Устройство для извлечения квадратного корня

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51)4 0 06 Р 7 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПЬСТВУ юФь О (3 1 В И ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Карцев Н,А. Арифметика цифровы машин, - М.: Наука, 1969, с. 537, рис. 5-6.Авторское свидетельство СССР У 1246091, кл, Г 06 Р 7/552 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАД РАТНОГО КОРНЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении ЦВМи спецпроцессоров. Цель изобретения - повышение точности вычислений, УстЯО 142566 ройство содержит регистр сдвига 3,четыре элемента ИЛИ 4, 9, 10, 11,элемент И 15, 1 К-триггер 12, ТТ-триггер 14, КБ-триггер 25, управляемыйгенератор импульсов 13, двоичныисчетчик 21 и регистр последовательных приближений 19. Новыми в устройстве являются элемент НЕ 5, блок возведения в квадрат 6, схема сравнения 7, три формирователя одиночныхимпульсов 16, 23, 26, второй управляемый генератор импульсов 18, пятый ишестой элементы ИЛИ 17, 24 и элемент И-НЕ 22. Повышение точности вы.числений достигается за счет вычисления дробной части результата.1 ил.Изобретение относится к вычисли" тельной технике и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин и спецпроцессоров.Пель изобретения - повьшгение точности вычислений.На чертеже представлена функцио" , нальная схема устройства.Устройство содержит группу инфор,мационных входов 1, вход 2 начальной установки, регистр 3 сдвига, первый ,элемент ИЛИ 4, элемент НЕ 5, блок 6 возведения в квадрат, схему 7 сравнения, вход Я запуска, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 9, 10 и 11 (соответственно), 1 К-триггер 12, первый управляемый генератор 13 ;импульсов, ТТ-триггер 14, элемент И 15, первый формирователь 1 б одиночных импульсов, пятый элемент ИЛИ 17, второй управляемый генератор 18 импульсон, регистр 19 последовательных приближений, первую ,группу инФормационных выходов О, цвоичный счетчик 21, элемент И-НЕ 22, второй формирователь 23 одиночных гмпульсов, шестой элемент ИЛИ 24, Б-триггер 25, третий формирователь б одиночных импульсов, выход 27 сигнала о конце вычислений, нторуго группу информационных выходов 28.Устройство работает следующим образом.Импульс начальнбй установки, поДаваемый по входу 2, приводит уст%ойгстно в исходное состояние. При Этом обнуляется триггер 3 сдвига, на прямьгх выходах 1 К- и ТТ-триггерон 12 и 14 устанавливается высокий уровень Сигнала, а выход Ю-триггера 25 сбраСынается на низкий уровень, Высокий уровень сигнала с прямого выхода 1 К-триггера 12, поступая на вход управления регистра 3 сдвига, переводит его в режим параллельной загрузки информации. Импульс запуска, поступающий на входу 8, сбрасывает двоичный счетчик 21 в нулевое состояние и, проходя через второй элемент ИЛИ 9, своим передним фронтом фиксирует в регистре 3 прямой двоичньгй код подкоренного выражения, поступающий с группы информационных входов 1 на его входы данных. Первым элементом ИЛИ 4 контролируется наличие единиц в двух старших разрядах подкоренного выражения, записанного в регистр 3 сдвига, Если единиц н5 10 15 20 этих разрядах нет, то с выхода эле" ментон ИЛИ 4 и НЕ 5 соответственно на входы 1 и К триггера 12 поступают низкий и высокий уровни сигнала. Это обеспечивает переключение 1 К-триггера 12 задним Фронтом импульса запуска на низкий уровень сигнала на его прямом выходе, этот уровень переводит регистр 3 сднига в режим сдвига ин" формации н сторону старших разрядов и одновременному заполнению младших разрядов нулями, А высокий уровень сигнала с обратного выхода 1 К-триггера 12 разрешает работу первого управляемого генератора 13. Передние фронты, вырабатываемых импульсов проходя через второй элемент ИЛИ 9, сдвигают информацию в сдвиговом регистре 3. При этом ТТ-триггер 14, переключаясь по спадам импульсов генератора 13 делит частоту этих импульсов на два, а двоичным счетчиком 2 1 считаются импульсы с прямого выхос да ТТ-триггера 14Насчитынаемое дво 30 35 40 45 50 55 ичным счетчиком 21 число равно числуфпар сдвигов кода подкоренного выражения н регистре 3, Спады импульсовобратного выхода ТТ-триггера 14,проходя через четвертый элемент ИЛИ11 приводят 1 К-триггер 12 н соответствие уровням сигналов на его 1 и Квходах.