Устройство для вычисления элементарных функций

о и " "1 ИЗЬБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. И 06 Р 15/20 г Гооудерствеиный комитет СССР ио делам иаобретеиий и открытий(088,8) Дата опубликования описания 20.12.79(72) Автор изобретения 3. С. Кузин Ленинградское ордена Октябрьской револтоции. высшее инженерное морское училище им. Макарова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ тО Изобретение относится к цифровой вычислительйой технике и может быть использовано в составе цифровой вычислительной машины.Известно операционное устройство для вычисления элементарных функций после довательного действия с несколькими суммарными. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие 11) Наиболее близким техническим решением к данному является операционное устройство, содержащее комбинационный сумматор, соединенный выходом с первым5 входом первого сдвигателя, выход которого подключен ко входам регистров аргу ментов и к выходу устройства, причем первые выходы регистров аргументов подключены к первому входу коммутатора, ко второму входу которого подключен выход приемного регистра, соединенного своим входом с выходом коммутатора приемного регистра, первый вход которого соединен с- входом записи информации устройства, с третьим входом входного коммутатора, вход буферного регистра соединен с выходом коммутатора, а ход буферного регистра соединен с первым входом комбинационного сумматора. ГИ.Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и низкое быстродействие,Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных воэможностей путем обеспечения вычисления векторных функций, Это достигается тем, что в устройство введен второй сдвигатель, соединенный первым входом с первым входом входного коммутатора, а выходом - со вторым входом комбинационного сумматора со вторым входом коммутатора буферного регистра, со вторы м входом коммутатора приемного регистра и со вторым входом первого сдвигателя, второй и третий входы второго сдвигателя соединены соответственно с первой и второй управляющими шина(2) 6;=Ву .:+Й=ОГС 1 д 2 дЛ ) - , (3) 40В приведенных выражениях 61 представдяет собой угловые константы, кото - рые- рассчитываются заранее и -хранятся взапоминающем устройстве.Бычисдитедьный процесс характеризуется И -м количеством итераций( 1= 1 - ; И ), где, И -количестворазрядов в числе операционного устройства, Каждая итерация характеризует поворот вектора на угод 61 , При 1 =1 50.оповорот вектора осуществдяется на + 90;опри 1 =2 на 45 и т, д, Вектор каждыйраз поворачивается в таком направлении,чтобыстремидось к нулю (. -О),1при атом направление вращения определиется коаффициентом Е,Из приведенных выражений ( 1 ) - ( 3)видно, что для подучения текущих коор. 3 7038ми устройстве, вторые выходы регистроваргументов и комбинационного сумматораподключены к шине знаковых разрядовустройстве, кроме того, выход буферногорегистра подкдючен к третьему входу ком 5мутаторе приемного регистра,Устройство представлено на чертеже,Применяются обозначения: комбинационный сумматор 1, первый сдвигвтедь 2,10регистры 3, 4, 5 аргументов, коммутатор6 буферного регистра, входной коммутатор 7, приемный регистр 8, коммутатор9 приемного регистра, первый вход 10записи информации устройства, третийвход 11 входного коммутатора, второйсдвигвтедь 12, первая управляющая .шина13, вторая упрввдяющвя шина 14, буферный регистр 15, шина 16 знаковыхразрядов, выход 17 устройства,Работу устройства рассмотрим на примере вычисления полярных функцийС=си"сг 1 д.=2+-Подярные координаты вектора будем вычисдять аппаратурным способом по адгоритму цифра за цифрой".Вычислительная процедура описывается з 0следующей сводкой рекуррентных зависимостей:" - +Е 6. о Г 1динвт необходимо к предыдущему эр" 1 ению прибавить или вычесть сдвинутое знячение абсциссы иди ординвты, а угловыеконстанты прибввдяются (вычитаются) безсдвига. Управление же вычисдитедьным.процессом осушествдяется по, знаку 1 .