Квадратор

РЕТЕНИ яЬф ЕЛЬСТ итвин,ко ССС980.ССР, 1984 вои исОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение относится к ци вычислительной технике и может бь пользовано при построении специализированных вычислителей, функциональных преобразователей, устройств для обработки сигналов и информационно-измерительных систем. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет увеличения диапазона обрабатываемых чисел. Поставленная цель достигается благодаря введению в квадратор, содержаьций регистр 1 аргумента, сумматоры 2 и 3, блок памяти 4, дешифратор 5 и группы элементов И 8.1 - 8.т, дополнительной группы 6 элементов И и коммутаторов 7.1 - 7.(т+1), что позволило исключить устройство нормировки при работе с квадратором. 3 ил.(6) Тг== 1+ Х ); + с,(2) 55 Изгбрстецие относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислителей, функциональных преобразователей, устройств д,ня обработки сигналов и информационно-измерительных систем.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет увеличения диапазона обрабатываемых чисел.На фиг, 1 приведена структурная схема квадратора; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие принцип преобразования; на фиг. 3 - функциональная схема квадратора.Квадратор (фиг. ) содержит регистр 1 аргумента, первый 2 и второй 3 сумматоры, блок 4 памяти, дешифратор 5, дополнительную группу элементов И 6, коммутаторы 7,1 - 7. (гп+ 1), группы элементов И 8.1 - 8.гп,В качестве регистра могут быть использованы, например, интегральные микросхемы К 589 ИР 12, К 155 ТМ 8 и др., в качестве 20 сумматоров - К 155 ИМ 2, К 155 ИМЗ, в качестве блока памяти - К 155 РЕ 3, К 556 РТ 4, К 556 РТ 5 и др., в качестве элементов И - К 155 ЛИ 1, в качестве коммутаторов К 155 ЛП 5, в качестве дешифратора К 155 ИДЗ, К 155 ИД 4.Работа квадратора основана на принципе внешней кусочно-линейной аппроксимации (КЛА) исходной функции У=Х 2 Х0,1) с последующей многоразовой параллельной коррекцией разности между исходной функцией и,ее приближением.На фиг, 2 показана исходная функция У=Х и аппроксимирующая ее функция р. На интервале Х- .О,+ р= О, а на интервапе Х 6в ",1) р определяется уравнением касаг.(1) 2 (Х - ), Х- -,1). Разность между функциями У и р - функ ция корреции У= У - р (фиг. 2 б) является симметричной функцией относительно оси, проведенной через точку Х --- и на1 интервале ХЕ О, - - ) ЬУ совпадает с функцией У,У, может быть также, как и г, апцроксцмцроваца касательными в точке Х= - . В свою очередь, разностьУ -1-- =Я также выступает в роли функции коррекции и может быть аппроксимироцаца касательными (фиг. 2 в). После гп-го шага корр кции (фцг. 2 г) получаот корректирчоцгую фукгик) "-, тогда итоговые уравнения преобразования елдует записать в вцдс Зцачег ия корректирующей функции "; храптся в волоке 4 памяти ц служат для цолучения точного результата преобразования, Анализ показывает, что 1 - периодическая функция, симметричная на периоде относительно середины периода и11 (2.+ц (3) Это означает, что при разрядности входного кода Х, равной К, объем блока памятидля хранения значенийопределяется выражениемЯ= Й - 2(гп+1) 2г"+ ) (4) из анализа которого следует, что количество шагов коррекции должно выбираться из условия гп)чКак видно из эпюр на фиг. 2, функция коррециц ф; является периодической с пе 1ридом Т;= - ;. Это означает, что достаточно задать функцию ф, на интервале О;у:т), т,е. воспроизвести ца первом периоде, а на следующих использовать ту же функцию за счет смещения цо оси Х. Кроме того, так как функция ф является симметричной функцией ца периоде Т; относительно середины периода и к тому же в первой и последней четвертях периода Тн принимает нулевое значение согласно условиям построения КЛА, то функцию ф достаточно задать на интервале ХС 2,2,). Тогда уравнение; описывающее ф;, можно записать в виде где ЛХ= Х -Я-, - причем1ЛХ с О, 2,+).Для определения ХЕ -(т, - Згт можно воспользоваться той же формулой, заменив ьХ на ь Х - дополнение ьХ до уЬ, ввиду симметрии функции г,. Из уравнений , (5) и (6) следует, что цри определении р и 4., цеободимо выполнять операцию умножения части аргумента Х ца некоторый коэффициент, определяемый как 2, где - целое число. Это озна ает, что операция умножения может быть выполнена путем пространственного сдвига разрядов аргумента Х вправо или влево в зависимости от знака 1. Таким обрзом, работа комм) - таторов 7.1 - 7. (гп+1) заключается ц оч.20 где ";(26 и значенияхранятся в блоке40 4 памяти объемом О= 16) 4 = 64 бит, управляемом церез коммутатор 7.3 разрядами 3 - 6 входного кода Х. Для определения значения 41 и .г используются разряды О - 7 и 1 - 6 входного кода Х, так как значения аргумента этих функций лежат в ин тервалах) О, - " ) и О,+) соответственно, и при определении ф разряды входного кода дожны быть сдвинуты вправо на один разряд, цто соответствует операции умножения па у-.1Так как функции Цп, ф,являются симметричными при определении их значенийна интервалах 1-, -ф) лля у; , 8) и 55 что в зависимости от участка апроксимации функций ф и , они пропускают значения части Х без изменения или инвертируют, кроме того, на входах коммутаторов осуществляется пространственный сдвиг разрядов кода Х, т.