Цифровое устройство для ограничения чисел

ОПИС Е ИЗОБРЕТЕНИЯ пп 767758 Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. саид-ву Рб 90477 с присоединением заявки М -0 06 Г 7/52 Государственный комитет СССР по делам изобретениИ и открытийДата опубликования описания 300980(54) 11 ИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ЧИСЕЛ2выходы которого йодсбединены к информационным входам регистра операнда, а "управляющие входы регистра операнда и регистра результата соединены с шиной синхроимпульсов, выходы ре-гистра операнда через первый преобразователь кодовподсоединены к первым входам сумматора, а втЬрые входы первого преобразователя кодов соединены с выходом первого блока анализа знаков и младшим разрядом регистра результата, знаковые разряды регистра ограничителя и регистра операнда подключены соответственно к первым и вторым входам первого блока анализа знаков и блока коррекции, второй преобразователь кодов и второй блок анализа знаков, выходы которого соединены соответственно со знаковыми, разрядами регистра операнда и регистра результата, выход второго блока анализа знаков через первый блок анализа знаков соединен с управляющим входом второго преобра" зователя кода, информационные входы ,которого соединены с выходами регистра операнда, а выходы - со вторыми входами сумматора.Известное устройство решает задачу выделения заданной зоны чисел и ограИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых вычислйтельных машин, работающих в системах управления и регу лирования, и является усовершенствованием известного устройства.По основному авт.св. Р 690477 известно устройство ограничения, используемое преимущественно в ариф метических устройствах управляющих цифровых вычислительных машин, работающих в контурах измерения различных параметров регулирующих систем;.Известное цифровое устройство ог раничения по модулю, содержащее регистр операнда, регистр ограничителя, регистр результата, сумматор, первый преобразователь кодов, первый блок анализа знаков, блок коррекции,две 20 группы элементов И, группу элементов ИЛИ и элемент И, управляющий вход которого соединен с выходом блока коррекции и управляющими входами первой группы элементов И, информацион ные входы первой и второй групп элементов И соединены с выходами сумматора, а их выходы через группу элементов ИЛИ соединены с информационными входами регистра результата,30Устройство осуществляет функции ограничения и выделения зоны не- чувствительности, интерпретация которых заключается в следующем.Ограничение - содержимое регистрарезультата остается без изменения, если оно по модулю меньше ограничителя,и разряд переполнения регистра результата равен ничения этой зоны чисел по модулювагонного"числа, содержащегося вячейке А запоминающего устройстваЦВМ, определяемой командой ЦВМ(" ограничитель), засылаемоИ врегистр ограничителя В 1 устройстваограничения. Далее в соответствиис, временной диаграммой реализуетсяматематическая зависимость:В, если /В 4/ /с А 7/А, если.А 1/ (/В/ (1) огде В всодержимое регистра результата,( А - содержимое ячейки Зу,определяемой командой ЦВМ в конкретном устройстве - содержимоерегистра ограничителя Р ИНедостатками известного устройства являются сравнительно ограниченные функциональные возможности исравнительно. низкая точность его работы в,"особых" точках вычислений,требующие введения дополнительныхпрограммных затрат ЦВМ для их позышения. Например, при работе на границе разрядной сетки за счет дискретйости измерений возможны переполнения разрядной сетки и тогда результат от предыдущей;операции: т.е.содержимое регистра Р, являющеесяоперандом в операции ограничения,будет переполненным, но ложно удовлетворяющим условиям математическойзависимости (1), что приведет к неправильному выполнению закона регу-лирования, осушествляемрго ЦВМ, Сцелью устранения ошибок регулирования, т.е. повышения точности работы ЦВМ, следовательно, и устройстваограничения, в рабочую программуЦВМ вводится подпрограмма анализаразряда переполнения ( Р ) и принятия соответствующего решения.Кроме того, при отработке некото-рых законов управления требуется выделение зоны нечувствительности, аппаратно выражающееся в обнулении.