Перед началом работы в регистр 3 записывается угол с(., =0 а в регистрь 14 и 5 записываются прямоугольные координаты вектораХ,у ) в масштабе К,т,е,Х, =Х 1 К;Чо lк,где маштабный коаффициент К рассчитывается заранее по следующей формулеНК = П (+ = 0 =2 121=2В каждой итерации формулы ддя Х,и с( 1 вычисляются посдедоватедьно, при атомодин иэ операндов А 1из своих регистров 5,4 и3 переписываются в буферный регистр15, в второй операнд поступает на входсумматора через первый сдвигатедь 12,С помощью атого функцйонвдьного преобрязоватедя формируются выражения-( =й 1; - С=4Результат сложения (вычитания) записывается с выхода комбинационного сумматора через первый функционапьный преобразоватедь без сдвига в соответствующийрегистр Х, У иди А . Учитывая, что привычислении .Хииспользуютсяих предыдущие значения, то одно из значений Х 1иди1 А необходимохранить в каком-дибо регистре. Ддя атойцели в преддагаемом устройстве предусмотрена связь буферного регистре с приемным регистром. Таким образом, при вы-чисдении Х 1 второй операндпоступает не вход второго сдвигвтедя йэ регистре 4; при вычислении 5 второй операнд Х ( - 1 первоначально йереписанныйиз регистра 15 в регистр 8, поступаетна вход второго сдвигатедя 12 из регистра 8; аналогично при вычиспении Ф .;второй операнд 9 поступает на входвторого сдвигатедя 12 с выхода регистра 8, куда он записывается из эаломинающего устройства с испопьзоввнием входа 10, Сдедует заметить, что если запоминающее устройство ьыподнено в интегральном исполнении с потенциальнымпредставдением информации, то н и тенты могут непосредственно ио тулип, лявходоперационного устройстве ), ыо ипоказано нв чертеже. Пск:ле выполнения И итераций в регистре 5 % будет модуль вектора йХ= й: -в оегистре Ь Ад. = а ге 1 с - " 1 =оХ ИИз рассмотренного примера видно, что эа время, равное 3 1, выполняются две элементарные функции, где Фвремя выполнения операции умножения, г,е, предложенная сгрукгура операционногс устройства обладает расширенными функциональными воэможностями и позволяет повысить быстродействие обработки информации.Связь второго сдвигателя 12 с первым сдвигателем 2 позволяет сэкономить 2 О оборудование и рвсширигь функциональные возможности устройсгва путем выполнения операции типа "чтение", записьф, фсложение", "вычитание" и г.п. с одновременным умножением операнда на 2 25формула изобретенияУстройство для вычисления элементар- М ных функций, содержвшее комбинационный сумматор, соединенный выходом с первым входом первого сдвигателя, выход которого подключен ко входам регистров и к выходу операционного устройства, причем 35 первые выходы регистра аргументов подключены к первому входу коммутатора буферного регистра и к первому входу входного коммутаторв, ко второму входу которого подключен выход приемного регистра, соединенного своим входом с выходом коммутатора приемного регистра,первый вход которого соединен с входомзаписи информации устройства, с третьимвходом входного коммутатора, вход буферного регистра соединен с выходом коммутатора буферного регистра, а выход буферного регистра соединен с первым входом комбинационного сумматора, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и расширенияфункциональных возможностей путем обеспечения вычисления векторных функций,в устройство введен второй сдвигатель,соединенный первым входом с выходомвходного сумматора, а выходом - со вторым входом комбинационного сумматора,со вторым входом коммутатора приемногорегистра, со вторым входом коммутаторабуферного регистра и со вторым входомпервого сдвягателя, второй и третий входы второго сдвигателя соединены соответственно с первой и второй управляюшимишинами устройства, вторые выходы регистра аргументов и комбинационного сумматора подключены к шине знаковых разрядов устройства, кроме того, выход буферного регистра подключен к третьемувходу коммутатора приемного регистра,Исгочники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторскоесвидетельство СССРМ 478313, кл. Ь 06 Р 15/20..2. аган Б, МКаневский М, М. Цифровые вычислительные машины и системы, М. "Энергия", 1973, с. 325, рис. 51 2 (прототип).)1 НИИ мите и открь 13 035 аушск Филиал ППЛ "Па генту, г. Ужгород, ул. Проект Гйраж Государс дедам и 1 Москва,780твенногозобретениЖ 35,Р Подписноеа СССР