е. выполняется операция умножения.Управление коммутаторов осуществляется старшими разрядами Х через буферный повторитель. Работа элементов И 8.1 - 8,гп состоит в том, что на участках аппроксимации, где ; не равны нулю, они пропускают пространственно сдвинутые значения Х или их дополнения на вход второго сумматора 3. Управление элементами 8.1 - 8.гп осуществляет дешифратор 5, определяющий участки аппроксимации, гдене равны О. Таким образом, на выходе вто рого сумматора 3 образуется значение суммы всех корректирующих функций ;и- Хм ф+ , поступающие на первую группу входов первого сумматора 2. Значение функции р образуется на выходах дополнительной группы элементов И 6, причем преобразование (1) обеспечивается путем управления дополнительной группой элементов И старшим разрядом кода Х через буферный повторитель и пространственным сдвигом на один разряд вправо при суммировании в первом сумматоре 2. Следовательно, на выходе первого сумматора 2 образуется знацение у = Х согласно итоговому уравнению преобразования (2).На фиг. 3 приведена функциональная схема квадратора для разрядности входного кода Х й = 10 (разряды пронумерованы с О до 9; 9 - старший разряд) при количестве шагов коррекции гп= 2. Для этого случая уравнение преобразования следующее:у= (р+ 1+ рг+ ь,2 7) дляг 1 1) 3 1)Ь)+,1) лляиспользуется тот же прием, цто и лля интервалов, - ) для о,- ,) и) для , если в качестве аргумента использовать дополнение части кода Х. Операция дополнения обеспечивается коммутаторами 7.1 для Ч; 7.2 для Чи 7.3 для 1, которые выполнены на элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Управление этими коммутатоми осуществляется разрядами 9.8 и 7 входного кода Х через буферный повторитель.Выходы коммутаторов 7. и 7.2 подключаются к входам первой ступени сумматора 3 через элементы И 8.1 и 8.2, управляемые дешифратором 5. Дешифратор 5 состоит из позиционного дешифратора трехразрядного двоичного кода в позиционный и двух элементов 4 ИЛИ, с помощью которых формируются управляющие сигналы для групп элементов И 8.1 и 8.2.Группа элементов И 8.1 открыта на интервалахв , -Вз-), -, -г),в , в ), 6, -4 з-), т.е.в , ); группа элементов И 8.2 - на интервалахв , в -,1 1 В- - - )), ф, 87),т.е. 8.-8-) и -, 8 ). Это означает, что группы элментов формула изобре гения Квалратор, содержащий регистр дргумента, вход которого соелинен с информацпопнь 1 м входом квалратора, дешифратор, и групп элементов И (гле ог= 1+ одга. а количество участков аппроксимации), блок памяти, первый и второй сумматоры, выхолы первого из которых являются выхолдми квадратора, а первач группа вколов первого суммдторд полклюенд к выхолам второго сумматора, вхолы первого и второго ела. гаемых которого соелинены соответственно И 8.1 и 8,2 открыты на тех интервалах, где функции ф 1 и фг не равны О. Управление дешифратором 5 осуществляется тремя старшими разрядами кода Х (9, 8 и 7),Таким образом, на выходе первой ступени сумматора 3 образуется сумма 11+ :г, а на выходе второй, т.е. на выходе сумматора 3 ф, + г+ . Для определения ср часть входного кода Х (разряды О - 8) через элементы И 6 подключены к входам В 1 - В 9 сумматора 2, причем управление элментами И 6 осуществляетсястаршим разрядом (разряд 9) ко да Х, обеспечивая у=О для ХбО,+). Следует отметить, что разряды О - 8 кода Х подклюцены церез элементы И 6 к входам сумматора 2 с пространственным сдвигом влево на один разряд, обеспечивая таким образом операцию умножения на лва. Слеловательно, на выходе сумматоре 2 образуется сумма р+ ф+ ф.+ " опрелеляемдя уравнением преобразования квадратора.1325469 3 4Щсг Составитель Н. ШТехред И. ВересТираж 672ого комитета СССР по десква, Ж - 35, Раушскаафическое предприятие,чоба нова Корректор В. Бутяга Подписное Редактор В. ПЗаказ 3110/44ВНИИПИ Гос трап тений и открытий4/5ул. Проектная, 4 дарствен 13035, М но-полиг ам изонаб.,Ужгор изводств с выходми элементов И т групп и выхода. ми блока памяти, управляющие входы элементов И т групп подключены к выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами старших разрядов регистра аргумента, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет увеличения диапазона обрабатываемых чисел, в него введены (т+1) коммутаторов и дополнительная группа элементов И, выходы которых подключены к второй группе входов первого сумматора, управляющие входы элементов И дополнительной группы и (т+1) коммутаторов соединены с выходами старших разрядов регистра аргумента, причем информационные входы элементов И дополнительной группы соединены с выходами остальных разрядов регистра аргумента и информационными входами (т+1) коммутаторов, а выходы т коммутаторов и выход (т+ 1)-го коммутатора соединены с информационными входами элементов И т групп и адресными входами блока памяти соответственно.