Вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3151) б ТЕНИЯ,на Ленина поли м. Ленинского ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Львовский орденический институт икомсомола"Энергия", 196, с,49.2, Авторское свидетельство ССпо заявке Р 3540217;кл. 6 06 Р 7/556, 1983 (прототип )(54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, коммутатор,первую и вторую группы элементов И,генератор опорной частоты, формирователь импульса, триггер, первый,второй, третий, четвертый, пятый ишестой элементы И, первый, второй,третий и четвертый элементы ИЛИ, причем управляющий вход устройства соединен с входом установки триггера,прямой выход которого через формировтель импульса подключен к управляющим входам первого и второго счетчиков, выходы элементов И первой ивторой групп соединены соответственно с входами первого и второго элементов ИЛИ, выход старшего разрядапервого счетчика подключен к импульсному входу 1-го элемента И второйгруппы, где 1 - количество разрядов первого счетчика, потенциальныйвход которого соединен с выходоммладшего разряда коммутатора, первыйи второй информационные входы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входамустройства, выход второго элементаИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходыкоторых подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, информационный вход первого счетчика соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И, инверсный выход триггера соединен с первыми входами третьего и пятого элементов И, информационный вход второго счетчика подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, прямой выход триггера подключен к первым входам четвертого и шестого элементов И, тре- Ф тий информационный вход устройства соединен с вторым входом пятого зле- уу Мента И, выход генератора опорной частоты подключен к второму входу . ( четвертого элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расшире ния функциональных возможностей за счет вычисления функции вида0 п 0 ь х в него дополнительно введены.Ь ф сумматор-вычитатель и пятый элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами четвертого и пятого элементов И, а выход пятого элемента ИЛИ подключен к первому информационному входу сумматора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход реверсивного счетчика соединен с входом сброса триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И и первому управляющему входу сумматора-вычитателя, прямой выход триггера соединен с управляющим входом коммутатора, с вторым входом второго элемента И и с вторым управляющим входом сумматора-вычитателя, выход которого подключен к вторым входам третьего и шестого. элементов И, вы1083187 ход старшего разряда первого счетчика соединен с импульсным входом1-го элемента И первой группы, поИзобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в качестве специализированного вычислителя, входящего в состав 5 устройств автоматики, управления и контроля.Известно устройство для воспроизведения степенной зависимости 1= Х" с цифровым регулируемым пока зателем, содержащее информационный вход, пять счетчиков, регистр управляющего кода, схему сравнения кодов, две группы элементов И, два элемента ИЛИ и счетчик-делитель 1 .Недостатками данного устройства являются невозможность вычисления Функций с дробным показателем степени и большие аппаратурные затраты.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вычислительное устройство, содержащее реверсивный.счетчик, два счет-чика, коммутатор, генератор опорной частоты, формирователь импульса, два триггера, две группы элементов Й, вычитатель, шесть элементов К и четыре элемента ИЛИ 23.Недостатком известного устройства является невозможность вычисления функции вида - пВпх .ЬЦель изобретения - расширение функцйональных возможностей за счет вычисления функции вида - в ЬХЗ 56ЬПоставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройствс, содержащее первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, коммутатор,. первую и вторую группы элементов И, 40 генератор опорной частоты, формирователь импульса, триггер, первый,эта рой, третий, четвертый, пятый и шес- той элементы И, первый, второй, тре.тий и четвертый элементы ИЛИ, при чем управляющий вход устройства соединен с входом установки триггера, прямой выход которого через Формирователь импульса подключен к упраВляющим входам первого и второго счетчиков, 50 выходи элементов И.первой н второй , групп соединены соответственно с вхо дами первого и второго элементов ИЛИ, .выход старшего разряда первого счетчика подключен к импульсному входу 55 1-го.элемента И второй группы, где тенциальный вход которого подклю-.чен к инверсному выходу младаегоразряда второго счетчика. 1 - количество разрядов первого счетчика, потенциальный вход которогосоединен с выходом младшего разрядакоммутатора, первый и второй инфор.