Устройство для дифференцирования

,801462 4 С 06 Р 76 Я еГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова(56) Авторское свидетельство СССРУ 487391, кл. 6 06 Р 15/31, 1975.Авторское свидетельство СССР У 714404, кл. С 06 Р 1532, 1980.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис- нользовано в цифровых инвертирующих машинах. Цель изобретения - повышение быстродействия, Устройство содержит первый - пятый регистры 1-5,первый, второй сумматоры 6,7, первыйи второй вычитатели 8,9, первыйблок 10 умножения на постоянный коэффициент, третий сумматор 11, тртий-пятый вычитатели 12-14, четвертый сумматор 15, шестой-девятый регистры 16-19, пятый-седьмой сумматоры 20-22, десятый-тринадцатый регистры 23-26, шестой-девятый вычитатели27 - 30, восьмой-одиннадцатый сумматоры 31-34, четырнадцатый-восемнадцатый регистры 35-39, второй блок 40умножения на постоянный коэффициент.Цель достигнута за счет разложенияфункции в усеченный ряд Фурье-Чебышева, 1 ил.= 2 0,л л л- +Ц= 2 . ПТ(х), ц(п+1)Ц+ 1/2 + и 0,1,2,3,4и 55Ц,+2,О,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах лЦель изобретения - повышение быстродействия.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит первый-пятый регистры 1-5; первый и второй сумматоры 6 и 7, первый и второй вычитатели 8 и 9, первый блок 10 умножения на постоянный коэффициент, тре 1 ий сумматор 11, третий, четвертый ипятый вычитатели 12, 13 и 14, четвертый сумматор 15, шестой-девятый регистры 16-19, пятый-седьмой сумматоры 20-22, десятый-тринадцатый регистры 23-26, шестой-девятый вычи 1 гатели 27-30, восьмой-одиннадцатый сумматоры 31-34, четырнадцатый-восемнадцатый регистры 35-39, второй блок 40 умножения на постоянный коэффициент. 25В основу построения устройства положены известные формулы разложе" иия функции в усеченный ряд Фурье- Чебышева и соотношение между коэффициентами разложения функции н ее производной л11(х) =БТ(х),л:Огде двойной аппостроф означает, что первый и последний члены ряда суммируются с коэффициентом 0,5спектральные коэффициенты Функции. Т,(х) = соз (и агссоз х)полиномы Чебышева первого рода. лгде 01 - коэффициент разложенияПРОИЗ ВОДНОЙ лВводя сетку х соз п 1/И длявычисления интеграла коэффициентови полагая Н = 4, получаем где Т (к )=соз(п атссоз(соз 1/4= соз (п 1 с/4), Блок вычисления спектральных коэффициентов Функции реализует вычисл ление спектральных коэффициентов П сеточной Функции Цх ) = 11,:лБ = ц + 12 11, + "Г 2 ц - Б 1211,+ Ц,;л11 =Ц, - -2 Ц, +4211, -Ц11 о 2+ 2112- 211+ Ц,Блок вычисления спектральных коэффициентов производной реализует вычисление спектральных коэффициенлтов производной 11 сеточной Функции .( (х) - ( кл л л= 211 пв Б - 1%5 И 3%л Л л ц Л, л АП = Ц 2+ П 3Ц = 0.5116 + 11,Блок интерполяции производной осуществляет параллельную пятиточеч" ную интерполяцию производной Б (х.)=(к с Ц фл л л л1.1 а 0511 о + Ц + 112 + 11 Р влЦ = 0 5.(ю Ц 21 О,И - 0,5 Б 11+ 0,5311л л Лл0,51, - 11, + 11, - 11,. Устройство работает следующим образ ом.В первом такте работы устройства сеточные величины 11 - 0 поступаютб Фот внешнего источника на входы устройства и по заднему Фронту синхросигнала с тактового входа записываются в регистры 1-5. В первой трети второго такта на сумматорах 6 и 7, вычитателях 8 и 9 вычисляются частичные суммы выражений (1) ц + Ц 1 Ц+ 11, Ц, - Ц; 11, - О,. соответственно. Во второй трети второго так" та величина с выхода сумматора б поступает навход уменьшаемого вычитателя 12 и второй вход сумматора 11,при этом на другие входы этих узлов уже по2 дана удвоенная величина Ц ( сдвинутая вправо на один разряд). В результате этого на сумматоре 11 и вычитателе 12 Осуществляется вычислениел лБ, -11),Устройство для дифференцирования, содержащее два регистра и два сумма" тора, причем выходы первого и второго регистров соединены с входами первого