Ясно, что возврат прямого выхода1 К-триггера 12 на высокий уровеньпроисходит после той пары сдвиговподкоренного выражения, во времякоторой н одном или обоих старшихразрядах регистра 3 появляется единица, При этом работа управляемогогенератора 13 запрещается, высокийуровень сигнала с выхода первогоэлемента ИЛИ 4 обеспечивает прохождение последнего импульса серииимпульсов с ньжода четвертого элемента ИЛИ 11 через элемент И 15 навход первого формирователя 1 б одиночных импульсов, который вырабатывает одиночный импульс, устанавливающий НЯ-триггер 25 в высокое состояние и запускающий регистр 19 последовательных .приближений на цикл работы,В случае нулевого значения всехразрядов подкоренного выражения всевыходы двоичного счетчика 21 устанавливаются в единичное состояниеи после проведения -- (и-разрядцость240 подкоренного выражения) пар сдвигов кода в регистре 3, что обуславливает появление на выходе элемента И-НЕ 22 низкого уровня сигнала, который в свою очередь запускает второй формирователь 23 одиночных импульсов, импульс с выхода которого, пройдя через третий элемент ИЛИ 10, уста навливает прямой выход 1 К-триггера 12 1 О в единичное состояние, чем прекращаются сдвиги информации в регистре 3, я пройдя через пятый элемент ИЛИ 17, устанавливает КЯ-триггер 25 в единичное состояние и запускает регистр 19 последовательных приближений ня цикл работы.Если же в одном из двух старших Разрядов подкоренного выражения после его загрузки в регистр 3 имеется единица, переключения ТК-триггера 12 по спаду импульса запуска не происходит, а сам импульс запуска после появления высокого уровня сигнала на выходе первого элемента ИЛИ 4 про ходит через элемент И 15 и своим спадом запускает первый формирователь 16 одиночных импульсов, вырабатываемый которым импульс, пройдя через пятый элемент ИЛИ 17, устанавливает КЯ-триггер 2 и запускает регистр 19 последовательных приближений на цикл работы, в котором осуществляется непосредственно извлечение квадратного корня, но уже неЭ 5 из исходного аргумента, я из числа, равного произведению исходного аргумента ня коэффициент 4, где щ - число пяр сдвигов исходного аргумента в регистре 3, посчитанное двоичным счетчиком 21.Для любых значений подкоренного выражения процесс извлечения квадратного корня производится следующим образом, Переключение КЯ-триггера 4 б 25 на высокий уровень сигнала разрешает работу второго управляемого генератора 18 импульсов, по переднему фронту первого из вырабатываемых имимпульсов на разрядных выходах Реги 6 О стра 19 последовательных приближений устанавливается код 011111, а его выход сигнала о конце преобразования устанавливается в высокое состояние. Задний фронт импульса с генератора 18 запускает блок 6 возведения в квадрат результат с его выхода поступает на схему 7 сравнения, где сравнивается с предъявляемым с регистра 3 сдвига числом. Если код с регистра 3 больше, то на выходе схемы 7 сравнения появляется единица, в противном случае - ноль. Передним фронтом второго импульса, поступающего с генератора 18, результат сравнения зафиксируется в старшем разряде регистра 19 последовательных приближений. На его разрядных выходах устанавливается либо код 001111 либо код 101111. На последующих тактах аналогичным образом осуществляется установка последующих разрядов регистра 19 последовательных приближений. По окончании цикла преобразования выход сигнала о конце преобразования регистра 19 сбрасывается на низкий уровень, чем обеспечивается запуск третьего форУ мировятеля 26 одиночных импульсов, вырабатываемый которым импульс, пройдя через шестой элемент ИЛИ 24 сбрасывает КБ-триггер 25, а поступив на выход 27 сигнала