резУльтатов предыдущих вычислений 45как ошибочных, в зависимости от анализа иа заданную константу. Данная" операция до сих пор проводиласьпрограммным путем, требующим определенных программных затрат, и, 50соответственно, времени для ее выполнения.Цель изобретения - повышение точности устройства и расширение егофункциональных возможностей. 55Это достигается тем, что устройство ограничения содержит элемент НЕ-И,,триггер переполнения и дополнительный элемент ИЛИ, причем вы ходы знакового разряда и раз- Оряда переполнения регистра результата подключены к первому ивторому входам элемента НЕ-И,выходкоторого связан с входом установкитриггера переполнения, вход сброса которого является входом устройства,а выход триггера переполнения подключен к первому входу дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого связан со знаковым разрядомрегистра результата, а выход дополнительного элемента ИЛИсвязан с первым блоком анализа знаков.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит регистр 1 операнда, регистр 2 ограничителя, регистррезультата, сумматор 4, первый пребраэователь 5 кодов, первый блок банализа знаков, блок 7 коррекции,группу элементов 8 И прямой передачикодов, группу элементов 9 И передачикодов со сдвигом влево, группу элементов 10 ИЛИ, элемент 11 И, второйпреобразователь 12 кодов, второйблок 13 анализа знаков, дополни- .тельный блок 14 анализа знаков,блок 15 анализа переполнения разрядной сетки, содержащий элемент 16НЕ-И и триггер 17 переполнения.Регистр 1 операнда (Р ) осуществляет промежуточное хранение ограничиваемых величин. Регистр 2 ограничителя (Р 2) предназначен для запоминания числа-ограничителя, которомопределяется зона чисел в операции"ограничитель" н зона нечувствительности в операции "выделить зону нечувствительности". Регистр 3 ре"зультата (Р) предназначен для хранения операнда, т.е. результатапредыдущей операции или вводимойив ЗУ ограничиваемой величины. Фиксирует значение результата исполнения текущей операции.Сумматор 4 (СМ) совместно с преобразователями 5 и 12 кода предназначен для преобразования исходнойинформации в результат текущейоперации,Блоки б, 13, 14 анализа знакови блок 15 анализа переполнения разрядной сетки предназначены дляопределения алгоритма исполненияоперации сумматора. Группы элементов 8 и 9 И передачи кодов и группа элементов 10 ИЛИ осуществляютпрямую или со сдвигом влево передачу результата на вход регистра 3результата. Элемент 11 И осуществляет подачу единицы в младший(И-ый) разряд сумматора 4 в случаяхобращения кода из прямого в дополнительный,) Р, если .0, если Ь СА)Р/( (А) (3) Устройство при выполнении функцииограничения работает следующим образом.Ограничиваемое число заносится врегистр 3, оно не может быть результатом предыдущей операции. Модульограничителя заносится в регистрограничителя 2. Числа считаютсяположительными, если их знаковйестаршие левые разряды находятся всостоянии нуля и отрицательными,если в состоянии единицы. При передаче первого синхроимпульса ограничиваемое число переписывается из 40регистра 3 в регистр 1. Для определения большего по модулю из чисел,подготовленных в регистрах 1 и 2,на вход первого слагаемого сумматора4 через группу элементов И прямой 45передачи кодов 5 поступает содержимое регистра 2. На вход второгослагаемого сумматора 4 через преобразователь 12 кодов поступает содержимое регистра 1 в прямом коде, если 5 Ооно отрицательное, или в обратномкоде, если оно положительно. Анализзнаков в этом случае ведется первымблоком б анализа знаков, он же выбирает соответствующие сигналы, управляющие работой преобразователей5 и 12,В случае передачи первый или второй входы сумматора обратного (инверсного) кода одного из слагаемых черезэлемент 11 И в цепь переноса младше- Ого разряда сумматора 4 с блока 7 коррекции синхронно суммированию этихчисел подается единица. Анализ знака содержимого регистра 1 операндаосуществляется вторым блоком 13 ана- у нулю (т.е. переполнение разряднойсетки не имело места). В случае,если модуль содержимого регистрарезультата больше содержимого ограничителя или признак переполненйярегистра результата равен единице5(т.