Устройство для вычисления функций в т-области

(19 51)5 6 06 Е 7/544 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ матриц л,(21) 4861312/24(71) Институт проблем моделирования вэнергетике АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 1012251, кл, 6 06 Р 7 Я 44, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 748410, кл, 6 06 Р 7/544, 1978.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯФУНКЦИЙ В Т-ОБЛАСТИ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, где имеется потребность в специализированных вычислителях на основе тейлоровских Т-преобразований.Известно устройство для вычисления логарифмов по авт, св. СССР М 932491, содержащее три регистра, два элемента ИЛИ, схему сравнения, сдвигающий регистр, два сумматора по модулю два, регистр, блок извлечения корня и паралгельный множитель- но-делительный блок.Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет вычислить значения дискрет натурального логарифма Т-области,Известен матричный вычислитель логарифмов по авт. св. СССР М 1012251, содержащий (и) сумматоров первой ступени, где и - количество операций вычисления,(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано автономно или в составе вычислительной машины в качестве вычислителя натурального логарифма в области тейлоровских иэображений (Т- изображений). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем дополнительного вычисления логарифма в Т-области. Устройство содержит и блоков деления, где и - разрядность значения функции, (и - 1) блоков умножения, (и - 1) вычислительных(л - 2) (и - 1) ячеек и - . вычислительных ячеек первый блок элементов 2 И - ИЛИ, и сумматоров-вычитателей, (и) сумматоров второй ступени, и блоков элементов И первойступени и второй блок элементов 2 И - ИЛИ.Недостатком известного вычислителяявляются также ограниченные функциональные возможности в сфере определенияТ-дискрет натурального логарифма.Наиболее близким к изобретению являетсяустройство для деления двоичных чисел по авт,сЪ. СССР М 748410, содержащее (л) параллельных (и+2)-разрядных сумматора, (и) управляемых и один неуправляемый(п+1)-разрядный преобразователь прямогокода в дополнительный.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем дополнительного вычисления логарифма вТ-области,Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для вычисления функций в Тобласти введены дополнительно с второгопо п-й блоки деления (где и - разрядность значения функции), (и) блоков умножения, (и) вычислительных ячеек(и - 2) (и - 1) , и вычислительных ячеек матрицы, причем каждая вычислительная . ячейка содержит первый и второй умножители и вычитэтель, входы вычитаемого и уменьшаемого которого соединены соответственно с выходами первого и второго умножителей, каждая вычислительная ячейка матрицы содержит первый и второй умножитель и вычитатель, вход вычитэемого которого соединен с выходом второго умно- жителя, вход множимого которого соединен с выходом первого умножителя, вход нулевой дискреты аргумента устройства соединен с входом делителя первого блока деления и входами множимого 1-х блоков умножения (1 - 1, 2, 3, , (и - 1, входы множителя которых соединены с входами 1-х коэффициентов устройства, входами множителя первого умножитепя 1-й вычислительной ячейки и входами множителя второго умножителя (К 1)-х ячеек матрицы (к =1, 1+1, , п), выходы 1-х блоков умножения соединены с входами делителя (1+1)-х блоков деления, вход первой дискреты аргумента соединен с входом делимого первого блока деления, выход вычитателя первой вычислительной ячейки соединен с входом делимого второго блока деления, вход 1-й дискреты аргумента соединен с вхбдом множимого второго умножителя вычислительной ячейки и входом множимого первого умножителя (в,1)-й ячейки матрицы (гп :1, 2, 3, , (п), 1- в, в+1, (ивыход вычитателя (1+1)-й вычислительной ячейки соединен с входом уменьшаемого вычитателя (1,1) ячейки матрицы, выход вычитателя (1,1)-х ячеек матрицы соединен с входами делимого(1+2)-х блоков деления, выходы вычитателей (р,о) ячеек матрицы (р -2, 3, , (п), а " р,р+1, , (исоединены с входами уменьшаемого вычитателя (р,о+1)-х ячеек матрицы, выход первого блока деления соединен с входами множителя второго умно- жителя 1-й вычислительной ячейки, вход множимого первого умножителя которой соединен с входом (1+1)-й дискреты аргумента, выходы р-х блоков деления соединены с входами множителя первого умножителя (р,с 1)-й ячейки матрицы, выходы блоков деления соединены с выходами соответствующих дискрет функции устройства.