Устройство для вычисления гиперболического тангенса

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И Я Согоа Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 16) Дополнительное и авт. св д-ву -г 51) М.1 хл,з 6 06 Г 7/3 6509,)2 21) Заявлено 22.10.7 присоединением за и,)Х)о Государственный комитет Совета Министров СССР(43) Опубликовано 353) УД К 681.325.5г 088.8) 8.76, Бюллетень Ло 32 ам изобретений открытии ния описания 01.10.7 Дата опублггко Авторыизобретени(54) УСТРОЙСТВ ГИ ПЕРБОЛИЧ ЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯОГО ТАНГЕНСА годключсны к о леггия, а выходы тельных регистро но к:входам вто 5 регистров, перекр мп второго и т тел ей. Целью изобр класса решаемы функции гипербобщему в второго в подкл рого и т е,стно с ретьего ыходу бло и третьег ючены соо ретьего сдоедггненгных сумм аторо ка управо на,копи- тветственвигающих с входа- в-вычита стени я х зада лическо ляется расширение путем,вьгчисленггя о тангенса. Изобретение от)носится к цифровои вычислительной технике и может применяться при агпгпаратном вычислении элементарньгх функций, в частности, в специализированных двоичных цифровых вычислительных машинах с фикгсировагнной запятой.Известно устройство для вычисления тригонометгрического тангенса, содержащее блок управления, выходы которого подключены к нагкопительным,сдвигающим,регистрам и блоку памяти, подключенному через первый коммутаг 1 ионгньгй логический элемент к входу первого одногразрядного сумматора-вьгчитателя, пгричам выходы гнагкопительных репистров соединегньг с входами одноразрядных сумматогров-вычитателей, выходы которьгх соединены с входами накопительных регистров, блок огтгределения цифрьг псе)вдочастного, входы которого,подключены к знаковыгм выходам первого и третьего накопительных регистров, блоки анализа сходимости, подключенные входами к разрядньгм выходам первого и третье)по накопительных регистров, а выходами через второй коимутагционгный логический элемент гк блоку сброса, соединенному с блоком упрагвления, вентиль, через который второй нагкогпителъный регистр подключен к блоку управления, причегм удравляющие,входьг вентиля, блока опгределения цифры псевдочастного и коммутацгионных логичеаких элементов Это достигается тем, что в предлагаемое у:тройвтво введеньг блок повторения итераций, вход которого подклгочен к блоку упгравления, и второй,вентиль, через который выход блока повторения итераций подключон к блоку упгравления, а управляющий вход второго вентиля связан с общим выходом блока управления, причегм выходы блока определения цифры псевдочастного подключены соответственно к объединенным,входам первого ц третьего и к входу второго сумматоров-вычитателей.На чертеже показана блок-схема предлагаемото устройства.Устройство содержит одноразрядные сумматоры;вычитатели 1 - 3 комбинационного типа, накопительные регистры 4 - о, коммутационные логичесгкие элементы 7, 8, блок 9 памяти, выполненчый в виде одгносторонней па(=2 10 15 У - . О мяти с поразрядной,выборкой двух слов одновременно, последовательные сдвигающиерегистры 10, 11, блоки анализа сходимости12, 13 (цифровые элементы сравнения с логическим нулем), блок 14 определения цифрыпсевдочаспного, выполняющий функции коммутационного логического элемента, вентили15 и 16, блэйк сброса 17, блок 18 управления,блок 19 повторения итераций. Одноразрядный сумматор-вычитатель совместно с цаконительным,регистром составляет рециркуляциоцную ячейку, из которых образуется параллельто-последо(вательная структура устройства. В блошке 9 памяти хранятся констачты агй 2 - (-( и 2 - +ц,Константы выбираются одовремецно поодному адресу,поразрядно каждым тактовымимпульсом, поступающим с выхода 20 блока18 управле,ния.