Цифровой масштабный преобразователь

Союз Советскик Соцмалмстичвсммк РеслублмкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ и 857980 61) Дополнительное к авт, свид-ву -22) Заявлено 071279 (21) 2868181/18-2присоединением заявки йо "23) ПриоритетОпубликовано 230881,Бюллетень М 3Дата опубликования описания 2 30581 51)М, Кл,з С 06 Р 7/54 осударстеениый комнт СССР яо делам изобретений и открытий2) Авторы изобретен Жу А.Савостьянов, Шитикбв 1 Заявитель 54 ) ЦИФРОВОЙ МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ дерн ект систем регистрации сп ровфизике,Известен цифровой масштаобразователь для масштабиросел с постоянным (с точностления до целого числа) масшкоэффициентом 13 .Недостаток известного усзаключается в том, что оноляет производить масштабиротех случаях, когда разным ттой шкалы соответствуют раэсжатия.Наиболее близким по технсущности к предлагаемому изявляется преобразователь, срегистр аргумента, дешифратшифратора, два сдвиговых регруппы элементов И, группуИЛИ и сумматор 21,ный преания чию округабным ойства поэво ние в кам сж е шаги койтениюжащий 5 р, дваистра,лементов Недостаток иэ низкое быстродей Цель иэобрете родействия,Поставленная что в преобразов группу элементов первый сумматор нительно введеныустройства естногтвие,ия - и ышени Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а точнее,к цифровым масштабным преобразовате- лям, используемым в иэмерительно-вычислительных системах, например в системах для регистрации спектров в ядерной физике, и предназначено для решения задачи масштабного преобразования значений целой величины, соответствующих некоторой исходной равномерной шкале, разные точки которой могут соответствовать одинаковому или разному количеству точек исход ной шкалы. Количество точек исходной шкалы, соответствующее одной точке сжатой шкалы, часто называют шагом сжатия.Если каждой точке сжатой шкалы соответствует одинаковый шаг сжатия, то сжатая шкала. является равномерной, и указанное преобразование производится с постоянным масштабным коэффициентом. Если разным точкам сжатой шкалы соответствуют разные шаги сжатия, то сжатая шкала является неравномерной, и указанное преобразование производится с переменным масштабным коэффициентом. Описанная задача важна для измерительно-вычислительных систем и, в частности, для ель достигается тем,тель, содержащийИ, два сдвигателя,дешифратор, дополвторой сумматор, 85 7980дешифратор нуля и два коммутатора,причем первые входы элементов И группы соединены с входами аргумента устройства и входом входного сдвигателя,управляющий вход которого являетсяуправляющим входом устройства, вторыевходы элементов И группы являютсявходами маски устройства, выходы элементов И группы соединены с входомдешифратора нуля и управляющим входомвыходного сдвигателя, выход которогосоединен с первым входом первого сум"матора, второй вход которого соединенс выходом первого коммутатора, информационные входы которого являютсявходами устройства, управляющий входпервого коммутатора соединен с выходом дешифратора и управляющим входомвторого коммутатора, информационныевходы которого соединены с входомустройства, выход второго коммутатора подключен к входу выходного сдвигателя, вход дешифратора соединен свыходом второго сумматора, первый ивторой входы которого соединены соответственно с выходами входного сдвигателя и дешифратора нуля.На чертеже представлена блок-схема устройства.Преобразователь содержит входнойсдвигатель 1, сумматор 2, дешифратор3, коммутаторы 4 и 5, группу б элементов И, дешифратор 7 нуля, выходной сдвигатель 8 и сумматор 9, управляющий вход 10, вход 11 маски,информационные входы 12 и 13.Преобразователь работает следующим образом. Перед началом работы навходы 10, 11, 12 и 13 преобразователя подаются константы, которые сохраняются на этих входах постояннов процессе масштабного преобразования потока величин Х. Эти константы,опредставляющие собой параметры сжатой шкалы, предварительно определеныследующим образом.Исходная равномерная шкала, наКоторой отложены исходные значения.1 ХХ (1)предварительно разбивается на равныесоприкасающиеся интервалы значений,имеющие длину Ь , равную целой степени двойки;=2 (2)где и - целое, п)1.Эти интервалы имеют номера1:1,2, ,р (3)Начальным точкам этих интерваловИсходной шкалы соответствуют значенияХ,иЬ , а конечным точкам значенияХ ,гицбы,Х , т.1 и =(1-1) +1, пРи 1) 1,Х, вам =Х,ви+Ь(5) Дпя каждого-го интервала исходной шкалы предварительно задают шаг сжатия, равный целой степени двойкйЪ=2", (6)где К;=0,1,2,3Исходная шкала преобразуется взаданную сжатую шкалу У, на которойотложены преобразовательные значения,1 с Ъ(Э (7)Каждому 1 -му интервалу значенийисходной шкалы соответствует-йинтервал значений сжатой шкалы, имеющей длину 1Ю.: - (е)Эти интервалы значений сжатой шкалы также являются соприкасающимися.15 Каждый 1 -1 интервал значений сжатойшкалы определен точкой начала этогоинтервала, соответствующего значению 1, и и точкой конца этогоинтервала, соответствующей значению 20 ( и,ох При этом имеет место ра, пахвенстзо1, оаГ ,щи ф -1 . (9)Значения, соответствующие точкамначала (1 1) -го интервала сжатой р 5 шкалы, предварительно вычисляются сучетом формулы (3) по Формуле-- У. ф -ЮЬ(+, пИИ 1,сии И ( О)где ,Максимальное количествоинтервалов разбиения шкал фиксировано иравно количеству констант, которыемогут быть поданы одновременно навходы каждого из коммутаторов 4 и 5.