о конце вычислений, свидетельствует факт готовности результата вычислений ня информационных выходах 20 и 28 устройства. При этом код ня первой Группе информационных выходов 20 представляет из себя целое число, равное произведению действительного результата ня 2, а код ня второй группе информационных выходов 28 равен н. Число определяет число сдвигов результата в сторону младших разрядов с целью его нормализации. Такое представление результятя позволяет получить и дробную его часть, При этом вычисляемое число разрядов дробной части равно щ,Формула изобретенияУстройство для извлечения квадратного корня, содержащее регистр сдвига, информационные входы которого являются информационными входами устройства, с первого по четвертый элементы ИЛИ, элемент И, 1 К-триггер, ТТ-триггер, КБ-триггер, первый управляемый генератор импульсов, двоичный счетчик, вход обнуления которого является входом запуска устройства, регистр последовательных приближений, разрядные выходы которого являются первой группой информационных выходов устройства, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок возведения в квадрат, три фор14256625мирователя одиночных импульсов, второй управляемый генератор импульсов, схема сравнения, элемент НЕ, пятый и подестой элементы ИЛИ, элемент И-НЕ, йричем вход обнуления регистра сдвига является входом начальной установи устройства и подключен к первым ходам третьего и шестого элементоввход тактирования регистра сдвиа подключен к, выходу второго элеента ИЛИ, первые входы второго и етвертого элементов ИЛИ и вход обнуения двоичного счетчика соединены с в одом "Пуск" устройства второйоФвход второго элемента ИЛИ соединен содом первого управляемого генерара импульсов и входом тактировая ТТ-триггера, вход установки в 1, И,1 которого и вход управления регйстра сдвига подключены к прямому входу 1 К-триггера, инверсный выход и вход установки в "1" которого подключены соответственно к входу п рвого управляемого генератора имльсов и выходу третьего элементаИ, а тактовый вход подключен к входу четвертого элемента ИЛИ и п рвому входу элемента И, второй в од которого, вход элемента НЕ и 1 вход .1 К-триггера подключены к входу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с входами двух старших разрядов рег стра сдвига, разрядные выходы кот рого подключены к первой группе в одов схемы сравнения, вторая группа входов которого подключена к разрядным выходам блока возведения в квадрат, информационные входы которого и первая группа информационных выходов устройства подключены к разрядным выходам, регистра последовательных приближений, информационный вход которого соединен с выходом схемы сравнения, прямой и инверсный выходы ТТ-триггера подключены соответственно к тактовому входу двоич ного счетчика и второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с К-входом 1 К-триггера, выход элемента И через первый формирователь одиночных импульсов подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого и второй вход третьего элемента ИЛИ соединены с выходом второго формиро" вателя одиночных импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к разрядным выходам двоичного счетчика и к второй группе информационных выходов устройства, выход окончания вы 2 б числения которого подключен к выходутретьего формирователя одиночных импульсов и к второму входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса НЯ-триггера, прямой выход которого через второй управляемый генератор импульсов подключен к входу управления блока возведения в квадрат и тактовому входу регистра последовательных приближений, вход запуска которого и вход установки КВ-триггера соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а выход сигнала о конце преобразования - с входом третьего формирователя одиноч О ных импульсовСоставитель Н.ШелобановаТехред М,Ходанич Редактор Г,Герб Корректор И,Муск Заказ 4770/46 Тираж 704 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб д, 4