Устройство для извлечения корня -й степени

(56) 1. Мельников А.А. и др. Обработка частотных и временных импульсов сигналов. М., "Энергия", 1976, с. 93, рис. 78.2. Авторское свидетельство СССР 9 531152, кл. 0 06 Р 7/38, 1974 (прототип).(54 )(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕЙИЯ КОРНЯ М-Й СТЕПЕНИ, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, группу элементов Й, блок управления, регистр результата, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения аппаратурных затрат, оно содержит группу управляемых делителей частоты, управляемый делитель частоты, элемент ИЛИ, формирователь импульса, а блок управления содержит счетчик, триггер, элемент И, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен со счетным входом счетчика, входом управляемого делителя частоты, входом первого управляемого делителя частоты группы и выходом генератора импульсов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с раз-,рядными входами регистра результата и управляющими входами всех управляемых делителей частоты группы, выход каждого управляемого делителя частоты группы соединен с информационным входом следующего управляемого делителя частоты группы и первым входОм соответствующего элемента И группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим разрядным входом показателя степени устройства, выходы элементов И группы соединены с входами элементов ИЛИ, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, вто.рой вход которой соединен с выходом управляемого делителя частоты, вхо- ЕО дом управления счетчика и установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом переполнения счетчика, разрядные входы которого соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, вход выбора режима работы которого соединен с первым выходом схемы сравнения, второй выход которой соединен с вторым входом элемента И и входом формирователя импульсов, выход которого соединен с тактовым входом регистра результата третий выход элемента И соединен с выходом триггера, вход аргумента устройства соединен с управляющими входами управляемого делителя частоты.Изобретение относится к вычислительной технике и предназначенодля построения специализированных,вычислительных машин и функциональных преобразователей,Известно устройство для извлечения корня Н-й степени, содержащеедва счетчика, группу. управляемыхделителей частоты, триггер запускаи остановки, элемент И и переключатель показателя степени 1 .Недостатком устройства являетсяего низкое быстродействие, так какдля поручения значения (7 необходимо Х тактов работы устройства,Наиболее близким по технической 15сущности к предлагаемому являетсяустройство для возведения в степеньи извлечения корня, содержащее группу сумматоров, число которых .равнопоказателю степени, причем выход 2 Окаждого предыдущего сумматора соединен с входами сложения и вычитаниякаждого последующего сумматора через соответствующие элементы И, авыход регистра соединен с входами 25сложения и вычитания первого сумматора через соответствующие элементы И, выходы блока сравнениясоединены с входами распределителяимпульсов, подключенного выходами квходам реверсивного счетчика, управляющим входам элементов И и первомув:оду блока сравнения, выходы запоминающего блока соединены с установочными входами сумматоров и регистра,выходы регистра показателя степенисоединены с управляющими входамизапоминающего блока, распределителя импульсов и блока переключения,подключенного информационными входами к выходам реверсивного счетчика и 40старшего сумматора, управляющимвходом - к одному из выходов распределителя импульсов, а выходом - квторому входу блока сравнения, входырегистра показателя степени подключены к соответствующим входным шинам, а третий вход блока сравненияподключен к входной шине информационной шине устройства.В соответствии с кодом показателя степени заданной функции запоминающий блок выдает на установочные входы сумматоров и регистра коды начальных значений и разностей функции, а распределитель импульсов - сигналы передачи кодов с(й -2)-го сумматора на( ь-и и с(и -1) -го на П -й. В резуль- . тате этого в реверсивном счетчике получается код величины, соответствующей значению функции="-7. Вре мя одного, цикла вычислений равно+1, где 1 =2,3 Н - показатель корня вычисляемой функции (2.