Устройство для логарифмирования двоичных чисел

1Ф 1 еи н :.,; счъ 31 паисте-:з М Е Д Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 696445(51) М. Кл. с присоединением заявки Но С 06 Р 7/38 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГАРИФМИРОВАНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к областиавтоматики и цифровой вычислительной техники и может быть использовано при построении специализированных вычислительных устройств. 5Известно устройство для логарифмирования двоичных чисел, содержащеерегистр, регистр сдвига, генератор тактовых импульсов,реверсивный счетчик,первый и второй триггеры,три элемента И, элемент ИЛИ, выход первоготриггера через первый элемент И соединен со входом реверсивного счетчика, первые входы второго и третьегоэлемента И соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выходвторого триггера соединен со вторымвходом третьего элемента И, выходтретьего элемента И соединен со входом обратного счета реверсивного 20счетчика, а выход регистра сдвига,соединен со входом второго триггера 13.Недостатком известного устройства является невысокая точность логарифмирования,Наиболее близким по техническойсущности к предложенному изобретениюявляется устройство для логарифмирования двоичных чисел, содержащее 301 первый регистр сдвига, реверсивныйсчетчик, генератор тактовых импульсов, первый и второй триггеры, первый,второй и третий элементы И,причем выходы первого и второго триггеров соединены с первыми входами пер -вого и третьего элементов И соответственно,выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И и входом синхронизации первого регистра сдвига, выход которогосоединен со входом установки единицы второго триггера, второй входвторого элемента и соединен с выходом второго триггера, выход генератора тактовых импульсов соединен совторым входом третьего элемента И,выход которого соединен со входомсложения рев ерсив ного счетчика 2 . Недостатком известного устройства является низкая точнссть логарифмирования и отсутствие возможности представления результата преобразования в коде, отличном от двоичного.Цель изобретения - повышение точности логарифмирования и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения представления результата в коде, отличном от двоичного.П оста вле нна я цель дос тига етс я з а счет того, что устройство содержит второй и третий регистры сдвига, первый второй, третий и четвертый счетчики, управляемый делитель частоты, третий триггер, четвертый и пятый элементы И, выход третьего триггера соединены с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вход установки в ноль третьего триггера соединен с выходом третьего счетчика, а вход установки в единицу - с выходом второго счетчика, со входами . установки в ноль первого и второго триггеров и с управляющим входом третьего счетчика, первый и второйвходы которого соединены с выходами второго регистра сдвига и четвертого счетчика соответственно, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом первого счетчика, а выход - с первым входом управляемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра сдвига, а выход - со входом вычитания реверсивного счетчика, второй вход пятого элемента И соединен с выходом первого счетчика и вторым входом первого элемен- . та И, а выход - со входом четвертого счетчика, выход второго элемента И соединен с первыми входами второго и третьего регистров сдвига, вторые входы которых соединены с выходом первого регистра сдвига, вход второго счетчика соединен с выходом первого элемента И.На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, которое содержит первый регистр 1 сдвига,реверсивный счетчик 2, генератор 3 тактовых импульсов, первый триггер 4,второй триггер 5, первый, второй,третий элементы И 6 - 8, второй регистр 9 сдвига, третий регистр 10 .сдвига, первый, второй, третий, четвертый счетчики 11-14, управляемый делитель 15, третий триггер 16, четвертый элемент И 17, пятый элементИ 18, вход Пуск.устройство работает следующим образомФПредварит ель но преобра з ова н июв регистр 1 сдвига заносится двоичное число Х, логарифм которого требуется вычислить; в каждый разрядвторого регистра 9 сдвига заносится 1; в третий регистр 10 сдвигазаносится число 1; счетчики 2, 12,13 и 14 и триггеры 4, 5, 16 находятся в состоянии О, Пусковым сигналом, который подается на вход 19,триггер 4 устанавливается в состояние 1, в результате чего элементИ 6 открывается и на его выходе появляются импульсы сдвига, частотаследования которых в К раз меньше ч астоты тактовых импульсов , где К- емкость счетчика 11. Импульсы сдвигапроизводят в регистре 1 сдвиг числаХ в сторону старших разрядов. Одновременно импульсы сдвига считаются счетчиком 12, емкость которогоравна количеству разрядов регистра 1. При появлении в старшем разряде регистра 1 старшего значащего разряда числа Х триггер 5 устанавлива"ется в состояние 1, в результате чего открываются элементы И 7,8. С этого момента тактовые импульсычерез элемент И 8 поступают на суммиующий вход реверсивного счетчика 2и суммируются им, а импульсы сдвигачерез элемент И 7 поступают ва входысинхронизации регистров 9 и 10, в результате чего код числа Х поразряднос каждым импульсом сдвига поступает врегистры 9 и 10.При заполнении емкости счетчика 12на его выходе возникает сигнал переполнения, который совершает следующиеоперации: триггеры 4 и 5 устанавливаются в состояние 0, в резуль тате чего закрываются элементы И 6,7 и 8; код числа, содержащегося врегистре 9 заносится в счетчик 13;триггер 16 устанавливается в состояние 1, открывая тем самым элементы Я И 17 и 18.