Устройство для вычисления корней

(51) 5 О 06 Г 15/32 ГОСУДАРСТВЕННЬМ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ:ПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕН УУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИ К АВТОР Изобретение относится к области вы- - пени может потребоваться до 2 Р циклов рачислительной техники и может быть исполь- боты устройства, каждый из которых состозовано в системах управления реального .: ит из (и+2) тактов, Таким образом, времени для построения специализирован- недостатком этого устройства является низных вычислительных устройств и функцио- кое быстродействие и узкий диапазон часнальных преобразователей информации,тот обрабатываемых сигналов,Известно устройство для вычисленияНаиболееблизкимпофункциональномукорней, содержащее и сумматоров,регистр,назначению и технической сущности явля- группы элементов И, реверсивный счетчик, ется устройство для вычисления корней распределитель импульсов, схему сравне- уравнения алх" + апх" 1+, ., + а 1 х+ аония, триггер и элемент ИЛЙ. В режиме вы- =.О, содержащее блок приращения функции, числения корней уравнений выход сумматор функции, схему сравнения, два сумматора функции подключен через ком- шифратора, сумматор приращения корня,мутирующие элементы к входу схемы срав- комбинационный сумматор, регистр прира- , нейия, Поскольку приращения искомого щения корня, дешифратор, сумматор корня корня по абсолютной величине равны еди- и блок управления.нице младшего разряда (2"). где р-разряд- . Устройство-прототип содержит блок ность реверсивного счетчика 9, то для приращения функции, сумматор функции,вычисления одногокорня уравнения п-й сте- первый и второй шифраторы, сумматор при 1(56) Авторское свидетельство СССР Ь 558622, кл. 0 06 Г 15/32, 1975,Авторское свидетельство СССР М 1441417, кл. 6 06 Г 15/32, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНЙЯ КОРНЕЙ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построейии специализированных и проблемно-ориентированных процессоров и функциональных преобразователей для обработки информации в системах реального времени, Целью изобретения является упрощенйе устройства, Устройство содержит блок приращения функции, сумматор функции, шифратор, регистр приращения корня, дешифратор, сумматор корня, блок сравнения с порогом, блок управления, формирователь знака приращения корня, содержащий триггер и элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ, Предназначено для вычисления корней нел.инейных уравнений в режиме слежения за быстроиэменяющимся значением правой части уравнения, отличается от известных высоким быстродействием и малыми аппаратурными затратами благодаря использованию кодирующих элементов для формирования приращений корня в виде одного двоичного разряда в ф определенной позиции кода, 2 ил.ращения корня, комбинационный сумматор, регистр приращения корня, дешифратор, сумматор корня, схему сравнения, блокуправления вход запуска, информацйон. ный вход и выход устройства, Блок управления содерл 1 т элемент ИЛИ, ждущиймультивибр зр, элементы задержки, элемент И.Недост гком прототипа является сложность устрок ва и большие аппаратурныезатраты, так к, д нем реализован сложныйалгоритм нах бдения приращения корня,требующий нал: чия в устройстве двух шифраторов, сумма 1 ора приращения корня икомбинационного сумматора. На практикечасто бывает известно (или его можно определить аналитически) значение производной функции, использование которогопозволяет упростить структуру устройства иалгоритм нахождения искомого корня,Целью изобретения является уйроще ние устройства,На фиг,1 приведена блок-схема устройства; на фиг,2 - вариант схемы блока приращения функции.Устройство содержит блок 1 приращения функции, сумматор 2 функции, шифратор 3, формирователь 4 приращения корня,состоящий из триггера 5 и элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 6, регистр 7 приращениякорня, дешифратор 8, сумматор 9 корня,блок 10 сравнения с порогом, блок 11 управления, вход 12 запуска, вход задания начального приближения 13, выход 14 и вход15 задания знака производной.На фиг,2 представлены первый 16 и второй 17 регистры коэффициентов, первый 18,второй 19 и третий 20 мультиплексоры, первый 21 и второй 22 сумматоры, элемент ИЛИ23, первый 24, второй 25 и третий 26 элемен- ты задержки.Устройство при вьчислении корня уравнения апх + апхп + а 1 х+ ао = 0 работаетП следующим образом,Перед началом работы устройства всумматор 2 функции заносится начальноезначение заданной функции, которое, например; для нулевого значения корня равнозначению коэффициента ао, В регистры исумматоры блока 1 приращения функциизаносятся значения коэффициентов аь а регистр 7 приращения корня устанавливаетсяв нулевое состояние, В зависимости от знака производной заданной функции триггер5 формирователя 4 знака приращения корня ло входу 15 устройства устанавливаетсяв соответствующее состояние (нулевое -для положительного и единичное - для отрицательного значений производной функции).55 ния блок 1 приращения функции вычисляетзначение приращения равное ах Лх+ ах+1 + Ь Л х, а с 2 умматор функции 2 вычисляет значение ах + Ьх+ с для каждого текущего значения аргумента. Для данного уравне 1015 20 253035 40 4550 На вход 12 запуска устройства поступает сигнал запуска, под воздействием которого блок 11 управления (построенный, как и в прототипе, на базе ждущего мультивибратора и элементов задержки) выдаетпоследовательность управляющих импульсов,В первом такте шифратор 3 формирует на своем выходе и выдает на вход регистра 7 приращения корня код номера старшегозначащего разряда значения функции, поступающего с выхода сумматора 2 функции на вход шифратора 3, Знак приращения корня формируется с помощью формирователя 4 в зависимости от состояния триггера 5 и в соответствии со знаком кода в сумматоре 1 функции, Код приращения корня фиксируется в регистре 7 приращения корня во втором такте.