Устройство для вычисления суммы квадратов двух числоимпульсных величин

(51) С ЕЛЬСТ Н АВТОРСНО оител идетельство СССР . 7/552, 1980, тельство. СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(56) 1. Авторское свВ 717759, кл, С 06 Р2. Авторское свидепо заявке У 3474916/24,кл, С 06 Р 7/552, 22.06.82 (пртип),(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯСУММЫ КВАДРАТОВ ДВУХ ЧИСЛОИМПУЛЬСНЫХВЕЛИЧИН, содержащее счетчик, первуюгруппу элементов И, сумматор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И,.элемент ИЛИ, элемент задержки, причем разрядные выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, входы первого и второго числа устройствасоединены соответственно с первьм ивторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ и элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьвения быстродействия устройства, в нефсас , НИЯ l"," "у Ъ: Й го введены вторая группа элементов Ии группа элементов ИЛИ, входы первоговторого числа устройства соединенысоответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов Ивторой группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входыэлементов ИЛИ с второго по й -й которой (1 - разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группы с первого по(й)-й, вторые входы элементов ИЛИгруппы соединены соответственно свыходами элементов И первой группы,вторые входы элементов И которойобъединены и соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов.с второго по .(И+1)-й которого соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ группы, вход (и+2)-го разряда сумматора соединен с выходом11-го элемента И второй группы, вторые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными.выходами счетчика, счетный вход которо"го соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ.Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в составе систем переработки информации, контрольно-измерительных и управляющих систем. 5Известно устройство для вычисления суммы квадратов К чисел, содержащее счетчик, выходы которого соединены с первыми входами группь 1 элементов И,информационныевходы соединены 10 с входами элемента ИЛИ, выход которогь соединен с входом счетчика И .Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие. Соглас. но принципудействия устройстванеоб ходимо в промежутке Т между входными импульсами формировать еще К равноотстоящих во времени импульсов, т.е, делить этими вспомогательными импульсами величину Т на К+2 интервала длительностью ьС, где бй - время, достаточное для срабатывания счетчика основания и накопителя. Таким образом на минимальный допустимый интервал между входными импульсами устройства 25 налагается весьма жесткое ограничение.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее сумматор, груп пу элементов И, счетчик, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, два триггера, два элемента задержки, формирователь импульсов, Известное устройство вычисляет сумму и разность квад 5 ратов двух чисел Я .Невысокое быстродействие известного устройства обусловлено тем, чточслагаемые результаты, необходимыена текущем шаге алгоритма, формиру" 40 ются только после прихода очередного импульса, ввиду чего выходной сигнал устройства запаздывает относительно входного на время, необходимое для формирования слагаемого в счетчике и последующего прибавления его к содержимому сумматора.9Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем,50 что в устройство для вычисления суммы квадратов двух числоимпульсных величин, содержащее счетчик, первую группу элементов И, сумматор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, элемент 55 ИЛИ, элемент задержки, причем разрядные выходы счетчика соединены соответственно с первыми входами элемен-, 1-1и: , (2 +1), (1)Соответственно сумма квадратовдвух чисел может быть представлена ввиде П 1 Иг2 Е(2;+)+, 2;+11 при и,со (2)о в,Ю,-1 п,-12;: (2;+11+, (2;+1) пи и, ИОг ги+О =1 Формулы (1) и (2) положены в основу работы предлагаемого устройства. тов И первой группы, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемента ИЛИ, введены вторая группа элементов И и группа элементов ИЛИ, входы первого и второго числа устройства соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы и первым входом первого элемента ИЛИ группы, первые входа элементов ИЛИ с второго по и-й которой (и - разрядность счетчика) соединены соответственно с выходами элементов И второй группы с первого по (п)-й, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с выходами элементов И первой группы, вторые входы элементов И которой объединены и соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом первого разряда сумматора, входы разрядов с второго по (и+1)-й которого соединены соответст. венно с выходами элементов ИЛИ группы, вход (и+2)-го разряда сумматора соединен с выходом и-го элемента И второй группы, вторые входы элементов И которой соединены соответственно с разрядными выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход кото.