На фиг,1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема реализации вычислительной ячейки (ВЯ); на фиг.3 - схема реализации вычислительной ячейки матрицы (ЯМ).Устройство для вычисления функций в. Т-области содержит устройство для деления двоичных чисел (УДДЧ) 1(1), 1(2), ., 1(п) (и - разрядность значения функции), выполненное по авт. св, СССР ЬВ 748410. Здесь и везде в дальнейшем цифрами в скобках, следующими за номером позиции, показаны порядковые номера блоков, узлов, элементов, входов и выходов. Устройство дополнительно содержит 10 блоки умножителей (БУ) 2(1), 2(2), , 2(1), 1":1, 2(п), столбец вычислительных ячеек(ВЯ) 3(1,1), 3(2,1)3(1,1), треугольную матрицу вычислительных ячеек матрицы (ЯМ15 4(1,1), 4(2,1), 4(3,1), , 4(с,1), с 1, 1+1, ., и;входные шины коэффициентов устройствй5(1), 5(2), , 5(1), входные шины дискрет аргумента 6(0), 6(1), 6(2), , 6(п), выходные ши.ны дискрет функции устройства 7(1), 7(2),20 7(п),Вычислительная ячейка содержит первый 12 и второй 16 умножители и вычитатель21, Выходы вычитаемого и уменьшаемоговычислителя 21 соединены соответственно25. с выходами первого 12 и второго 16 умножителей. Вычислительная ячейка матрицы содержит первый 18 и второй 10 умножителии вычитатель 14, вход вычитаемого которогосоединен с выходом второго умножителя 10.30 вход множимого которого соединен с выходом первого умножителя 18.Вход нулевой дискреты аргумента 6(0)устройства соединен с входом делителяпервого блока деления УДДЧ 1(1) и входами35 множимого 1-х блоков умножения 2(1),Входы множителя 1-х БУ 2(1) соединены. с входами 1-х коэффициентов устройства 5(1),входами 11 множителя первого умножителя12 1-й вычислительной ячейки 3(1,1) и входа 40 ми 9 множителя второго умножителя 10 (Щх ячеек матрицы (М -1, 1+1, , п).Выходы 1-х блоков умножения 2(1) соединены с входами делителя (1+1)-х блоков деления 1(2), 1(3), , 1(п),45 Вход 6(1) первой дискреты аргументасоединен с входом делимого первого блокаделения УДДЧ 1(1), Выход вычитателя 8 пер. вой вычислительной ячейки ВЯ 3(1,1) соединен с входом делимого второго блоке50 деления УДДЧ 1(2).Вход 1-й дискреты аргумента 6(1) соеди.нен с входом 21 множимого второго умножителя .16 1-й вычислительной ячейки ВЯ3(1,1) и входом 20 множимого первого умно 55 жителя 18 (в,1)-й ячейки матрицы (е - 1, 2,., п, 1- в, в+1,и-ЙВыход 8 вычитателя 21 (1+1)-й вычислительной ячейки ВЯ 3(1+1,1) соединен с входом 13 уменьшаемого вычитателя 14 (1,1)ячейки матрицы ЯМ 4(1,1).Выходы 19 (О)-х ячеек матрицы ЯМ 4(1,) соединены с входами делимого (+2)-х бло. ков деления. УДДЧ 1(+2). Выходы 19 вычитателей 14 (р,ц)-х ячеек матрицы ЯМ 4(р,ц) (р: = 2, 3, ., п, ц = р, р+1 п) соединены 5 с входами 13 уменьшаемого вычитателя 14 (Р 0+1)-х ячеек матрицы.Выход первого блока деления УДДЧ 1(1) соединен с входами 15 множителя второго умножителя 16 1-х вычислительных ячеек ВЯ 10 3,1) и выходом первой дискреты функции устройства 7(0).Вход 22 множимого первого умножителя 12 1-й вычислительной ячейки ВЯ 3(1,1) соединен с входом (1+1)-й дискреты аргумен та 6(1+1).Выходы р-х блоков деления УДДЧ 1(р) . соединен с входами 17 множителя первого умножителя 18 (р - 1,с-х ячеек матрицы ЯМ 4(ро) и выходами соответствующих диск рет функции устройства 7(р).Блок вычислительных ячеек матрицы 4 может быть выполнен на элементной базе 155-й серии и серии 1802, широко известной специалистам в области вычислительной 25 техники.