Устройство для вычисления факториала числа

(56) Авторское свидеВ 1120345, кл. Г 06Авторское свидетеВ 1297071, кл. С 06 Самчински ССР 984. тельство Г 15/3 1, льство С Г 15/31,986. АКТОчислиспольв спев 11 го иствых оде периваетгерай .вход егистя удер од три счетны рому р щим аписи о после снятияменты И 7, 8,В исходном состоян чальной установки элГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬ 1 ЧИСЛЕНИЯРИАЛА ЧИСЛА(57) Изобретение относится к втельной технике и может быть изовано для вычисления Аункций Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления функций в специализированных вычислительных системах.. Цель изобретения - повышение. быстродействия устройства.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит генератор 1 импульсов, накапливающий сумматор 2,первый регистр 3, вычитающие счетчики 4 и 5, элементы И 6 - 11, элементы ИЛИ 12 - 15, элементы НЕ 16 - 19,второй регистр 20, .первый 21 и вто"рой 22 дешифраторы нуля, суммирующийсчетчик 23, триггер 24,Устройство работает следую образом,Перед началом работы отрицательным,импульсом по входу начальной установциализированных вычислительных системах. Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства. Устройствосодержит генератор импульсов, накапливающий сумматор, первый регистр,первый и второй вычитающие счетчики,элементы И, элементы ИЛИ, элементы НЕ,второй регистр, первый и второй дешифратора нуля, суммирующий счетчик,триггер. Предлагаемое устройство - более быстродействующее так как циклывычисления промежуточных значений Аакториала числа для четных множителейреализуются путем выделения двоичного числа, которое кратно четному множителю. 1 ил. 1ки устройства осуществится сброс первого 3 и второго 20 регистров, перво- Е го 4 и второго 5 вычитающих счетчиков, суммирующего счетчика 23. После сня- в тия сигнала начальной установки в накапливающем сумматоре 2 и в первомФеЫ регистре 3 должна быть зафписана единицаПри этом "01 с выхода второго ее регистра 20 осуществится включениегенератора 1 импульсов, разрешениеподачи импульсов с выхода последне о на вход синхронизации. ра 20, триггера 24. "0 вого дешиАратора 21 ну в нулевом состоянии вых 24, тем самым блокируе счетчика 23 и задает в ру 20 режим параллельн10 будут заблокированы нулевым состоянием информации на выходах первоговычитающего счетчика 4. С каждым импульсом на входе второго регистра 20осуществится запись нулевой информации с выхода второго вычитающего счетчика 5, которая не изменит состоянияработы устройства,Вычисление факториала заданногочисла осуществляется циклами. Каждыйцикл вычисления характеризуется наличием исходного промежуточного значения, являющегося результатом выполнения вычисления предыдущего цикла.,11 ля 15первого цикла вычисления исходным значением является предварительно записанная единица в накапливающем сумматоре 2 и в первом регистре 3. Количество циклов вычисления определяется щколичеством множителей факториала заданного. числаПоследний цикл вычисления заканчивается нулевым состоянием выходов второго вычитающего счетчика 5 и отрицательным сигналом на его 25выходе.МножИтели факториала заданного числа задаются поочередно, начиная сбольшего его значения, во втором вы-.читающем счетчике 5 при вычитании вкаждом цикле вычисления единицы изего содержимого. Циклы вычислений длянечетных множителей факториала заданного числа реализуются путем накоплений, а четных - путем выделения п-раз-,5рядного двоичного числа, кратногочетному множителю, его хранением споследующим количеством накоплений,Iравным остатку при делении четногомножителя на п-разрядное двоичное 40число. Вместе с тем содержимое второго вьчитающего счечтика 5, т.е.значение очередного множителя, определяет количество .накоплений в накапливающем сумматоре 2, в последующем 45цикле вычисления.Отрицательным импульсом на входесинхронизации устройства осуществится запись во второй вычитающий счетчик 5 информации с его группы входов,50т.е. осуществится запись двоичногозначения числа, факториал которогонеобходимо вычислить. Во время записи выход элемента И б будет заблокирован, т.е. исключится работа второго .5регистра 20 на запись. После снятияотрицательного импульса записи а входа синхронизации выход элемента И 6будет раэблокирован и после поступления первого импульса на вход второго регистра 20 осуществится запись содержимого второго вычитающего счетчика 5. Ненулевое значение информации на выходах регистра 20 задает ему через первый дешифратор 2 1 нуля режим сдвига информации влево (в сторону младших разрядов), При этом сигнал сброса триггера 24 отсутствует.Если во второй регистр 20 записано двоичное значение четного числа, признаком четности которого является "0 на его выходе, осуществится выделение и-разрядного двоичного числа путем сдвига информации влево на один разряд во втором регистре 20 до появления на его выходе "1". При этом каждый такт сдвига сопровождается работой счетчика 23 по его счетному входу. При появлении " 1 на выходе второго регистра 20 осуществится блокировка элемента И б, включение гене. - ратора импульсов и запись информации с выходов второго регистра 20 в первый вычитающий счетчик 4. После чего в дальнейшем будет организован процесс накопления.