Цифровой генератор функций

(9) (11 41 51) 5 С 06 Е 1/02 ИЗОБР ПИСА И ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского(56) Авторское свидетельство СССР У 736079, кл, С 06 Г 1/02, 1976.Авторское свидетельство СССР У 894692, кл. С 06 Г 1/02, 1982. (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах 2 для воспроизведения функциональных зависимостей.Цель изобретения - повышение точности генератора, Генератор содержит входную шину 1,регистр 2 аргумента, схему 3 сравнения, реверсивный счетчик 4, сумматор 5, блок 6 памяти аргумента, блок 7 памяти функции, блок 8 памяти коэффициентов, регистр 9, счетчик 10, элементы И 11, 12, блоки 13, 14, 15, 16, 17 умножения, сумматор 18, выходную шину 19, элемент ИЛИ-НЕ 20,тактовый вход 21, вход 22 запроса. Цель достигается за счет введенйя сумматора 5,регистра 9,блока 7 памяти функции, блока 8 памяти коэффициентов," элемента И 12, счетчика 10, блоков уй 14, 15, 16, 17 умножения, элемента ИЛИ - НЕ 20. 1 ил,1541581Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в специальных вычислительных устройствах для воспроиэ 5ведения Функциональных зависимостей,Цель изобретения - повьппение точности генератора,Иа чертеже представлена функциональная схема генератора. 10Генератор содержит входную шину 1,регистр 2 аргумента, схему 3 сравнения, реверсивньп счетчик 4, сумматор5, блок 6 памяти аргумента, блок 7 памяти функции, блок 8 памяти коэффициентов, регистр 9, счетчик 10, элементы И 11 и 12, блоки 13-17 умножения,сумматор 18, выходную шину 19, элементИЛИ-НЕ 20, тактовый вход 21, вход 22запроса. 20В генераторе в цифровойформе вычисляется значение кусочно-линейной функции у(х), интерполирующей заданную квоспроизведению функцию Й(х) по системе равноотстоящих узлов, 25 хк = х + к (к - Оуп)ю,=Д- ду,41переменная вычисляется поФормуле Ду хк ц - переменная, вычисляется по формуле ц (ц 1-1)г - 2 ц - переменная вычисляется по формуле ц(ц 1 - 1(ц 1 + 1)ц3 ц - переменная, вычисляется по Формуле ц 1(ц 1 - 1(ц + 1 ц 1 - 2,4Э дэу - конечная разность пятого порядка, вычисляется по. формуле(1) хк (ххк+1 ю где Г(х) - значение исходной Функ-.ции Г(х) в узловой точкех,ду - конечная разность первогопорядка, вычисляется поформуле 40 45уй(х+, ) - Е(х);й у, - конечная .разность второгопорядка, вычисляется поформулеУ, = 1 ук Лук,50Ву, - конечная разность третьегопорядка, вычисляется поФормуле Ук 1УкУк 1 3эа у- конечная разность четвертого порядка, вычисляетсяпо Формуле где 1 - шаг интерполяции.30Значение генерируемой кусочно-линейной Функции при фиксированном аргументе х вычисляется в соответц - переменная, вычисляется по Формуле ц 1 ц -1 ц+1 (ц, ."2) (ц ф 255В основу работы устройства заложены следующие закономерности; переменц аист олько от величины х - хк, для любого знаиения аргумента в йнтервале х- хможно заранее просчитать все конечные разности и их значения для узлов интерполяции, которые входят в интерполяционный многочлени их выбор будет зависеть только от номера узла интерполяции Ос),Таким образом, общий .принцип работы устройства сводится к следующему: выбирается опорный узел интерполяции, вычисляется х - х(этого достаточно для определения всех величин, входящих в формулу (1); производится перемножение .соответствующих коэффициентов на конечные разности, сложение.Генератор работает следующим образом.С входа 1 значение аргумента поступает на вход регистра 2 аргумента и фиксируется в момент прихода импульса с входа 22 запроса на тактовый входг581 6уменьшение номера опорного значенияаргумента и, следовательно, и самоготекущего значения аргумента, тогда Астановится меньше В. Начинается колебательный процесс вокруг заданногозначения аргумента, Эти колебания фиксируются счетчиком 10, первый вход которого связан с третьим выходом схемы3 сравнения.После возникновения определенногоколичества колебаний на выходе счетчика 10 формируется сигнал "Окончание .поиска", который поступает на первыйвход элемента ИЛИ-НЕ 20, который вырабатывает сигнал "Останов поиска", подавая сигнал на третьи входы элементовИ 11 и 12, запрещая прохождение импульсов с тактового входа 21 на входысчетчика 4, Сигнал "Останов поиска"с выхода элемента ИЛИ-НЕ 20, поступаяна тактовый вход сумматора 5, разрешает проведение операции вычитаниях-х а, поступая на тактовый входрегистра 9, фиксирует номер опорногоузла интерполяции, который приходитна вход регистра 9 с выхода счетчика 4.Поиск опорного узла при начальныхусловиях А ) В осуществляется аналогичным образом.Получив на выходе сумматора 5 разность х-хи подав ее в виде адреса на блок 8 памяти коэффициентов, наего выходах получают значение коэффициентов ц ц, цьф це, цю формулы(1) и передают их на первые входы соответствующих блоков 13-17 умножения.Одновременно, получив на выходе регистра 9 номер опорного узла интерполяции и передав его в виде адреса на вход блока 8, получают на его первых пяти выходах значения конечных разностей соответствующих порядков, необходимых для вычисления многочлена (1)., и передают их на вторые входы соответствующих блоков 13-17 умножения, а на шестом выходе - само значение функции в опорном узле интерполяции, и передают его на шестой вход сумматора 18.