Выход 21 блока 14 выдает либэ цифруп" евдочастного, либо ее инверсию, а выход22 выдает цифру псевдочастного.Вентили 15 и 16, коммутационные логические элементы 7, 8 и блок 14 управляютсясигналом с,выхода 28 для перестройки связей в структуре устройства, который вырабатывается элементом перестройки в олоке 18уп,р азлея.Цикл вычисления гиперболического тангенса состоит из двух этапов.На первом этапе вычисляются значениягиперболических синуса и косинуса, на втором этапе при помощи операции деления определяется тангенс задаиного аргументаВ основу вычислений положен принцип псездоделеция и псевдоумножения в итерациочцом процессе. Псевдооперации выполняютсяпри помощи элементарных операций сложения- вычитания, сдвига и обращения к односторо(иней памяти.Каждый этап, вычисления состоит из итераций. В каждой итерации все разностныерэкуррентные,соотношения алгоритма решаются параллельно. Каждое соотношениевычисляется последовательно за (и+и) тактов (где (г - число разрядов аргумента; т -число дополнительных разрядов для компенсации погрешности округления прц сдвиге),Вычисление гиперболическлх синуса и косинуса. оановано на итерационном алгоритмеиз разностных .рекурре(нтных сооношений: Е=1 7(ч.( = 21 - (1, агй 2-0+" 2-+ О1Х, = -- Х 1 л(Х + д(У,2 - +ц ХсЫ:= Х,У 1., ( = У, + 91 Х,2 "" (- Й. =- У,В начальном состоянии в регистр 4 заносится значение аргумента 1, в регистре 5 находится нулевое значенце, в регистре 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 б,находится значение, обратное коэфф;щцецту изменения гиперболического вектора(=осходимости ца первом этапе необходимо повторять по дза раза только итерации с номе- рами где 1=1,2 р = Еп 1 1 и- +1:и+145 пЗ Такивобразом, повторяются итерации с номерами К;=4,13,40, 121 й, 31 +1 т. е. 1 = 1,2,3,4,4,.5 13,13 и т. д. В позторяемых по два раза итерациях число сдзигов и очередкое значение константы не изменяются, а значение цифры псевдочастцого д( (оператора поворота гиперболического вектора) ца повторяемых итерациях может быть различным, Блок 19 повторения итераций считает номера итераций и выдает сигнал разрешения перехода к следующемусдвигов в константе,На первом этапе импульс управления с выхэда 28 блока 18 открывает вентили 15 16, коммутирует выход блока (2 на блок 17выход 24 знакового разряда, регистра 4 ца вход блока 14, На этом этапе первая рециркуляционная ячейка является псевдоделителем. Втэрая и третья ячейки являются псевдоумцожителями. На первом этапе ца выходах 21 и 22 блока 14 после каждой итерации появляется значение очередной цифры псевдо- частного для следующей итерации. Коммутациовцый логический элемент 7 пропускает на управгяемый вход 25 сумматора-вычитателя 1 константу агй 2 ч+". В люоой итерации с выходов 20 блока 18 управления поступает серия тактовых сдвигающих импульсов. Из содержимого регистра 4 вычитается при д; = + 1 очередное значение константы агй 2 ( (. Прп ц( = - 1 производится суммирование. По знаку результата операции псевдоделеция находится очередная цифра д;, Содзржимое накопительных регистров 5 и 6 ячеек псевдоум цожителей перекрестно сум мируется (либо вычитается при о; = - 1) со сдвинутыми переадресованными координатными составляющихи гиперболичеекого вектора. Этот процесс можно интерпретировать вращением этого вектора на сходящуюся посл дсвателыность гиперболических узлов коцстацт. Полученный в,каждой итерации результат последовательно, начиная с младших разрядов, заносится в освобождающиеся. при сдвиге старшие разряды накопительных регисчров. После выполнения (г + 1 итераций в регистре 4 находится нулевое значение, в реги".