Если во второй регистр 20 записано двоичное значение нечетного числа, тона его выходе вызовет запись значения этого числа в первый вычитающий счетчикПосле записи в первый вычитающий счетчик 4 двоичного значения любого числа, а оно всегда будет нечетное, устройство непосредственно реализует процесс накопления в накапливающем сумматоре 2. Количество накоплений будет на единицу меньше значения нечетного числа. "1" с выхода элемента ИЛИ 13 осуществится выключение ре- жима записи для первого вычитающего счетчика 4, включение генератора 1 импульсов, разрешение подачи импульсов с генератора 1 импульсов на вход вычитания первого вычитающего счетчика 4 и на вход накапливающего сумматора 2, А по переднему фронту сигнала на выходе элемента НЕ 17 осуществляется вычитание единицы иэ содержимого второго вычитающего счетчика 5. На- . копление в накапливающем сумматоре 2 произойдет до тех пор пока содержимое первого вычитающего счетчика 4 станет равным двоичному значению единицы, "0" с выхода второго дешифратора 22 нуля заблокируется работа элемента5 157 И 10, с выхода элемента И 9 осуществится сброс второго регистра 20А по заднему фронту сигнала с выхода второго дешифратора 22 нуля осуществится запись результата накопления в первый регистр 3. Второй регистр 20 удерживается в нулевом состоянии сигналом сброса до тех пор, пока не осуществится вычитание последней единицы из содержимого первого нычитающего счетчика 4. После снятия сброса с второго регистра 20 начинаетсяноньп цикл промежуточного результата вычисления. После завершения всех циклов вычислений результат вычисления факториала заданного числа будет сочетать в себе результат накопления, находящегося на первом информационном выходе устройства, со значением и-разрядного двоичного числа, находящегося на втором информационном выходе устройства.Рассмотрим пример работы устройства при вычислении факториала числа три. Факториал числа три содержит н себе множители 1 - 3, из которых дна нечетных и один четный. В накапливающем сумматоре 2 н цикле вычитания для нечетного множителя 3 осуществляется два накопления. В результате чего в первый регистр 3 будет записан первый промежуточный результат вычисления, равный двоичному значениючисла 3. Для четного множителя 2 цикл вычисления заключается только в выделении двоичного числа, кратного числу 2, в результате чего содержимое счетчика станет равным 1. Для следующего нечетного множителя 1 количество .накоплений равно нулю. Итак, результат вычисления факториала заданного числа содержится в первом регистре 3 и счетчике 23 и равен соответс"гвенно 3 и 2, произведение которых равно. 6. Формула изобретения1609 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 разрешения записи второго вычитающегосчетчика, выход переполнения которогосоединен с выходом готовности устройства, информационный вход накапливающего сумматора соединен с первым информационным выходом устройстна и выходом первого регистра, о т л и ч а ю 5 Ъщ е е с я тем, что, с целью поньппения быстродействия, в него введеныс второго по шестой элементы И, свторого по четвертый элементы НЕ, спервого по четвертый элементы ИЛИ,суммирующий счетчик, второй регистр,второй дешифратор нуля и триггер,причем вход синхронизации устройствасоединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсови первым входом второго элемента И,второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, выход ивторой нход которого соединены соответственно с входом запуска генератора импульсов и третьим входом первогоэлемента И, выход переполнения первого вычитающего счетчика соединен спервым входом второго элемента ИЛИ ичерез первьп элемент НЕ с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с входом чачальной установки устройства и входом сбросасуммирующего счетчика, вход синхронизации которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которогосоединен с выходом первого элементаИ, входом синхронизации второго регистра и входом синхронизации триггера,прямой выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, выходвторого элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИи первым входом третьего элемента И,второй вход которого соединен с вхо50 55 устройство для вычисления факто- риала числа, содержащее генератор импульсов, накапливающии сумматор, первый регистр, первый и второй вычитающие счетчики, первый элемент И, первый дешифратор нуля, первый элемент НЕ, причем вход начальной установки устройства соедйнен с входом сброса первого и второго вычитающих счетчиков и первого регистра, вход синхронизации устройства соединен с входом дом второго элемента НЕ и выходомчетвертого элемента ИЧИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента НЕ и третьим входом первого элемента И, выход генератора импульсов соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго дешифраторануля, вторьги входами второго и третьего элементов ИЛИ и через четвертыйэлемент НЕ с входом синхронизациипервого регистра, выход шестого эле,Спесивых Техред М.Дидык орректор 0 Ци а 514 Тираж 5 б 9 ПоГосударственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раупска писное м и открытиям при ГКНТ ССС наб., д. 4/5 ЗаказВНИИПИ Производственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. Гагарина, 1 мента И соединен, с входом синхронизации накапливающего сумматора, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса второго регистра, вход5 выбора режима которого соединен с выходом первого дешиАратора нуля и входом сброса и инФормационным входом триггера, выход второго элемента НЕ соединен с вычитающим входом второго вычитающего счетчика, параллельнья выход которого соединен с информационным входом второго регистра, последовательный выход которого соединен с входом третьего элемента НЕ, парал лельный выход второго регистра соединен с входом первого депи 4 ратора нуля и информационным входом первого вычитающего счетчика, входы разрешения записи и вычитания которого соединенысоответственно с выходом четвертогоэлемента ИЛИ и выходом второго элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом сброса второго регистра, параллельный выход,первого вычитающего счетчика соединен с входомвторого депи 4 ратора нуля, информационный вход устройства соединен с информационным входом второго вычитающегосчетчика, выход суммирующего счетчикасоединен с вторым информационным выходом устройства.