Блоки 13-17 умножения перемножают выбранные конечные разности на соответствующие коэффициенты и передают полученные значения слагаемых на соответствующие входы первого сумматора 18, где они суммируются и искомое значение функции передается на выходную шину 19. По сигналу запроса с вхо 5 1541 регистра 2 аргумента, Импульс с входа 22 запроса одновременно поступает на второй вход второго счетчика 10, обну- ляя его. Далее производится поиск . .опорного узла интерполяции. Заданное значение аргумента поступает на второй вход (В) схемы 3 сравнения. На первый (А) вход схемы 3 сравнения поступают значения аргумента в узлах интерполяции с выхода блока 6 памяти аргумента, в котором эти значения хранятсяПоиск опорного узла интерполяции проводится следующим образом. В случае, если заданное значение аргумента (В) больше текущего значения аргумента опорной точки (А), с третьего выхода сравнения (АВ) сигнал поступает на второй вход элемента И 11, разрешая прохождение импульсов с тактового входа 21, которые поступают на первый вход элемента И 11, на первый вход счетчика 4 (счетчик 4 реверсивный, первый вход "+" - увеличение номера, второй вход "-" - уменьшение номера опорной точки), увеличивая номер опорного значения аргумента, который поступает на вход блока 6, вызывая новое значение аргумента, постуО пающее на вход А схемы 3 сравнения, Изменение текущего значения аргумента в узлахинтерполяции происходит до тех пор, пока схема 3 сравнения не выдаст с второго выхода (А=В) сигнал на прекращение поиска при совпадении заданного и текущего значения аргумента т.е. искомое значение функции совпадает с узлом интерполяции.Этот сигнал поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 20, который вырабатывает сигнал и вдает его на третьи входы обоих элементов И 11 и 12, запрещая прохождение импульсов с тактового входа 21 на оба входа счет чика 4.При несовпадении заданного значения аргумента с узловым (АФВ) поиск опорного значения продолжается.Когда А становится больше В, сигнал 5 О с третьего выхода (А ( В), поступая на второй выход элемента И 11, запрещает прохождение импульсов с тактового входа 21 на первый вход "+" счетчика 4, а сигнал с первого выхода (А) В) схемы 3 сравнения, поступая на второй вход элемента И 12, пропускает импульсы с тактового входа 21 на .второй вход "-" счетчика 4, вызывая154 1581 Формула изобретения Составитель С.КурошТехред 11.Ходанич Редактор Е. Папп Корректор М.Максимишинец Подписное Тираж 559 Заказ 280 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101 да 22 запроса регистр 2 аргумента фиксирует новое значение и второй счетчик сбрасывается в нулевое состояние. Устройство готово к генерации5 функции,Цифровой генератор функций, содер О жащий регистр аргумента, схему сравнения, реверсивный счетчик, блок памяти аргумента, первый блок умножения, первый сумматор, первый элемент И, причем вход данных генератора подключен к информационному входу регистра аргумента, выход первого блока умножения подключен к первому входу первого сумматора, тактовый вход генератора подключен к первому входу первого 2 О элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй сумматор, четы ре блока умножения, блок памяти функций, блок памяти коэффициентов, регистр, счетчик, второй элемент И, элемент ИЛИ-НЕ, причем выход реверсивного счетчика подключен к адресному 3 О входу памяти аргумента и информационному входу регистра, выход которого подключен к адресному входу блока памяти функций, выходы группы выходов с первого по пятый которого подключены к первым входам соответствую. щих блоков умножения, вторые входы которых подключены к входам группы выходов с первого по пятый блока памяти коэффициентов, адресный входкоторого подключен к выходу второгосумматора, выходы блоков умноженияс второго по пятый подключены к соответствующим входам первого сумматора,шестой вход которого подключен к шестому выходу группы выходов блока памяти функции, выход блока памяти аргумента подключен к первому информационному входу схемы сравнения ипервому информационному входу второго сумматора, второй информационныйвход схемы сравнения и второй информационный вход второго сумматораподключены к выходу регистра аргумента, вход синхронизации которого ивход сброса счетчика подключены квходу запроса генератора, тактовыйвход которого подключен к первомувходу второго элемента И, выход которого подключен к вычитающему входуреверсивного счетчика, выход "Больше" схемы сравнения подключен к второму входу второго элемента И, третий вход которого, второй вход первого элемента И и входы синхронизациивторого сумматора и регистра подключены к выходу элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которогоподключен к выходусчетчика, счетный вход которого и третий вход первого элемента И подключены к выходу "Меньше" схемы сравнения,выход "Равно", который подключен квторому входу элемента ИЛИ-НЕ, выходпервого сумматора подключен к выходной шине,