т(ре 5 - значение гиперболического синуса, а в регистре б - значепие косинуса. Однако для большицства значений аргумента 1Третья рециркуляциончая ячейка служит 25 псевдоделителем. Первая ячейка служит псгздоумножителем. Регистр 5 является пассивным и информативно связан только со сдцгающим регистром 10. В регистре 5 и сдзи. гающем регистре 11 продвижение информа ции отсутствует, Операция деления в структуре устройства второго этапа, реализует итерационный алгоритм из разностных ргкурргнтных соотношений: 35/+1 прн Х,ф: з 1 яп. ) =- 1 1=01а040 Е:0 2-- 2 + д,2 ,+и В начальном состоянии в регистре 4 находится нулевое значение гиперболического сц нуса, в регистре 6 - значение косинуса, получгнные на первом этапе вычисления.После п+1 итераций лиоо после срабатывания блока анализа сходцмости 13 в накопительном регистре 6 находится нулевое зна иенце, в регистре 4 находится значение частитерационный процесс сходится ча итерации, номер которой меньше и. При этом в регистре 4 получается нулевое значение. В результате сравнения содержания регистра 4 с логич аким нулем в блоке анализа сходимости 12 с последнего выдается сигнал через элемент 8 в блок сброса 17. Блок 18 прекращает выдавать тактовые импульсы на следующей итерации, и процесс зычислечия заканчивается. 10После остановки процесса вычисления первого этапа элемент перестройки структуры снимает сигнал управления с выхода 23 блока 18. При этом вентили 15 и 16 закрываются, элемент 8 соединяет выход блока 13 с 15 входом блока 17, элемент 7 соединяет вход 25 сумматора-вычитателя 1 с выходом второй константы (2 - +) блока 9 памятями, выход 24 знаксвого разряда регистра 6 соединяется с входом блока 14. На выходе 21 блока 14 в 20 конце каждой итерации выдается инверсия очередной цифры псевдочастного, на выходе 22 сигнал отсутствует. нэгэ, Г. е. гипгроолцчгский тангенс заданного аргумента. Максимальное время двухэтапнэго цикла вычисления гиперболического тачггнса разно Т:- 2 (и+би+8) тактов.Формула изобретенияУ"тройстзо лля вычисления гцперболцческэгэ танггнса, содержащее блок управления, выходы которого подключеныным сдвцгающим регистрам ц блоку памяти, пэлключгнному через первый коммутаццэнньш логический элемент к входу первого одчоразрялногэ сумматора-вычцтателя, причем выходы накопительных регистров соединены с зхоламц одноразрядных сумматоров-зычцтателей, выходы которых соединены с вхоламц накопительных регистров, блок опрглглг.ця цифры гсгздочастного, входы которого пэдключг.ы к знаковысм выходам псрвого и третьего накопцтельчых регистров, блоки анализа схолцмэстц, подключенные входамц к разрядным выходам первого и третьего накопительных рггц:трэз, а выходамц через второй коммутаццоный логичеокцй элемент к блокх сороса, соединен:ому с олоком упразлгнця, вентиль. через который второй накопительный ргг:стр подключен к блоку упразлгния, причем упразляющие входы вентиля, блэка эпрглглгнця цифры псавдочастного и коммутационных логических элементов полк,.ючгяы к общему выходу блока управления, а выходы второго ц третьего накопительных регистров подключены соответственно к входам втэрэго ц третьего сдзигающцх репстрэз, пгргкпестно соглпненнь.х с входамц второго ц третьего сумматоров-,вычцтатглей, о тл ц ч а ю щ г е с я тгм, что, с целью расширения класса решаемых задач путем вычцслгнця функции гцпероолического тангенса, оно сэлеряцт бзок поторенця итераций, зхол которого подключен к блоку управления, ц второй вентиль, через который выход блока повторен.я итераций подключен к блоку управления, управляющий вход второго вентиля связан: общим выходом блока упраглецця, причем вь:холы блока опоглгленця ццф ры псездочастного подклцочгны соответственно к объединенным входам первого и третьего ц к зхэлу зтэ;ого сумматоров;вычцтатгрйРедактор Е, Караулова Корректор И. Симкина Тип, Харьк. фил. пред. Патент Заказ 924/1219 Изд. Мо 1674 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5