В этот момент счетчик 2 содержиткод числаы,= ки+),35 где п - значение характеристик искомого логарифма, счетчик 13содержит код числаЗ = 2 -2 л х40 где ц - число разрядов счетчика 13и регистра 10, а регистр10 содержит код числа2 п С этого момента через элемент И 45 17 и управляемый делитель 15 импуль -сы генератора поступают на вычитающий вход счетчика 2, .а через элементИ 18 и счетчик 14 импульсы генератора, пересчитанные счетчиком 11, поступают на вход счетчика 13.Вычитаниев счетчике 2 будет длиться до момента появления сигнала переполнениясчетчика 13, которым триггер 16 будет установлен в состояние0, 55 т; е. время вычитания составит:ТИ 4и 14где К 4 - емкость счетчика 1460 - частота следования тактовых импульсов.Поскольку коэффициент управляемого делителя 15 равен числу, код которого записан в регистре 10, то с 65 учетом выражения для Х частота им09 Ь 445 10 2 и+1- ХРОЯ Х =0+4-3 20 Анализ полученной функции преобразования показывает, что для чисел Х, равных степени числа 2, имеет место равенство 6 од х=1 од х; . 25 для всех чисел х, йе равных степени числа 2, погрешность преобразования меньша процента и не превышает величины, определяемой эмпирическим выражением: 30о":о 1 оО+аогрм .Коэффициент К определяет положе 44ние запятой в коде числа-результата преобразования, т, е. если его пред- З 5 ставить в видето числоИ=Год Кбудет определять число разрядов, отводимых для представления приближенного значения мантиссы искомого логарифма.Кроме того, поскольку К определяет число градаций мантиссы, то он 45 должен отвечать условиюК-М" 6где д - погрешность представлениярезультат а преобра з овани я, 50причем имеет смысл выполнение условияд) 8где Ю - погрешность преобразования,иэ чего следует что 55)Поскольку число разрядов Ь может быть только целым числом, последнее соотношение следует представить в 60 виде Формула изобретения Устройство для логарифмирования двоичных чисел, содержащее первый регистр сдвига, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, первый и второй триггеры, первый, второй й третий элементы И, причем выходы первого и второго триггеров соединены с первыми входами первого и третьего элементов И соответственно, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И и входом синхронизации первого регистра сдвига, выход которого соединен со входом установки в.единицу второго триггера, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго триггера, выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со входом сложения реверсивного счетчика, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности логарифмирования и расширения функциональ - ных возможностей за счет обеспечения возможности представления результата в коде, отличном от двоичного, оно содержит второй и третий регистры сдвига, первый второй, третий и четвертый счетчики, управляемый делитель частоты, третий триггер, четвертый и пятый элементы И, выход третьего триггера соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вход установки в ноль третьего триггера соединен с выходом третьего счетчика, а вход установки в единицу - с выходом второго счетчика, со входами установки в ноль первого и второго триггеров и с управляющим входом третьего счетчика,40 всуе дел пульсов, возникающих на вычитающемвходе счетчика 2, составит величину: Из двух последних выражений следует, что число импульсов вычитаниясоставляет: н 1и. т .:к к2"+кРезультирующее число Н, записанное в счетчике 2, пропорционально приближенному значению искомого логарифма числа Х,И=Ы -И =Кгод х2где И+1Код х:п.к2 Ф 2 нФ ХСледует положить К 4 = 3, в связи с чем последнее выражение примет вид:. где символом Еп 1 обозначен операторвычисления целой часи от числа, 65 Это выражение в аналитической форме отражает одну из двух операций определения й. Если число 1 у - соЬ держит дробную часть, то Ь равно целой части этого числа, увеличенной на 1; если же 1 в , - есть цеДлое число, то Ь равно этому числу.Так как в рассматриваемом случае погрешность преобразования А меньше процента, целесообразно положить 81 = 10, тогда получаем и = 2, иТаким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность результата логарифмирования и представить его в коде, необходимом для индикации.Это и простота аппаратурного осуществления позволяет предложенное устройство применять в промышленных приборах, действующих на основе ослабления средой ионизирующего излучения.ф,йф;7 696445 ель М,АршавскийКел емешКоррек остав ехред едактор Д,Зубов ешетни Подписикомитетий и открытаушская на аказ Ь 767/48 780арственнизобретеЖ,ТиражИ Гос дел ам Иос к СССРйд, 4/ 03 жго ул, Проектная,Па нт Фил первый и второй входы которого соединены с выходами второго регистрасдвига и четвертого счетчика соответственно, второй вход четвертогоэлемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом первого счетчика, а выход - спервым входом управляемого делителячастоты, второй вход которого соединен с выходом третьего регистрасдвига,а выход - со входом вычитанияреверсивного счетчика, второй входпятого элемента И соединен с выходом первого счетчика и вторым входом первого элемента И, а выход/совходом четвертого счетчика,выход:второго элемента И соединен с первыми входами второго и третьего регистров сдвига, вторые входы которых 5 соединены с выходом первого регистра сдвига, вход второго счетчика соединен с выходом первого элемента И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 523408. кл, 6 06 Р 5/02, 1976.2, Авторское свидетельство СССРР 330448, кл. 6 06 Г 5/02, 1972.