Цифровое вычислительное устройство

у "-,рт,н;,йОП Й - ИЕ47402 Союз Советских Социалистических Республик(51) Ч,Кл, б 061 1 о,20 Государствеииъй ионитет Совета Мииистров СССР по делан изоорвтвиий и открытий(72) Авторы изобретения А. В. Палагин и А, Ф. Кургаев Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54) ЦИФРОВОЕ ВЪЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении цифровых универсальных специализированных машин.Известно цифровое вычислительное устройство по основному авт. св,409226, использующее при вычислении взаимообратных функций таблицы значений (соответствующих старшей части аргумента) только прямых функций, в том числе таблицы логарифмов. Таблица логарифмов используется при вычислении интерполяционной поправки функций. Известное устройство имеет следующие недостатки: низкое быстродействие при вычислении значений функций в случае использования таблиц двоичных логарифмов нормализованного аргумента в связи с необходимостью предварительно нормализовать приращение функции и аргумента перед выборкой из таблицы соответствующих им логарифмов и дополнительно обрабатывать их характеристики при вычислении ццтерполяционной поправки, большое оборудование блока пассивной памяти и сумматора при вычислсции значений функций в случае использования таблицдвоичцых логарифмов ненормализованного аргумента, вызванное большим объемом этих таблиц и необходимостью дополнительно хранить 2ц обрабатывагь арактеристцки логарифмов, кроме их мантисс.Это достигается тем, что в устройство введены два нормализатора, воды которых сое динены с выходами регистра приращений исумматора, денормализатор, входы которого подключены к выходам регистра грубых зна.чений, сумматора и регистра приращений, регистр арактеристики, входы которого соеди иены с выходом децормализатора и первогонормализатора, а выход соединен со входами сумматора и регистра приращений, причем выход второго нормализатора соединен со входом регистра грубых значений.15 На чертеже представлена блок-сема устройства.Оно состоит из блока управления 1, блока 2 пассивной памяти, сумматора 3, блока 4 оперативной памяти, регистра грубых значе ний аргумента 5, регистра приращений 6, распределителя сигналов 7, денормализатора 8, цормализаторов 9 и регистра характеристики 11.Нормалцзатор 10 реализует Ф-разрядныйсдвиг в сторону старширазрядов числа, поступающего ца однц пз его входов, где lг-положение старшего, не равного нулю, разряда числа на входе нормализатора.Нормализатор 9 реализует А-разрядный ЗО сдвиг в сторону старших разрядов числа, по(2) 65 3супаОп(его ны его вход, пригом /г-положение старшего, не равного нулю, разряда второго числа на его входе.Денормализытор 8 редлизу(т /г-разрядный двнг в сторону младших разрядов числд, поступающего ны одш пз его входов. При этом /г-поло)кение сгаршсго, нс равного нулю, разряда числа нд входе дспормализдторд 8.Прн Вычислении зндсснн Взди.1000 рсТных фуикцпй (прямой // =- /(х) и обрат 1 шй х/Р (//) нсш)льзустс таблица грубоквынто. ваш 1 рх по дРгУмс 1 ГГУ значений оДной из этих (1) У И К Ц И П, Н Д П 1 Э П М С Р, 1 Р 51 сМ О И ФУНКЦИИ, В ТО М числе и таблица значений двоичных логарифмов нормализованного аргумента. Последняя, кроме того, используется для вычисления инсрполяцнонной поправки всех (1)ункций (в тоэ числе н мантиссы логарифма).Рассмотрим работу устройства прн вычислении значений прямых и обратных (вклюсс 5 ВЫЧИСЛСИИС МантИССЫ фуНКцИИ Х = 2 мантиссе двоичного логарифма).Предполагается, что вычисляется значение функци по дргумс 1 пу, являющемуся результатом предыдущей операции н содержащемся в сумматоре 3.