слагаемого и второго сумматоров соответственно, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыше ния быстродействия, в него введены шестнадцать регистров, девять сумматоров, девять вычитателей, два блока умножения на постоянный коэффициент, информационные входы первой группы устройства соединены с информационными входами первого регистра, информационные входы второй группы устройства соединены с информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с входами уменьшаемого первого вычитателя, выходы которого подключены к входам первого блока умножения на первый коэффициент, выходы первого регистра подключены к входам уменьшаемого второго вычитателя, информационные входы третьей группы устройства подключены к входамтретьего регистра, выходы которого соединены с входами первого слагаемого третьего сумматора и входамн вычитаемого третьего вычитателя, информационные входы четвертой группы устройства соединены с з14623 следующих подвыражений: Б = 2 Б +11а4 и Б = 11 + 211 + Ц. Одновременно с этим с выхода вычитателя 8 величина равная 11, - Б переходит на вход блока 10, где умножается на коэффициент5 2, что дает на выходе величину 2(Б,-Б ). В заключительной трети второго такта на сумматоре 15, вычитателях 13 и 14 осуществляется окон О чательное вычисление спектральныхлкоэффициентов 11, определяемых вы" ражением (1) и с выходов сумматора 15, вычитателей 12, 13 и 14 по заданному фронту синхросигнала, поступаю щему на тактовый вход устройства от внешнего генератора, коэффициенты 11, -Б 4 записываются в регистры 16-19 соответственно. В третьем такте величина коэффициента 6 с выхода регист ра 18 подается на входы сумматора 22, причем на один из них - со сдвигом вправо на один разряд (деленная на два) и на сумматоре 22 происходит вычисление спектрального коэффил лциента Б = 1,5 П, одновременно с этим на сумматоре 21 осуществляется слежение величин с выхода регистра 17 и сдвинутой влево на один разряд (умноженной на.два) величины с выхо- З 0 да регистра 19, что дает спектральЛ л Л ный коэффициент 11 = 0 + 211 двоич 4ный.код котброго поступает на второй вход сумматора 20, при этом на ,первом входе сумматора уже улстанов 35 лена величина коэффициента 11 которая поступает с выхода регистра 16 со сдвигом вправо на один разряд (деление на два) и происходит вычисление спектрального коэффициента 10Л11 = 0.5 Б, +11, 11 аконец, вычисленные значения спелктральных коэффициентов производной 11 -Б с выходов сумматоров 20-22 и выхода регистра 19 (со сдвигом влево на один Разряд) по .45 заднему Фронту синхросигнала записываются в регистры 23-26 соответственно. В начале четвертого такта величины спектральных коэфФициентов производной с выходов регистров 23-26 проходят на соответствующие входы сумматоров 31 и 32 и вычитателей 27 и 28, при этом с выхода регистра 23 ко" эффициент Б, подается на все узлы устройства со сдвигом вправо на один разряд, это эквивалентно делению на 2 и на выходах сумматоров 31 и 32, вычитателей 27 и 28 образуются частичные суммы выражений (2): Вслед за этим с выхода вычитател л,ля 27 значение Б, -11 со сдвигом вправо на один разряд поступает на вход блока 40, где происходит умножение на коэффициент 2, что даетл, л;0.542(11, -Ц ) . Одновременно на выходе сумматора 33 образуется величина 13 =(0.5 Ц,-Б )+(11, +11), а на, выходе вычитателя 29 - С 1-(0.5 П +11) -(11, +Б ). В заключительной части четвертого такта на сумматоре 34 и вычитателе 30 вычисляются недостающие значения Б, и Б и все пять сеточных значений производной по заднему фронту синхросигнала с выходов сумматоров 33 и 34, вычитателей 28- 30 записываются в регистры 35-39 соответственно. Наконец в пятом такте работы устройства с выходов регистров 35-39 вычисленные значенияпроизводной П -Б выдаются на инфоро 4мационные выходы.