Вычислительное устройство дляреализации алгоритма волдера

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1813423 Союз СоветскииСоцнеикстическкиреспублик9 Вуйэрстэвииий квинтет ьььр ие аеаа изойретеиий и втииитий(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИ АЛГОРИТМА ВОЛДЕРА 3Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах для вычисления элементарных функций.Известны устройства, выполняющие преобразование координат вектора при его повороте на угол 80 по методу Волдера, заключающемуся в итеративном процессе, состоящем из и шагов, каждый шаг которого есть= ьйр 8, 8, 9; - р . 1 е1"1-1 Чч 2=Ъ- ФР"где 1. - номер шага, изменяющийся от 1 до и, Х 0, Уо - исходные координаты вектора до его поворота, Х , т теку 35 щие координаты вектора во время выполнения поворота, Хп, Уп - конечные координаты вектора после его поворота,сфа Недостатками устройств является низ 20 кое быстродействие, вследствие того, что каждое новое данное можно начать обрабатывать только после того, как заФкончена обработка предыдущего. Известно вычислительное устройствопараллельно-параллельного типа, содержащее сумматоры, регистры и запоминающее устройство для хранения константфНедостатком устройства является малое быстродействие при обработке больших массивов данных,Наиболее близким к предлагаемомуявляется арифметическое устройство, состоящее из одной ячейки, содержащейтри сумматора параллельного действия,два сдвигающих регистра с параллельнымиприемом и выдачей информации, выполняющие сдвиг информации вправо, трех параллельных регистров и ПЗУ для хранения констант 12,Недостатком арифметического устройст ва является малое быстродействие при обработке большого количества данных и невозможность обработки новых данных до окончания обработки предыдущих.Цель изобретения - увеличение быстродействия вычислительного устройства, ра3423 15 3 81 ботающего по методу Волдера при обработке большого количества данных,Поставленная цель достигается тем, что вычислительное устройство, содержащее регистры, сумматоры и сдвигатели, состоит иэ л последовательно соединенных ячеек, причем каждая из первых,(И) ячеек содержит первый, второй итретий сумматоры, первый, второй и тре, тий регистры, первый, второй и третийсдвигатели, а н -ая ячейка содержитпервый и второй сумматоры, первый, второй и третий регистры, первый и второйсдвигатели, причем информационные входы первого второго и третьего регист-ров каждой ячейки являются соответственно первым, вторым и третьим входами ячейки, выходы первого, второго итретьего сумматоров являются первым,вторым и третьим .выходами ячейки соответственно, первый, второй и третийвходы первой ячейки соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, первый и второй выходыь -ой ячейки соединены соответственно спервым и вторым вьнсодами устройства,первые и вторые управляющий входы первого, второго и третьего регистровкаждой ячейки соединены соответственнос первым и вторым управляющими входа 30.ми устройства, выход первого регистракаждой ячейки соединен с первым входомпервого сумматора и входом первого сдвигагеля, а выход второго регистра - спервым входом второго сумматора и входом второго сдвигателя, выходы первогои второго сдвигателей соединены со вторыми входами соответственно второго ипервого сумматоров, вйходы третьегорегистра каждой иэ первых (и -1) ячеексоединены с первым входом третьегосумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего сдвигателя, уп-равляющий вход которого соединен с выходом знакового разряда третьего регистра и с управляющйми входами первогои второго сдвигателей, а выход знакового разряда третьего регистра 1 т -ой ячейки соедйнен с управляющими входамипервого и второго сдвигателей,На чертеже представлена функциональная схема вычислительного устройства,состоящего из четырех ячеек.Устройство содержит первую ячейку1, входы которой соединены с первым,вторым и третьим входами 2, 3 и 4 . 55устройства первый управляющий вход5 устройства, соединенный с первымиуправляющими входами регистров 6-8,входящих в состав первой ячейки 1,вторые управляющие входы которых соединены со вторым управляющим входом9 устройства, Ячейка содержит такжесдвигатели 10-12 и сумматоры 13-15,Все последующие ячейки 16 и 17, крме последней (и-ой) ячейки 18 выполнены аналогично ячейке 1.-ая ячейка содержит первый, второйи третий регистры 19 -21, первый и второй сдвигатели 22 и 23, первый и второйсумматоры 24 и 25, первый и второйвыходы устройства 26 и 27. Сдвигатели10 и 11 выполняют прямую передачу чисел иэ регистров в сумматоры. Соответствующие сдвигатели второй ячейки выполняют косую передачу, что равносильноарифметическому сдвигу на один разрядвправо, Сдвигатели третьей ячейки выполняют косую передачу, соответствующуюарифметическому сдвигу на два разрядавправо, сдвигатели кода четвертой ячейки - на три разряда вправо,Вход третьего сдвигателя кода соединен с шиной "земля" или питание",Устройство работает следующим образом,На первую ячейку 1 на первый, второй и третий входы данных устройств 2,3 и 4 подаются соответственно значенияХ 0. Уо Яо По сигналу, подаваемомуна первый управляющий вход 5, эти значения переписываются в ведущие триггера первого, второго и третьего регистров6,7 и 8 первой ячейки. После этого сигнал с первого управляющего входа 5 снимается, а на второй управляющий вход 9подается, в результате чего числа из ведущих триггеров переписываются в ведомые. Затем из регистров непосредственнои через первый 10 и второй 11 сдвигатели из третьего сдвигагеля 12 осуществляется подача чисел в сумматоры 1315. На первый сумматор 13 из первогорегистра 6 подаегся Х и ( )Ч 0 2- из второго регистра 7 через второйсдвигатель 11, на второй сумматор 14подается 1 р, а иэ первого регистра 6через первый савигатель 10 подается1 Х, )-1 Ф 1На третий сумматор 15 из третьегорегистра 8 подается зйачение Ор и изтретьего сдвигателя 8-значение ( -с)фйпринимает значения +1 или -1 в зависимости ог знака Во, находящегося втретьем регистре 8.