Недостатками извеЧтного устройства являются низкое быстродействие 5 отработки рассогласований при изменении показателя степени корня и большое количество оборудования. Недостаточное быстродействие вытЩает непосредственно из алгоритма работы устройства. Использование П сумматоров, сложного распределителя импульсов и запоминающего блока с й(п -1) ячейками для запоминания кодов начальных значений для 1 функций приводит к сложной схеме. На практике часто не требуется совмещение операций возведения в степень и извлечения корня,Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение аппаратурных затрат.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для извлечения корня В-й степени, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, группу элементов И, блок управления, регистр результата, введены группа управляемых делителей частоты, управляемый делитель частоты,- элемент ИЛИ, формирователь импульса, а блок управления содержит счетчик, триггер, элемент И, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен со счетным входом счетчика, входом управляемого делителя частоты, входо. первого управляемого делителя частоты группы и выходом генератора импульсов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с разрядными входами регистра результата и управляющими входами всех управляемых делителей частоты группы, выход каждого управляемого делителя частоты группы соединен с информационным входом следующего управляемого делителя частоты группы и первым входом соответствующего элемента И группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим разрядным входом показателя степени устройства выходы элементов И группы соединены с входами элемента ИЛИ, выход. которогосоединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом управляемого делителя частоты, входом управления счетчика и установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом переполнения счетчика, разрядные входы которого соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, вход выбора режима работы которого соединен с.первым выходом схемы сравнения, второй. выход которой соединен с вторым входом элемента И и выходом формирователя импульса, выход которого соединен с тактовым входом регистра результата,При изменении частоты 19 изменяется количество импульсов частоты1;, что приводит к динамической 65 ошибке внутри дискрета импульсов третий выход элемента И соединен свыходом триггера, вход аргументаустройства соединен с управляющими,входами управляемого делителячастоты,На фиг.1 представлена блок-схемаустройства для извлечения корней;на фиг.2 схема сравнения.Устройство содержит генератор 1импульсов, управляемый делитель 2частоты, схему 3 сравнения, группу 104 управляемых делителей частоты;группу 5 элементов И, элемент ИЛИ6, блок 7 управления, формирователь8 импульса и выходной регистр 9,а также вход 10 показателя степени, 15вход 11 аргумента и выход 12 функции. Блок 7 управления содержит счетчик13, триггер 14 элемент И 15 и реверсивный счетчик 16,Схема сравнения фиг.2) содержит 20.элемент 2 И-ИЛИ 17, 3 К-триггер 18,элемент 2 И-ИЛИ 19, триггер 20, элементы И 21 и 22, триггер 23 и элемент ИЛИ 24Устройство для извлечения корней25работает следующим образом.й На информационную шину 11 устройства подается величина, из которойнеобходимо извлечь корень К-й степени. На входную шину 10 поступаетпризнак извлечения корня, в зависимости от которого подается разрешение на соответствующий логическийэлемент И группы 5, разрешающий 35прохождение на логический элементИЛИ 6 частоты 1; , считываемой ссоответствующего 1 -го управляемогоделителя частоты группы 4, Генератор 1 ечпульсов вырабатывает постоянную стабильную) частоту 1 о ) 1;,На выходе 1 -го управляемого делителя частоты группы 4 частота 1; определяется следующим выражением:б = о( (1) 45где- коэффициент деления, формируемый на выходе блока 7 управления ( в частности =2Ы-М, здесь Ь 3 - разрядностьуправляемого делителя частоты; М - число с выхода 750блока управления, однако можно непосредственно считыватьв соответствующемкоде, что технически не представляет трудностей);.показатель степени, соответствующий номеру уйравляемогоделителя частоты в группе 4Параллельно частоте 1 о поступаетна импульсный вход и второго управля емого делителя 2 частоты, на выходекоторого образуется частота 1 з опреэ,деляемая следующим выражением:э =о (Х 2)где х - код аргумента. Схема 3 сравнения постоянно сравнивает частоты 1 э и 1; и вырабатывает сигналы модуля разности частот / 11 = ( 1 э / и знака разности бфп д , в зависимости от которых блок 7 управления вырабатывает кодтак, чтобы в пределе (установившийся режим) достигалось приблизительное равенство 111,тогда из выра-. жений 1) и 2) следует, чтоо (9 1 о /ХИЛИ У (функция=ЯК. Устройство содержит два контурауправления внешний и внутренний),реализованные в блоке 7 управления.