Формула из о брет ения62305 ГИСТРОЗ,5 14 информационными входами четвертого регистра, выходы которого соединены с входами вычитаемого первого вычктателя и входами второго слагаемого второго сумматора, выходы которого соединены с входами вычитаемого четвертого вычитателя, входы уменьшаемо. го которого подключены к выходам . третьего сумматора, информационные , входы пятой группы устройства подклю чены к и;формационным входам пятого регистра, выходы которого соединены ; с входами вычитаемого второго вычита; теля и входом второго слагаемого пер вого сумматора, выходы которого сое-.динены с входами второго слагаемого , третьего сумматора и входами уменьшаемого третьего вычитателя, выход первого блока умножения на постоян. ный коэффициент соединены с входами : уменьшаемого пятого вычитателя и вхо: дами первого слагаемого четвертого сумматора, выходы второго вычитате.ля подключенык входам уменьшаемо: го пятого вычитателя и второго сла: :гаемого четвертого сумматора, выходы которого соединены с информационными входами шестого регистра, вь- ходы которого соединены с входами первого слагаемого пятого сумматора выходы третьего вычитателя соединены с информационными вхоц :.,. седьмого регистра выходы которог:; :.Оединены с входаья первого слагае:.О О шестого сумматора, выходы пятого вычитателя соединены с информационными входами восьмого регистра, выходы котороГО подключены к входам первого и второго слагаемого седьмогс сумматора, вЬходы которого соединены с входами второго слагаемого пятого регистра, выходы четвертого вычитателя соединены с информационными входами девятого регистра, выхо"- ды которого соединены с входамивторого слагаемого шестого сумматора, выходы пятого сумматора соедине"ны с информационными входами десятого регистра, выходы которого соеди. иены с входами первого слагаемого восьмого сумматора, выходы шестого сумматора соединены с информационными входами одиннадцатого регистре, выходы которого соединены с входная 10 5 20 г б- 4 О ДГ: первого слагаемого девятого сумматора и входами уменьшаемого шестоговычитателя, выходы которого соединены с входами второго блока умножения на постоянный коэффициент, выходы седьмого сумматора соединеныс информационными входами двенадцатого регистра, выходы которого соединены с входами второго слагаемоговосьмого сумматора и входами уменьшаемого седьмого вычитателя, выходы девятого регистра соединены с информационными входами тринадцатогорегистра, выходы которого соединены с входами вычитаемого шестого вычитателя и входами второго слагаемого девятого сумматора, выходы которого соединены с входами вычнтаемого восьмого вычитателя и входами первого слагаемого десятого сумматора,выходы которого соединены с информа-ционными входами четырнадцатого регистра, выходы которого соединены свыходами первой группы устройства,выходы десятого регистра соединеныс входами уменьшармого девятого вычитателя и входами первого слагаемого одиннадцатого сумматора, выходыкоторого соединены с информационными входами пятнадцатого регистра,выходы которого соединеь с выходамивторой группы устройства, ьыходыседьмого вычитателя соединены с информациопжкя входаья шестнадцатогорегистра, выходь: которого соединеныс выходами третьей группы устройства,выходы второго блока умножеьия напостоянный коэффициент соединены с,входами второго слагаемого одиннадцатого сумматора и входами вычитаемого девятого вычитателя, выходы. которого соединены с информационнымивходами семнадцатого регистра, выходы которого соединены с выходами чет-вертой группы устройства, выходывосьмого сумматора соединены с входаья уменьшаемого восьмого вьлитателя,выходы котороГО соединены с ииформа".ционными входами восемнадцатого регистра, выходы которого соединены спятОЙ ГруппоЙ выходов устрОйствафвход синхронизации устройства соедид с входами Гинхрониэации всех реп