Цифровое вычислительное устройство

(и)739529 Союз Соаетскнк Социалистнческнк Республик(22) Заявлено 03,05.77 (21) 2481126/18-24 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -О 06 Г 7/38 Государственны В комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ЦИФРОВОЕ ВИЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Устройство относится к области циФровой вычислительной техники и может найти применение в специализированных вычислителях информапионноизмерительных систем, устройств оптимизации производственных процессов, многофункциональных генераторах систем программного управления, в адаптивных системах контроля и регулирования и т. п.Известно устройство для вычисле" ния функции вида УК" , содержащее генератор, вентиль, триггер, регистр первого числа, цифровой нуль-орган, регистр второго числа, 15 распределитель импульсов, элемент И и суммирующий регистр г 11Такое устройство позволяет вычислять как зависимости вида у=г 1. , так и за". вйсимость вида у=гг 4-г 2220Недостатком известного устройства является его невозможность вычисления функции вида Х 4 хххф, ицццпазуемых,в развитых системах управле" Ння аИз известных устройств наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровое вычислительное устройство, содержэщее последовательно соединенные.генератор импульсов, блок запуска;квадратор и двоичный умножитель,управляющий вход блока запуска подключен к пусковой шине, а выход,через делитель аргумента - к управляющему входу счетчика аргумента, инФормационный вход которого являетсявходом устройства, а выход подключен к входу обнуления квадратора,Кроме того, устройство содержит элЕмент ИЛИ, элемент задержки (21.Недостатком устройства являетсяневозможность вычисления корней квадратного уравнения, описывающих зависимости, связывающие контролируемыепараметры и параметры частотныхдатчиков, параметры контролируемых процессов и результаты измерений и т. д.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления корней квадратного уравнения,Это достигается тем, что в устройство, содержащее лоследовательносоединенные генератор импульсов,блок запуска, квадратор и двоичныйумножитель, управляющий вход блоказапуска подключен к пусковой шине,)а выход через делитель аргумента - . к управляющему входу счетчика аргумента, информационный; вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу обнуления квадратора, введены первый .и второй счетчики результата, два блока.индика. ции знака, элемент-запрета, ревер- сивный счетчик, блок управления реверсивным счетчиком, первый вход .,которого подключен к шине установки знака параметра и к входу знакареверсивного счетчика, второй вход"к выходу реверсивного счетчика, первый и второйвыходы соответственно к управляющему входу реверсивногосчетчика и первому входу элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика,.счетный входкоторого подключен к выходу двоичного умножителя, первый и второй входы реверсивнбго счетчика соединены соответственно с входом задания параметра и выходомсчетчикааргумента, входы первого и второго счетчиков результатаподключены к выходу делителя аргумента, выход второго счетчика результата соединен с его разрядными входами и свходом второго блока индикации знака, входы первого и второго блоковиндикации знака подключены к уста-новочным шинам, выход элемента запрета соединен с входом остановкиблока запускаНа чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.Устройство содержит генератор 1импульсов, блок 2 запуска, делитель3 аргумента, счетчик 4 аргумента,счетчики 5, б результата, квадратор7, двоичный умножитель 8, реверсивный счетчик 9, блок 10 упраЬленияреверсивным счетчиком, элемент 11запрета, блоки 12, 13 индикацИи знака, пусковая шина 14, шина 15 уСта-.новки знака параметра, установочныешины 16, 17,Исходное квадратное уравненией 2 +Ь +С:Оприводится к вкду2о 2 + 2 Р 2+о 0,5),где х - искомая неизвестная;4 Ьо, Сор -2 ао аоКорни уравнения (1) равны:г:-р 4 р-, )2)т, р-Гр- . 3)и могут рассматриваться как функ-ции переменной р:; 2 ЯР =ЯРв этом случае с - параметр функций,В обычных обозначениях. ФункцииlУ-х.Р-а (5)Аргумент Х и параметр й - поло-жительные или отрицательные числа При положительном а накладываетсяограничение ( к 2 - а) О. Устройстводля вычислени функций (4) и (5),которые в общем случае. могут быть.Функциями произвольной переменной,а не только корнями квадратногоуравнения, реализует трехтактныйалгоритм работы.В первом, подготовительном, такте в устройство вводятся признакизнаков Х и а, а также цифровыеаналОги их значений й " 10 "/Х иЙа = 10 о 0, где и г,), - целые чис-ла; )х и )а - абсолютные значениях и. а.; Мк и йс - существенно положительные и целые числа,15 Во втором такте устройство реализует возведение в квадрат с одновременным суммированием или вычитанием (в зависимости от знака а)значения йс из цифрового аналогай- реэультата возведения к в квадрат.