Пусть дана функция видаУ =пХ. (1)Дифференцируют (1) по сбУ 1 бХ бУ бХ 3--- или Х = . (2)бХ Х б 1 бт бтПереходят к изображениямХ(К)ОУ(К) = ОХ(К), (3)Избавляясь от символов Т-дифференцирования, а потом и Т-произведения, прихо дят к выражениям)=оДля каждого К = 0-4 определяют дискреты неизвестной У(К): Устройство работает следующим обзором (фиг.1).На входные шины дискрет аргумента Б(0),6(1), 6(2), 6(3), 6(4). 6(5) соответственно подают ся значения Х(0), Х(1), Х(2), Х(З), Х(4). Х(5).На входные шины коэффициентов устройства 5(1), 5(2), 5(З), 5(4), 5(5) подаются соответствующие значения коэффициентов,На фиг,1 каждая строка представляет 5 собой электронную модель вычисления соответствующей дискреты У(1+1) (5).Таким образом, подав на входы устройства значения соответствующих дискрет и коэффициентов, на выходных шинах дискрет 0 функции 7(1),7(2),7(З), 7(4), 7(5) последовательно получают значения У(1), У(2), У(З), У(4), У(5),Формула изобретения Устройство для вычисления функций вТ-области, содержащее первый блок деления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем дополнительного вычисления логарифма в Т-области. в него введены с второго по и-й блоки деления, (где и - разрядность значения функции), и - 1 блоков умножения (и - 1)-й вычислительной ячейки и 45 50 У(1) = У(2) = Х(1 о ) х( ЗХ х(21-эу(з 1 хщ,хЦУщ-Ууй 5 Х(5)-УЩ х(1)-г Х(Э) - ЗУ(ЗД ХЯ - ЮУЯ Х-Й - Х (И)ХщО У(, Хо щ Зг(1Хщ 1 уУ(1 Х(1)+2 У(2) Х(О) 2 ХЩК щ 2, У(1Х(2) + 2 У(2) Х(1) ф ЗУ(З) ХХ " 3 Х(32к,у(1 х2+гу(г) х(2)+зу(з) х(1) иу(1) х 5-4 хаХщ 4,Ъ(1 Х(4)+2 У(22 Х(З)+ЭУ(З) Х(2)+4 УЯ Х(1)и 5 У(5) Х(О)щ 5 ХЯ Вышеизложенное может быть рассмотрено на конкретном примере.Пусть компоненты Х(К) принимают значенияХ(0) = 0,15,Х(1) = 0,75,Х(2) = 0,37,Х(3) = 0,54,Х(4) = 0,85,Х(5) = 0,26.ТогдаУ(1) 0,0750,15У(2) - 2 0,37 - 0,75 5,0 - 10.032 0,15р 3 0,54 - 0,37 5,0 - 2 0,75 - 10,033 0.1531,71,о 55-о.эиэ.о-го,зу -1 ооз -заг 531,21 4 1 53,22.5026-0855 оа 5 Ф - (оОЗ -303731.71 -го. -Югг15 щ 52,35. вычислительных ячеек матрицы, причем каждая вычислительная ячейка выдержит первый и второй умножители и вычитатель, входы вычитаемого и умен ьшаемого которого соединены с выходами соответственно первого и второго умножителей, каждая вычислительная ячейка матрицы содержит первый и второй умножители и вычитатель,1777135 Г фис Составитель А. Стасюкактор Т.Иванова Техред М,.Моргентал Корректор П.Гереши Заказ 4122 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,вход вычитаемого которого соединен с выходом второго умножителя, вход множимого которого соединен с выходом первого умножителя, вход нулевой дискреты аргумента устройства соединен с входом делителя первого блока деления и входами множимого -х блоков умножения, ( - 1, 2, ., п), входы множителя которых соединены с входами -х дискрет аргумента, входами множителя первого умножителя -й входной ячейки и входами множителя второго умножителя (К)-х ячеек матрицы ( = , +1, , п), выходы -х блоков умножения соединены с входами делителя (+1)-х блоков деления, вход первого коэффициента устройства соединен с входом делимого первого блока деления, выход вычитателя первой входной ячейки соедийен с входом делимого второго блока делениявход -го коэффициента устройства соединен с входом множимого второго умножителя входной ячейки и входом множимого первого умножителя (гп,)-й ячейки матрицы (а 1, 2, ,.п,гл, в+1, , п), выход вычитателя (+1)-й входной ячейки соединен с входом 5 умен ьшаемого вычитателя (,1)-й ячейки матрицы, выходы вычитателей (,)-х ячеек матрицы соединены с входами делимого (+2)-х блоков деления, выходы вычитателей (р,о)-х ячеек матрицы (р - 2, , п, ц " р, р+1, , 1 О и) соединены с входами уменьшаемоговычитателя (р,0+1)-х ячеек матрицы, выход первого блока деления соединен с входами множителя второго умножителя -й входной ячейки, вход множимого первого умножите ля которой соединен с входом (+1)-го коэффициента устройства, выходы р-х блоков деления соединены с входами множителя первого умножителя (р,ц)-й ячейки матрицы, выходы блоков деления соединены с 2 О выходами соответствующих дискрет функции устройства.