Сжатую шкалу будем задавать конснатнами и , К, а также двоичноймаской М и константами У , определяемыми ниже. Константы и и Копределяются из формул (2) и (6)н:о 1. (м)К=Во и(42)Маска М определена формулой 45 М=(,-1=2"-1. (1 3)Ее двоичный код имеет вид.М=0011, (14)где количество единиц, расположенныхподряд, начиная с младшего разряда, Я) равно и .Константы У, выбранные в качестве значений опорных точек сжатойшкалы, определяются по ФормулеГ,=У, .и-,(Ю)где Ч =0 при=1У=Мпри) 1.Константы К , Чз адаютс я для всехинтервалов, Этй константы и константы и , М, определяются предваритель но, например при помощи ЭВМ.Таким образом, в процессе работыпреобразователя на входы 10 сдвигателя 1 постоянного подана константаи сдвига, определенная формулой (11) 65 на входы 11 узла б - двоичная маска=Ч 4 ЬЧ (д 6) Формула изобретечия 40 1: - , (237 ЬЧ.=ЬХ 2 , (Д 47 М, определенная формулой (13), на входы 12 - константы К; для всех интервалон, определенные формулами (12) и (13) ; на входы 13 - константы У; для всех интервалов, определенные формулами (15) и (3).Очередное исходное целое двоичное число Х, соответствующее исходной шкале, поступает на вход сднигателя 1 и на вход группы элементов И 6. Сдвигатель сдвигает число на и разрядов вправо, после чего на его выходах образуется двоичный код(=х т" (ь)что эквивалентно выполнению операции деления целых Хд,: - , 117 15ГХ 1 Х где Е, - целая часть частного На выходах группы 6 элементов, ббразуется величинаЬ Х=ХМ, (187 где Л - знак поразрядного логического 20умножения,Эта операция маскирования н данном случае эквивалентна операции взятия остатка по модулюЬХ=Х п 1 од ( (19)25 Иэ формулы (19) видно, что Ь Х - остаток от деления числа Х на число Ь или разностьЬХ=Х-Х;, юи (20) Если ьХ=О, то дешифратор 7 нуля прибавляет единицу на счетный вход 10 сумматора 2, на вход которого подается число из сдвигателя 1, а на выходе образуется двоичный код номе. раинтервала=1+1. (2 1)Если АХ=О, то схема сравнения 7 подает ноль на счетный вход 10 сумматора 2, на выходе которого образуется код номераинтервала1=сЕ, (2 2) Вычисление номерас помощью формул (1 6), (18), (21), (2 2) э квивалентно выполнению операции деления с получением целого числа "ближайшего большего" к истинному частному где Еа 3 = Еа 3 если а - целое,Еа= (а 3, если а - не целое.Дешифратор 3 преобразует двоичный Якод номерав один из сигналон управления коммутатора)ми 4 и 5. Поэтому-му сигналу, поданному науправляющие входы коммутаторов 4 и5, на выход коммутатора 4 пропускает 5ся константа К;, а на выход коммутатора 5 пропускается константа ЧДалее, константа К поступает н качестве константы сдвига на управляющие входы сдвигателя 8, который сдвигает на Краз рядов вправо число Ь Х,поступившее с выходов узла 6 маскирования что эквивалентно операции деления целыхЬУ; = - , (25) то есть ьЧ; - целая часть частногоСумматор 9 вычисляет иско- ЬХмое преобразованное значение Ч, соответствующее сжатой шкале При этом слагаемое У поступаетна вход сумматора 9 с выходов коммутатора 5, а слагаемое дч - с выходов сднигателя 8.При поступлении очередного исходного числа Х на входы 11 и 12,описанный процесс масштабного преобразования повторяется,Цифровой масштабный преобразователь, содежащий группу элементов И, два сдвигтеля, перный сумматор и дешиФратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй сумматор, дешифратор нуля и дна коммутатора, причем первые входы элементон И группы соединены с входами аргумента устройства и входом входно сдвигателя, управляющий вход котор го является управляющим входом устройства, вторые входы элементон И группы являются входами маски устройства, выходы элементов И группы соединены с входом дешифратора нуля и управляющим входом выходного сдвигателя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого являются входами уст. ройства, управляющий вход первогокоммутатора соединен с выходом дешифратора и управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого соединены с нходом устройства, выход второго коммутатора подключен к входу выходного сднигателя, нход дешифратора соединен с выходом второго сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами входного сдвигателя и дешифратора нуля. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 360661, кл. 6 Об Г 5/00, 1970,2. Смолов В.Б., Фомичев В.С, Аналого-цифровые и цифро-аналоговые нелинейные вычислительные устройства, Энергия, 1974, с 196 (прототип),857 980 Составитель А.ЗоринОргутай ТеХред М. Голинка Корректор ГРеше едактор П "Патент", г.ужгород, ул. Проектная Фили 5/79 Тираж 745 ВНИИПИ Государственного. по делам иэобретений и 113035, Москва, Ж, Ра