В третьем такте из числа кФ о(его цифровой аналог МЧо ) илихф - а. (цифровой аналог Мх -Йа )извлекается корень квадратный содновременным вычитанием или сложением с в счетчиках б и 5. Очевидно, что М - 10 ", Х 2 . Реализацию приведенного "алгоритма обеспечивают следующие узлы: генераторимпульсов, блок запуска, формируюЗО щий интервал вычисления; делительаргумента, обеспечивающий для Квадратора и других блоков необходимуюдискретность поступающей информации;:вычитающий счетчик 4 аргумента,З 5 регистрирующий процесс и окончаниепроцесса отработки аргумента; суммирующий счетчик 5 результата, фикси рующий значение:того из корней заданного уравнения, знак которого всегдапротивоположен знаку Х (абсолютное,значение этого корня всегда большедругого).; реверсивный счетчик б результата, фиксирующий значение другого корня заданного уравнения; квадратор 7, отрабатывающий кусочно-линейную Функцию, аппроксимирующую функциюквадрата аргумента в цифровых анало гах; двоичный умножитель, определяющий масштаб информации; поступающейв счетчик 9, а также расширяющий функциональные возможности устройства;блок 12 индикацйи знака корня, вводимого пошине 1 б и неизменного впроцессе работы; блок 13 индикацииэйака корня, абсолютное значение ко 55 торбго накапливается в счетчике б;блок 10 управления реверсивным счетчиком и элементом запрета; элементзапрета, согласующий работу ревер(ивного счетчика и моменты эапирания блока 2 запуска при различныхзнаках параметра о. функций (4) и (5)В первом подготовительном тактев счетчик 4.аргумента вводится значение й - 10 )к , в счетчик 9 - значениейа - 10"ф 1 о) и признак знака а;выход второго счетчика результата соединен с его разрядными входами и с входом второго блока индикации знака, входы первого и второго блоков индикации знака подключены к установочным шинам, выход элемента запрета уединен с входом остановки блока запуска.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское .свидетельство СССР 9 430383, кл. С Об Р 15/34, 1973.2. Авторское свидетельство СССР 9487398,кл,О 06 0 7/20,1973(прототип). 5, 739если а положительно,то счетчик 9включается на вычитание и наоборот.При положительных д, блок 10 запираетэлемент 11 запрета. Лри положитель-.ных Х индикаторы 12 и 13 знака включаются в положение минус и наоборот. Коэффициент умножения двоичногоумножителя 8 устанавлйвается таким,чтобы обеспечить требуемый:масштабквадратичной зависимости, Ло команде пуск открывается; блок 2 запуска и начинается второй такт работы устройства: импульсы с выходагенератора 1 поступают на вход делителя 3 аргумента и далее в счетчики4, 5 и б, Кроме того, импульсы свыхода блока 2 запуска через квадратор 7 поступают на вход двоичногоумножителя , 8, причем число импульсов линейно относительно ХПодробно работа квадратора 7,а также расчет коэффициента умноже-. 20ния двоичного умножителя приведены вописании работы известного устройства 33.Если а. в .число отрицательное, тосчетчик 9 работает на суммирование, и к моменту обнуления счетчика4 в счетчике 9 накапливается числоМХ + Мо, причем М = 101 Ъ Х, а всчетчиках 5 и б накапливается число И) , В этот же момент (в момент Щобнуления счетчика. 4) счетчик 9 переключается на вычитание, а квадратор 7 устанавлйвается в исходное положение.В третьем такте работы устройства к моменту обнуления счетчика 9 всчетчики 5 и б поступает число импульсов, пропорциональноеГх-сЗ,чтообуславливается свойством обратимости схемы устройства.Счетчик 5всегда работает на суммирование, фи к концу работы в нем накапливается число, представляющее значение .корня, знак которого всегда противоположен знаку Х. Абсолютное значение корня равно:451 ИУ:ОУ:И +40"Х+)О)Знак корня указывается блоком 12индикации. Счетчик б работает навычитание и накапливает значение меньОщего поабсолютной величине корня.В случае отрицательного а счетчикб в течение третьего такта обнуля-ется, при этом он переключается насуммирование, а знак на блоке 13 55индикации меняется на обратный. Абсолютное значение корня:М:)10 " У:10 Гхо -М,Если а. имеет положительный знак Ято сЧетчик 9 после пуска схемы работает на вычитание,а элемент 11 закрыт. В процессе второго такта счетчик9 обнуляется раньше счетчика 4,,при этом сигналом с выхода блока 65 10 счетчик 9 переключается на суммирование, а элемент 11 открывается.При обнулении счетчика 4 счетчик 9вновь переключается на вычитание,и начинается третий такт, а в моментповторного обнуления счетчика 9 работа устройства заканчивается. Кэтому моменту в счетчике 5 накапливается абсолютное значение корня урав-.нения.И, )1 о".М О 1 оГх-о,а в счетчике. 6 абсолютное значендругого корня ГКУ=340" УоИ -40 ъ х-)ц,.Знаки корней указываются блоками 12,13 индикации.фдрмула изобретенияЦифровое вычислительное устройство, содержащее последовательно сое" диненные генератор импульсов, блок запуска, квадратор и двоичный умножитель, управляющий вход блока запуска подключен к пусковой шине,а выход через делитель аргумента в куправляющему входу счетчика аргумента, информационный вход которогоявляется входом устройства, а выходподключен к входуобнуления квадратора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей за счет вычисления корней квадратного уравнения,в устройство введены первый и второй счетчики результата, два блока индикации знака, элемен запрета, реверсивный счетчик, блок Управления реверсивным счетчиком, первый вход которого. подключен к шинеустаиовки знака параметра и "квходузнака реверсивного счетчика, второйвход - к выходу реверсивного счетчика, первый и второй выходы соответственно к управляющему входу реверсивного счетчика и йервому входу эле-мента запрета, второй вход которогосоединен с"выходом реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу двоичного умножителя, первый и второй входы реверсивного счетчика соединены соответственно с входом задания параметра и выходом счетчика аргумента, входы первого и второго счетчиков результата подключены к выходу делителя аргумента,739529 Составитель Н, ШелобановаРедактор Т; Загребельная Техред.Л.Теслюк Корректор Т, СквоФ одписн Эакаэ 2 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна 26/43 Тираж ЦНИИПИ ГосударственнОгопо делам иэобретений 35, Москва, Ж, Раушск 51омитета СССРоткрытийнаб., д. 4/5