мационные входы которого подключенысоответственно к первому и второмуинформационным входам устройства,выход второго, элемента ИЛИ соединенс первыми входами первого и второгоэлементов И, выходы которых подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, информационный вход первого счетчика соединен с выходом третьего эле"мента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно квыходам третьего и четвертого элементов И, инверсный выход триггерасоединен с первыми входами третьегои пятого элементов И, информационныйвход второго счетчика подключен к выходу четвертого .элемента ИЛИ, первыйи второй входы которого соединенысоответственно с выходами пятогои шестого элементов И, прямой выходтриггера подключен к первым входамчетвертого и шестого элементов И,третий информационный вход устройства соединен с вторым входом пятогоэлемента И, выход генератора опорнойчастоты подключен к второму входучетвертого элемента И, дополнительно введены сумматор-вычитатель и пятый элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственнос выходами четвертого и пятого элементов И,.а выход пятого элементаИЛИ подключен к первому информационному входу сумматора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с выходом первого элементаИЛИ, выход реверсивного счетчикасоединен с входом сброса триггера,инверсный выход которого подключенк второму входу первого элемента Ии первому управляющему входу сумматора-вычитателя, прямой выход триггера соединен с управляющим входомкоммутатора, с вторым входом второго элемента И и с вторым управляющим входом сумматора-вычитателя, выход которого подключен к вторым входам третьего и шестого элементов И,выход старшего разряда первого счетчика соединен с импульсным входомм -го элемента И первой группы, потенциальный вход которого подключенк инверсному выходу младшего разря-да второго счетчика.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на Фиг. 2 - вариант реализациисумматора-вычитателя,Вычислительное устройство (фиг,1)содержит третий информационный вход1, управляющий вход.2, реверсивный1счетчик 3, первый и второй счетчики 4 )Ои 5, первый, второй, третий, четвертый,пятый и шестой элементы И 6-11 соответственно, первую и вторую группы 12 и 13 элементов И, первый, второй, третий, пятый и четвертый эле-.менты ИЛЙ 14-18 соответственно, триг-гер 19, формирователь 20 импульса, "генератор 21 опорной частоты, коьиутатор 22 с группами входов 23 и24, импульсный сумматор-вычитатель25 с информационными входами 26 20и 27, управляющими входами 28 и 29и выходом 30.Импульсный сумматор-вычитатель 25(фиг.2 ) содержит триггер 31, первыйи второй элементы 32 и 33 задержки, первый, второй и третий элементы И 34, 35 и 36 и элемент ИЛИ 37.Сумматор-вычитатель 25 (фиг.2)работает следующим образом.В исходном положении триггер 31 ЗОнаходится в единичном состоянииили устанавливается в это состояниепервым импульсом, поступающим на ин"формационный вход 26. В режиме суммирования на управляющий вход 28 35поступает единичный потенциал, а науправляющий вход 29 - нулевой потенциал. Импульсные последовательности с информационных входов 26 и 27через элементы И 36 и 35 соответственно поступают на элемент ИЛИ 37,который производит их суммирование,Элемент 32 задержки исключает возможность совпадения импульсов этихимпульсных последовательностей изадерживает импульсы, поступающиена информационный вход 27 на время,которое чуть больше длительностиимпульса на информационном входе - ф26. В режиме вычитания на управляю"щем входе 29 присутствует единич-.ный потенциал, а на управляющемвходе 28 - нулевой. Импульсная последовательность с входа 26 проходит через элементы 36 и 37 на выход30. При поступлении импульса навход 27 триггер 31 устанавливаетсяв нулевое состояние, запрещая прохождение очередного импульса с входа 26 через элемент И. Этот очередной импульс с входа 26 вновь 60устанавливает триггер 31 в единичное состояние, которое через неко.торое время появляется на выходеэлемента 33 задержки. Этот импульсс входа 26" не проходит на выход. Я Из импульсной последовательности, поступающей на вход 26, вычитается один импульс. Элемент 33 задержки служит для того, чтобы импульс с входа 26, который должен быть вычтен, не разрешал себе прохождение через элемент Иф 36, установив триггер своим передним фронтом в единичное состояние.Вычислительное устройство (фиг.1) работает Следующим образом.