Вычисления значений прямых функций о =- /(х) выполняются согласно алгоритму бх) ) = / (х; )Лх ех 1)2 ОЯ 2Л 1 - , 1:1)т 10 Д 2 (1) где х; -- грубое значение ыргумсГгд(саршие разряды),Ох - приращение дргуме 1 ггд (младшие1 э азр 51 ды),Л/ (+ 1; 1) = / (х; + 1) -- / (х; ) - нриры 1 ЦСПИС ФУНКЦИИ Нс ЦДГС 1(ВДН 1 ОВДПИЛ ДРГММСНтс 1 ЛХ,Аргу)СНТ Х ИЗ СуММсТорс 1 3 ПсрСдс 1 СГС 51 Врегистр 5 (грубое значение х ) н в регистр 6(приращение Ь; 1. Содержимое рсгнстрд 5слу)кит адресом, по которому из блока 2 выбирастся соотвстствуОщес ему значение функции и пересылается в сумматор 3 и в одну и.рдбосРх ячеек олока 4, Посл(. это 0 к к 0,1регистра 5 прибавляется 1. Из блока 2 выбирается значение функции, соотвстс 1 вующсеОдер)КИМОМу 1 ЭСГИСТрд Ь, И Нд СгсЭсОрс 3 ОПределяется приращение функции Л/(+1; ).Приращение функции Л/ (+1; ) (эладн)1 сразряды сумматора 3) через 1 юрмалн:дтор 1 О с)гд/(формируется вели пша --2с1зх нерссььастс 5 в регистр 5, и одновременно срез дснормалнзатор 8 под управлением содержимого (бх) регистра 6 пересылается в регистр 11, Г 1 ри этом поло)кение старшего, не равного нулю, разряда содержимого регистра 11 определяет величину отрицательной характеристики произведения: т е. / -- /г;, + /г/, Сумматор 3 очищает 5 с, н но содержимому регистр 5 из блока 2Л/ 1 , - 1: )пд пего Выбирается значспнс 1 оо 2Лх2,:еэ Приращение аргумента бх и.региры 6 через нормдлизатор 10 (формиру 1 О, сп ыслнчппы - . 2 ь- ) перссон)3.с и регистр 5, по содержимому которогобхнз б,Ока 2 выбирается значениеОр 2 - ,2 гх.15 дхНы сумматоре,3 определяется сумма мантисслогарифмов сом ожителей произведения (2).В случае переполнения суммсторы 3, т. е.20 В с мматорс 3 остас(ся его дробное содсржимос и, кроме того, содержимое регистра 11 пе.ресылается в регистр 6 со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов. Если переполнения сумэытора 3 не произошло, то содержимое регистра 11 пересылается в ре. зо гпстр 6 без изменения.Содержимое сумматора 3 пересылается водш из его приемных регистров (на чертеже пе показан), регистр 5 очшцастся. Из распре.дЕЛИГСЛя 7 В рЕГИСтр 5 ЗВНОСИтея с(1 СтарШЕ- го разряда, и соотвстствсшо ей как по зны.чеиию аргумента) из бгОкг 2 выбирается значение логарифма и вычитается нд суммы- торс 3 их содержимого приемного регистра этого сумматора, Затем из распределителя 7 10 в регистр 5 заноситсяследующего разряды, при этом триггер старшего разряда регистра 5 остается в единичном состоянии, если рсзулыат Вычитапи 5 В суммс 1 торс 3 положителен, и сбрасывается В пулевое состояние, ес) лн резулыат вычитания в сумматоре 3 отрицателен. (Зтот процесс производится до переборы всех разрядов регистра 5), По окончании этого процесса в рсгистрс 5 содержится значение мантиссы интерполяционной поправки, соответствующее приращению аргумента бх. Содержимое регистра 5 через денормалнзатор 8 под управлением содержимого реЛсхгистра 6 (определяется произведение= в )д. д, ) г 5пересылается в регистр 11, ы значение / (х,) из блока 4 оперативной пс 1 мяг 1 Пересылается в предварительно очищсппын сум)ытор 3. Содср)кнмос регистра 11 нсрссыпсСгся в млыд- .0 иПс разряды сумматора ), где определяется31 с 1 ЧСНИС (РУНКИНН ПО,НОРВЗР 51 ДОГО сРГУ)СаКс К СУММ с 1(5)1 О 474015Рсзульат остается в сумматоре 3 илп пересылается в блок 4 оперативной памяти.Вычпслепис зпячений обратпых функций х - )" (гг) ведется согласно выряжсписо: 26функции пз регистра 6 через пормалпзатор 10бу(определяется величина -2 у ) пересылаЛется в рсгпсср 5 по солсржпмому которого изсл, о.оя 2 вьОир;сстс 5 зпасспие 1 од:с.и ца сумматоре 3 определяются разности мантисс двоичных логарифмов делимого и делигсля, выражецпя (6). В случае отрцстельного резул тст в сусл;торс 3, т с. сслп+ - операция суммирования по одуло 15два.