Затем сигнал со второго управляющего входа 9 устройства снимается, а напервый управляющий вход 5 подаегсяновый сигнал и результаты суммированииз первого, второго и третьего сумматоров 13 - 15 записываются соответственно в первый, второй и третий регистры, в ведущие триггера, но уже второй.ячейки 16, Эти действия соответствуютпервому шагу вычислительного процессапо методу Волдера, Аналогично выполняются действия во второй ячейке 16, соответствующие второму шагу вычислительного процесса, в третьей ячейке 17 -третьему, в четвертой, последней ячейке 18 - четвертому шагу вычислительного процесса. В результате выполнен -ных действий на выходах первого 24 ивторого 25 сумматоров последней ячейки18 формируются числа Х и У, соответствующие координатам вектора после егоповорота на угол 60, которые поступают на выходы устройства 26 и 27.Во время передачи чисел из сумматоров первой ячейки в регистры второй,и ведущие триггеры регистров первойячейки можно записать новые данные Хр,0, 60, которые необходимо обработать. По следующему сигналу, поступающему на второй управляющий вход 9,начинается обработка этих данных в первой ячейке, а данных, которые занесеныдо них - во втсрой, затем обработкаэтих данных передается во вторую и третью ячейку соответственно, а в первуюзаносятся новые данные, т.е, обработкаданных происходит конвеерным способом.Так как количество ячеек в общем случае равно и, то одновременно можетобрабатываться й наборов данных (Хц,УО, 00 ). Причем, если 80) О из третьего сдвигателя 12 на сумматор 15 ииз регистра 7 через сдвигатель 11 всумматор 13 передается число в инверсном коде, а из регистра 6 через сдвигатель 10 в сумматор 14 - в прямом.Если 00 ( О, то иэ регистра 7 черезсдвигатель 11 в сумматор 13 и изсдвигателя 12 в сумматор 15 выдаетсячисло в прямом коде а иэ регистра 6 всумматор 14 в инверсном., Эффективность изобретения заключается в повыш нии быстродействия устройства при обработке больших массивов данных, за счет уменьшения времени привычислении и воэможности паралпепвнойобработки данны ,Формула изобретенияВычислительное устройство для реализации алгоритма Волдера, содержащее ре 36 1% 20 И 30 ЗЗ 49 45 Я И гистры, сумматоры и сдвигатели, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействчя устройства, оно содержит н последовательно соединенныхячеек, причем ячейки с первой по (-1)- содержат первые, вторые, третьи сумматоры, первые, вторые, третьи регистры,первые, вторые и третьи сдвигатели, аи -я ячейка содержит первый и второйсумматоры, первый, второй и третий ре:- гистры, первый и второй сдвигатели, причем информационные входы первого, второго и третьего регистров кахаой ячейкиявляются соответственно первым, вторыми третьим входами ячейки, выходы первого, второго и третьего сумматсров являются первым, вторым и третьим выходами ячейки соответственно, первый, втрой и третий входы первой ячейки соединены соответственно с первым, вторым итретьим входами устройства, первый ивторой выходы и -ой ячейки соединенысоответственно с первым и вторым выходами устройства, первые и вторые управляющие входы первого, второго и третьего регистров каждой ячейки соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами устройства, выход первогорегистра каждой ячейки соединен с первым входом первого сумматора и входомпервого сдвигателя, выход второго регистра - с первым входом втооого сумматора и входом второго сдвигателя, выходы первого и второго сдвигателей сое-динены со вторыми входами. соответственно второго и первого сумматоров, выход .третьего регистра каждой ячейки спервой по (О -1)-ю соединен с первымвходом третьего сумматора, второй входкоторого соединен с выходом третьегосдвигателя, управляющий вход которогосоединен с выходом знакового разрядатретьего регистра и с управляющими входами первого и второго сдвигателей, авыход знакового разряда третьего регистра п-ой ячейки соединен с управляющимифвходами первого и второго сдвигателей.Источникиинформации,принятые во внимание при экспертизе1. Байков.В Д. и Смолов В, Б. Аппаратурная реализация элементарныхфункций в ЦВМ, ЛЛГУ, 1975, с. 6772.2. Оранский А. М. Аппаратные методы в цифровой вычислительной технике,Минск, БГУ, 1977, с. 108 - 113 (прототип),Заказ 773/62 Тираж 745 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, дПодписиССР филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Составитель И, Вендель едактор Н, Воловик Техред Н.Майоров Корректор Н. Бабинед