В исходном положении триггер 19 и счетчик 4 находятся в нулевом состоянии, а счетчик 5 - в единичном. Входная импульсная последовательность Х поступает на информационный вход 1 и через элементы И 10 и ИЛИ 18 на информационный вход счетчика 5, Этот счетчик своими инверсными разрядными выходами управляет двоичным умножителем частоты, состоящим из счетчика 4,группы элементов И 12 и элемента ИЛИ 14. Приращение ду импульсной последовательности У, посту." пающей на. вход счетчика 4 с выхода 30 импульсного сумматора-вычитателя 25 через элементы И 8 и ИЛИ 16, вызывает на выходе элемента ИЛИ 14 приращение д 2. импульсной последователь-. ности Е . С учетом того, что на инверсных выходах счетчика 5 формируется дополнительный код текущего значения числа Х, можно записатьгде п - коэффициент пересчета счетчиков 4 и 5, Импульсный сумматор-вы,читатель 25 работает в режиме суммирования, который задается единичным потенциалом на управляющем входе 28.Приращение ду импульсной последо-. вательности определяется суммой приращений дк и 02 соответственно:3:дх+ аЕ., (2)Иэ выражений (1) и (2)Я -Проинтегрировав (3) с учетом пределов интегрирования, получим, теку-щее значение числа У в счетчике 4М хек . (+уОкончательноЧ=пЕпх . ЮВ это же время управляющим сигналом с прямого выхода триггера 19 на выходы коммутатора 22 передается код числа а с группы входов 23. Выходы коммутатора управляют двоичным умно-. жителем частоты, состоящим из счет чика 4, группы элементов И 13 и элемента ЙЛИ.15. Приращение ду импульс10831 87 ОУ= сУЧ, (6 ч = ф ьЕпх, (7 щ20 По окончании входной импульсной последовательности Х на управляющий вход 2 поступает управляющий импульс который устанавливает триггер 19 в единичное состояние. На прямом выходе триггера 19 устанавливается уровень логической "1", а на инверсном выходе - уровень логического "О". При переходе потенциала на прямом выходе триггера 19 из нулевого в единичное состояние на выходе фор. мирователя 20 импульса появляется короткий импульс, который обнуляет счетчик 4 и устанавливает счетчик 5 в единичное состояние. После установки триггера 19 в единичное состояние управляющий сигнал на входе коммутатора 22 меняется и,на его выходах устанавливается код числа Ь, установленный на группе входов 24.э 0Далее работа устройства происходит следующим образом. От генератора 21 импульсная последова тельность У 2 через элемент И 9 и элемент ИЛИ 16 поступает на 45 вход счетчика 4. Приращение этой последовательности вызывает приращение Зу импульсной последовательности аО на выходе элемента или 14, .которая поступает на вход 27 сум матора-вычитателя 25 работающего теперь в режиме вычитания, который задается единичным потенциалом на управляющем входе 29., Иа вход 26 сумматора-вычитателя 25 поступает импульсная последовательность У 2 че рез элемент И 9 и элемент ИЛИ 17.Приращение ЗО импульсной после" довательнэсти 0 на выходе 30 сумматора-вычитателя 25 определяется разностью приращений ду 2 и ВО импульсных последовательностей У 2 и 0 соответственно: аР=щ ч 2 ЪЧ 2Р = Ч 21 И Ч 1=в Ч 2 (м -Ъ 1Еп О=пЬ 1 Подставив значение числа У из65 (7 , получим значение числа О, заной последовательности у, поступающей на .вход счетчика 4, вызывает на выходе элемента ИЛИ 15 приращение дУ импульсной последовательности М: где щ = 2П - количество разрядов (выходовкоммутатора.Импульсная последовательность У 1 через элемент И б поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 3, Проинтегрировав (б) с учетом пределов интегрирования и подставив значение У из (5), получим значение числа у в реверсивном счетчике 3 Импульсная последовательность О через элемент И 11 и элемент ИЛИ 18 поступает на информационный вход счетчика 5, инверсные разрядные выходы которого управляют двоичным умножителем частоты, состоящим из счетчика 4, группы элементов И 12 и элемента ИЛИ 14, С учетом того, что на инверсных выходах счетчика 5 формируется дополнительныйкод числа О , можно записатьЭаО: и-" аЧ, . (9 Из выражений (8) и (9),ац- (1 О Проинтегрировав (10 ), получим,0ЬО2(1 О Приращение сЗУ 2 импульсной последовательности У 2 вызывает также приращение ЗР импульсной последовательности Р на выходе элемента ИЛИ 15: Импульаная последовательность Р по", ступает через элемент И 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика 3, в котором было зафиксировано ранее согласно ( 7 число. У 1. При достижении импульсной последовательностью Р значения У 1 реверсивный счетчик об нуляется и сигналом со своего выхода обнуления устанавливает триггер 19 в нулевое состояние, которое запрещает дальнейшее прохождение импульс-, ной последовательности через элементИ 9 и элемент ИЛИ 16 на вход счетчика 4. Н этот момент процесс вычисления окончен.Проинтегрировав (12) с учетом пре делов интегрирования, получим Из (14) найдем У 2.фЧ = - У2Из выражений, (11) и (15)1083187 г" вохС( Ъ Использование предлагаемого устройства позволяет дополнительно вы чцслять Функцию вида= - и Е.хО Ь фиЕ. Я оставитель А.Шуляповехред Т.фанта Корректор О. Би актор М,Рачкули 43 Тираж 699 НИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Рауюск о Заказ 1755 д, 4/5 наб ул, Проектная, 4 атент гор филиал фиксированного в счетчике 5 по окон-чании вычисления:- 1 пх б бЦ:е ": х, (16) В счетчике 4 по окончании вычисления эафиксируется число У. Из выражений (15 ) и ( 7 ) Подпита СССРрытий