е. в предыдущей операции имеломесто переполнение разрядной сетки),то на регистре результата фиксируется модуль значения ограничителясо знаком результата. Выделениезоны нечувствительности - содержимое регистра результата остаетсябез изменения, если оно по модулюменьше ограничителя, в случае, еслимодуль содержимого регистра результата больше содержимого ограничителя, то регистру результата присваивается нулевое значение.Математическая запись алгоритмовоперации "ограничение";Р, если Р/С ( А) и Р =0АКР,если/ф ( А) или Ф 1 (2)выделение зоны нечувствительности: лиза знаков, который является дополнительным к первому блоку б анализазнаков,Блоки анализа знаков представляютсобой набор логических элементов И,ИЛИ, вырабатывающих управляющие сигналы для управления преобразователями 5 и 12 кодов.Результат вычитания модулей содержимого регистра 2 ограничителя ирегистра 1 операнда записывается через группу элементов И 8 и ИЛИ 10в регистр 3 результата.Новое значение регистра 3 результата анализируется по знаку результата вторым блоком 13 анализа знакови дополнительным блоком 14 анализазнаков, представляющем собой логический элемент ИЛИ.Алгоритм анализа определяетсятакже состоянием блока переполненияразрядной сетки, т.е. состояниемзнакового разряда и триггера 17 переполнения, который устанавливаетсяпо концу предыдущей операции при наличии единицы на выходе схемы 16сравнения знакового разряда и разряда переполнения регистра результата.Если знак результата положительный, то модуль содержимого регистра 2 (ограничитель) при вычитаниибыл больше, если знак отрицательный, то меньше. В первом случае (при положительном знаке Р) в следующем такте на вход первого слагаемого поступает нуль, на вход второго слагаемого через вентили прямой передачи преобразователя 12 кода поступает содержимое операнда 1, т.е. происходит сложение с нулями содержимого регистра 1 операнда и перепись его (ограничиваемого числа) в регистр 3 результата.Во втором случае (при отрицательном знаке Р) или наличий переполнения разрядной сетки, что фиксируется на блоке .15, в следующем такте на вход слагаемого сумматора 4 через элементы И 5 поступает содержимое регистра 2 ограничителя при положительном знаке ограничителя или инверсия содержимого регистра 2 ограничителя с прибавлением,единицы в младшйй разряд сумматора 4 при отрицательном знаке ограничителя. На вход второго слагаемого сумматора 4 поступает "0", Результат с сумматора переписывается через группу элементов И 8 и ИЛИ 10 в регистр 3 результата.Таким образом, на регистре Р фиксируется значение результата, соответствующее выражению(2).Ход выполнения алгоритма идентичен операции ограничения. При анализе знака результата Р, если он положителен, производится обнуле8 767758 Формула изобретения Составитель В. БерезкинТехред А.Ач орректор Л. И едактор Т. ПортнаМ,Заказ 7228 одписное комитета СССи открытий ская наб., д П фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная,Фил" ние содержимого регистра результата. При положительном ф значениисодержимого регистра результатаего первоначальное значение сохраняется." Таким образом, на регистре Р фиксируется значение результата операции, соответствующее выражению 3Йспользование изобретения позволит сократить объем ЦВМ за счетисключения подпрограмм анализа пере, полнения разрядной сетки на 1300 бит(с 52000, до 50700);ускорйть "времявыполнения задачи иа одном циклевычислений на " 3 мс (с 33 мс до30 мс, 9 э) эа счет аппаратноговыполнения указанных операций; повысить точность вычислений . в 2 раза,ЦиФровое устройство для ограничения чисел по авт,св, Ф 690477, о т:личающееся тем, что, с/54 Тираж 75ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р целью повышения точности и расширения Функциональных возможностей,оно содержит элемент НЕ-И, триггерпереполнения и дополнительный элементИЛИ, причем выходы знакового разряда5 и разряда переполнения регистра результата подключены к первому и второму входам элемента НЕ-И, выход которого связан с входом установки триггера переполнения, вход сброса которого является входом устройства, аф выход триггера переполненияподключен к первому входу дополнительногоэлемента ИЛИ, второй вход которогосвязан со знаковым разрядом регист- .ра результата, а выход дополнительно 15 го элемента ИЛИ связан с первым блоком анализа знаков,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе20 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2490421,кл. С 06 Г 7/39, 1977 (прототип).