Внешний контур, образованный схемой3 сравнения, блоком 7 управления,группой 4 управляемых делителей частоты, группой 5 элементов И ы элементом ИЛИ 6, осуществляет отрицательную обратную связь с целью поддержания частоты 1;1 э,что возможнотолько при соответствующем ,считывание которого осуществляется э момент 1соответствующий/Йд 1,Последнее позволяет однозначно определить функцию. Момент времени считы"вания 1 определяется формирователем8 импульса по заднему фронту импульса,Обратная связь по частоте ; позволяет следить с достаточными динамическими характеристиками за изменения-ми частоты 1 Э (что происходит присмене показателя степени). Для исключения возможных автоколебаний(так как система нелинейная и импульсная) управляющее воздействиена группу 4 подается таким образом, чтоизменяется каждый разна один шаг только при определенномрассогласовании по частоте/аЦЗд 1,:оответствующим выбором величины шага можно получить требуемую инерционность устройства (определяющуюбыстродействие и вероятность возникновения автоколебаний) . Разность,частот.д 1 измеряется заполнениемериодайф - импульсами постояннойвысокой)частоты 1 о с выхода генера-.тора 1 импульсов,В блоке 7 управления на реверсивном счетчике 16 за времяд 1 ЛО- Щ где ь 1 э 1- время, определяемое счетчиком 13 и фиксируемое триггером 14) подсчитываются импульсы высокой частоты Го. В установившемся режиме при 19 фсоой,дф лл и управляющее воздействие с выхода контура управления постоянно, т.е. с сопэ 1,9, Требуемое в .этом случае изменение частоты импульсов ; осуществляется изменением ф через контур,внутренней обратной связи порезультатам подсчета не только количества импульсов высокой частотыо за период Ы,.но и с учетом частоты з, что эквивалентноф;),В результате такого управления .улучшаются динамические характеристикибыстродействие , а следовательно,расширяется и диапазон изменениячто эквивалентно пределам и скорости изменения аргумента х. Изменениечастоты импульсов 1 достигаетсяизменением , причем последнее осуществляется таким образом, чтоЧ сОа 1;Достижение такой пропорцииобеспечивается замыканием старшихразрядов реверсивного счетчика 16на установочный вход счетчика 13. 20Счетчик 13, триггер 14 и.логическийэлемент И 15 выполняют Функции внутренней обратной связи блока 7управления по управлению воздействием реверсивного счетчика 16 на 25группу 4 управляемых делителей частоты. Счетчик 13,подсчйтывает импульсы частоты 10 в интервале отвходного импульса 1 З до импульса переполнения счетчика 13. Импульсы 1 , 3 Осуммируются с чиспом, введенным всчетчик 13 с части выходов реверсивного счетчика 16, причем разрешение на ввод числа дается каждым импульсом 1 . С выхода счетчика 13 импульс переполнения управляет триггером 14, сбрасывая его в нулевое состояние (установка осуществляет ся каждым импульсом частоты 1 з), Триггер 14 определяет разрешающий по-. тенциал на логический элемент И 15 в интервалЕ времени.А 1 =А 1 - И), в течение которого необходимое количество импульсов 1 поступает через логический элемент И 15 на счетный вход реверсивного счетчика 16 для изменения управляющего воздействияна группу 4 управляемых делителей частоты, Переключение реверсивного счетчика 16 на сложение или вычитание осуществляется в зависимости от знака рассогласования частот 1 з иjо сигналу 5 п А 1 с второго выхода схемы 3 сравнения.По сравнению с известным устройством в предлагаемом повышается быстродействие по отработке рассогласований при изменении показателя степени корня и уменьшаются аппаратурные затраты. По данным эксперимента достигается повышение быстродей ствия в динамике более чем на 30 после ввода устройства в синхронизм, С учетом только оборудования известного устройства, используемого для извлечения корней, аппаратурныезатраты сокращаются не менее чем на 25.1084789 оставитель А.Казанскийехред А.Кикемеэей Корректор А.Тяс актор А.Коэори ное ПодСР Заказ 2011 филиал ППП фПате 4 г. Уаг ектная ам 699ственногообретенийЖ, Рауш ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, комитетаи открытиская наб.3"ород, ул.