре 4 сдвига формируется двоичный код величины 34 Щ равный кубическому корню из квадрата подкоренной велиЧины Х,. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства для вычисления кубического корня заключаются в упрощении устройства и в расширении его функциональных возможностей. По сравнению с известным из состава предлагаемого устройства исключены один регистр сдвига, четыре сумматора-вычитателя, блок формирования констант и блок анализа сходимости.Расширение функциональных возможностей заключается в дополнительном вЫчислении, кубического корня из .квадрата подкоренной величины.