рого соединен с выходом элемента ИЛИ,На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит элемент ИЛИ 1, элемент 2, задержки, счетчик 3, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, группы элементов И 5 и 6, элемент И 7, группу элементов ИЛИ 8, сумматор 9, выполненныйнакапливающим.В основу работЬ устройства положено следующее представление квадрата числа35 40 Каждый из п 1 первых входных импульсов поступает одновременно на оба входа элемента ИЛИ, элемента И 7 и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. Импульсы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 45 ИЛИ 4 при этом не возникают, Первый импульс с выхода элемента И 7 прибавляет к нулевому содержимому сумматора 9 число 2 - удвоенное первое нечетное число. Действительно, этот им пульс поступает через первый элемент ИЛИ 8 группы на вход второго разряда сумматора 9 и, кроме того, на первые входы элементов И 5, прибавляя тем самым одновременно к содержимому сумматора 9 содержимое счетчика 3 (через. группу элементов И 5 и группу элементов ИЛИ 8) со сдвигом на два разряда 3 11661Числа ии п представлены число- , импульсным кодом, причем.оба числа начинают формироваться одновременно,. и импульсы на обоих входах устройства синхронизированы (эти условия как и для известного устройства являются обязательными условиями правильного функционирования схемы).Устройство работает следующим образом. 10В исходном состоянии импульсы на обоих входах отсутствуют, счетчик 3 и сумматор 9 установлены в нуль.Ввиду синхронности входных импульсов при поступлении их одновременно 15 на оба входа элемента ИЛИ на выходе последнего формируется один импульс; импульс на выходе сумматора по модулю два формируется тогда, когда импульс поступает лищь на один(любой) 20 из его входов.Пусть, для определенности, прп,О, При этом согласно (2) .для получения правильного результата вычислений необходимо просуммировать ппервых. , 25 удвоенных нечетных чисел рассматриваются согласно (2) только положительные нечетные числа, полагая их упорядоченными по величине и. пронумерованными натуральным рядом чисел, т.е. 1 - первое нечетное число, 3 - второе, 5 - третье и т.д.), а затем к полученной сумме прибавить ип следующих нечетных чисел, например3 +5 =2(1+3+5)+(7+9)=2+6+10+7+9- .г3 5-3"2=34.Именно этот алгоритм реализует предложенное устройство. 054в сторону старших разрядов, с учетверением содержимого счетчика.Импульс с выхода элемента ИЛИ 1,формируемый одновременно с импульсомна выходе элемента И 7, через элемент 2.задержки, время задержки которого выбирается достаточным для завершения процесса передачи содержимого счетчика 3 в сумматор 9, поступает на счетный вход счетчика 3, увеличивая его содержимое на единицу.Второй импульс. с выхода элементаИ 7 вызывает прибавление к содержимо-му сумматора 8 числа "6", те. удвоенного второго нечетного числа (число"2" поступает в сумматор 9, как и впредыдущем случае, непосредственнос выхода элемента И 7, а учетверенное содержимое счетчика 3 добавляетеще число "4"), в соответствии сформулой (2).Аналогично, каждый х-й импульс свыхода элемента И 7 увеличивает содержимое. сумматора 9 на число2(2(-1)+1) в соответствии с формулой (2), так что после обработки пэтих импульсов в сумматоре 9 сформируется первая из сумм, фигурирующихв этой формуле (для рассматриваемоГО случая и п),Теперь импульсы продолжают поступать только на один вход устройства, при этом импульсы на выходе элемента И 7 прекратятся, импульсы на выходе элемента ИЛИ 1 продолжаются по-преж" нему, и кроме того, начнут формироваться - одновременно с импульсами на выходе элемента ИЛИ 1 - импульсы на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 Первый иэ этих импульсов вызывает увеличение содержимого накапливающе-го сумматора 9 на 2 п 1+1. Действительно, на счетчике 3 зафиксировано к этому моменту число п 1, а выходы счетчика 3 соединены с входами накапливающего сумматора" 9 (через элементы И первой группы 6 и элементы ИЛИ группы 8) с сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов; импульс с выхода элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 4 поступает непосредственно на вход первого разряда (разряда единиц) сумматора 9, и, поступая на первые входы элементов И 6, добавляет одновременно к содержимому сумматора 9 удвоенное содержимое счетчика 3.116 Ь 105 Составитель А.Казанскийедактор Г,Волкова Техред М,Гергель орректор М, Самборская аказ 4311/44 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.писн иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Каждый следующий входной импульс обрабатывается аналогично, в соответствии с формулой (2).При п 1п устройство работает точно так же, отличие состоит лишь 5 в том, что теперь первые и импульгсов сформируются на выходе элемента И 7, а последующие п 1 - и - навыходе элемента ИСКЛЮЧЮЩЕЕ ИЛИ 4, каждый выходнойимпульс этих элементов об 10 рабатывается ицентичноописанному выше. Введение в предлагаемое устройство групп элементов И и ИЛИ позволяет повысить его быстродействие, так как в счетчике формируются числа, необходимые в следующем такте работы устройства, поэтому с приходом следующего импульса одновременно происходит суммирование числа из счетчика и содержимым сумматора и формирование следующего числа.