В третьем такте блок 1 приращения функции начинает вычислять приращение функции для нового значения корня, Количество затрачиваемых для этого тактов зависит от вида заданной функции, После окончания этого процесса с выхода готовности блока 1 приращения функции поступает сигнал на вход разрешения блока 11 управления, который выдает разрешающий сигнал на управляющий вход сумматора 2 функции, где вычисляется новое значение функции, и разрешающий сигнал на вход блока 10 сравнения с порогом, где происходит сравнение величины приращения корня с заданнойточностью, Если приращение корня больше заданной точности, то блок 10 выдает сигнал на блок 11 управления для продолжения итерационного процесса, В этом же третьем такте значение приращения корня с выхода регистра 7 приращения корня подается через дешифратор 8 на вход сумматора 9 корня, гдеоно прибавляется (или вычитается в зависимости от знака регистра 7 приращения корня) к предыдущему значению корня, Если приращение кооня меньше заданной точности, то блок 10 определяет признак окончания работы устройства, поскольку в этом случае на вход блока 11 управления не поступает запускающий сигнал с выхода блока 10, Искомое значение ксеня содержится в сумматоре 9 корня и фиксируется навыходе 14 устройства.Рассмотрим функционирование блоковустройства на примере вычисления корняуравнения ах+ Ьх+ с = О, Для этого уравнения структурная схема блока 1 приращения функции приведена на фиг,2,Результаты вычисления корня для примера 0,4 х + 0.8 х - 0,276 = 0 приведены в таблице. Для нулевого начального прибли жения корня в сумматор 2 функции заносится код коэффициента с = - 0,276. В регистры коэффициентов 16 и 17 блока 1 заносятся соответственно коды 0,4 и 0,8. а сумматоры 10 21 и 22 блока 1, сумматор 9 корня и регистр 7 приращения корня устанавливаются в нулевое состояние. Так как производная функции для данного уравнения положительна, то триггер 5 формирователя 4 знака прира 15 щения корня устанавливается в нулевое состояние, Абсолютное значение приращения корня на первом такте формируется с помощью шифратора 3, который определяет номер старшего значащего разряда кода 20 0,276. содержащегося в сумматоре 2 функции. Знак приращения корня для данного уравнения с положительной производной функции выбирается противоположным знаку кода. содержащегося в сумматоре 2 функции, путем занесения инверсного кода знакового разряда сумматора 2 функции, через элемент 6 РАВНОЗНАЧНОСТЬ формирователя 4 знака приращения корня, в знаковый разряд регистра приращения корня 7. В данном случае номер 30 старшего значащего разряда содержимого сумматора 2 функции равен 2, что соответствует приращению корня, равному 0,25, Блок приращения функции 1 в течение трех тактов осуществляет вычисление прираще ния функции, причем на сумматор 21 в первом такте передается со сдвигом на два разряда вправо содержимое сумматора 22, при этом знак приращения корня управляет сумматором 21 так, что выполняется опера 40 ция сложения, Во втором такте на сумматор 21 заносится сдвинутое на два разряда вправо содержимое регистра 17, а на сумматор 22 - содержимое регистра 16, тем самым формируется значение ах = 0,4(0,25), 45которое в третьем такте заносится на сумматор 21, где формируется кодприращения функции ах Ьх 1+ Ь Лх 1+ ах 1 Ьх(0,25)++(0,8 0,25) + 0,4 0,25 0,25 = 0,225. Этозначение прибавляется к коду в сумматоре 502 функции, а в сумматоре 9 корня Формируется значение корня х = 0,25. Хад дальнейших вычислений представлен в таблице,откуда видно, что в сумматоре 9 карня входе итерационного процесса Формируется 55 приближенное значение искомого корня (точное значение корня х = 0,3),Г 1 о сравнению с прототипом и редлагаемое устройство имеет более простую структуру и меньший объем аппаратурных затрат, так как из прототипа исключены такие сложные блоки. как шифратор, два сумматора, а введен прогтой формирователь знака приращения корня, содержащий триггер и элемент РАВ Н ОЗ НАЧ НОСТЬ. Формула изобретенияУстройство для вычисления корней, содержащее сумматор Функции, блок сравнения с порогом, блок приращения функции, шифратор, регистр приращения корня, дешифратор, сумматор корня и блок управления, причем вход задания начального приближения устройство соединен с установочным входом сумматора функции, выход суммы которого соединен с информационным входом шифратора, вход разрешения которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с входом синхронизации регистра приращения корня, выход которого соединен с информационным входом блока сравнения с порогом и с входом дешифратора, выход которого соединен с информационным входом сумматора корня, вход синхронизации которого соединен с входом разрешения блока сравнения с порогом и с третьим выходом блока управления, четвертый и пятый выходы которого соединены с входами синхронизации соответственно сумматора функции и блока приращения функции, выход кода приращения и выход готовности которого соединены соответственно с информационным входом сумматора функции и входом разрешения блока управления, входы останава и запуска которого соединены соответственно с выходом блока сравнения с порогом и входом запуска устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения. оно содержит формирователь знака приращения корня, со- стоящий из триггера и элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход которого соединен с выходом трйггера, установочный вход которого соединен с входом задания знака производной устройства, выход знака сумматора функции соединен с вторым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход которого соединен с входом знакового разряда регистра приращения корня.ректор И. Муск Реда кто Заказ ВСоставитель А. Зор есивых Техред М,Моргента693 Тираж ф ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагаоина, 10