Устройство работает следующим образом.Аргумент у пересылается па одпц из при.емц регистров сумматора 3 (на чертеже цепоказан), регистр 5 очищается. 20Из распределителя 7 в регистр 5 заносится 1 старшего разряда, из блока 2 выбирается соответствующее значение прямой функции, которое вычитается па сумматоре 3 изсодержимого его прямого регистра, Затем из 25распределителя 7 в регистр 5 заносится 1следующего разряда. Если результат вычитания в сумматоре 3 отрицателен, то триггерстаршего разряда регистра 5 сбрасывается вцулевос состояние, если положителен, то остается в единичном состоянии, Этот процесспроизводится до перебора всех разрядов регистра 5. По окончании этого процесса в регистре 5 содержится значение старшей частиобратной функции, т. с. х;. Результат х, из 35регистра 5 пересылается в блок 4 оперативнойпамяти, а приращецпс аргумента обратнойфункции бгг (младшис разряды суюаторя 3)пересылается в регистр приращений б. Зятемна сумматоре 3 определяется разность Л (г+ 40+1; ). Эта разность (младшие разряды сумматора 3) через нормалнзятор 1 О (формпрустЯ сс, с.(ся величина 2. ; , 1 ) пересылаетсяьх я 245в регистр 5 и одновременно приращение бсгаргумента обратной функции (содержимоерегистра 6) через нормализатор 9 под управлением содержимого младших разрядов сумматора 3 пересылается в регистр 11. Прп этоположение старшего, не равного нулю, разря 50да содержимого регистра 11 определяет отрицательную характеристику частного т. е, йд = й; - й г. Сумматор 3 очищается, по содержимому регистра 5 из блока 2 цяДа(, 1 ) пего выбирается зцачсцпс 1 оо -2" ".г.хЗатем приращение б,г аргумента обратнойс М(. - , 1;с) л; л2 с ,у .г:- О, (7)дв сумматоре 3 определяется модуль его содержимого и, роме того, содержимое регистра 11 пересылается в регистр 6 со сдвигом па один разряд в сторону младших разрядов. Если результат в сумматоре 3 положителен, то содержимос рсгистра 11 пересылается в регистр 6 без сдвига. Содержимое сум. матора 3 пересылается в один пз его прием. цых регистров, а регистр 5 очищается. По замкнутому контуру: распределитель 7 - регистр 5 - блок 8 - сумматор 3 - в регистр 5 в результате последовательности операций чтецие - сравнение аналогично описанному выше подбирается значение мантиссы интерполяциоцой поправки, соответствующей прп ращению бд аргумента обратной функции. Содержимое регистра 5 через денормализатор 8 под управлением содержимого регистра 6 (определяется частное 6) пересылается в регистр 11. Из блока 4 оперативной памяти выбирается старшая часть значения обратной функции, я из регистра 11 - младшая, и 1; результате операции сумма по модулпо два на сумматоре 3 определястся полцоразряднос значение обратной функции. Рсзулыат пересылается в блок 4 оперативцойпяяти пли остается в сумматоре 3. Предмет изобретения Цифровое вычпслптсльнос устройство по авт. св. ЛЪ 409226, ог.гисгаюи(ееся тем, что, с цельо повышения быстродействия, оно содержит два цормализатора, входы которых соединены с выходами регистра приращений и сумматора, денормалпзатор, входы которого подклочены к выходам регистра грубых значений, сумматора и рсгистра приращений, регистр характеристики, входы которого соединены с выходом децормялизаторя и первого цормализятора, а выход сосдппсц со входамп сумматора и регистра приращений, причем выход второго цормалпзаторя саедшеи со входом регистра грубых зпачеций.474012 Составитель А. Воронина Тсхред М. Семенов Редактор Е, Семанова 1(орректор А. Дзесова Заказ 5998 Подписное МОТ, Загорский филиал 1 зд. М 1511 Тираж 679 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская паб д. 4/5