Устройство для возведения чисел в -ю степень

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1) С 06 Г 7/55 ГОСУД АРСТ 8 ЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ НОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТ 1 Ф ТЕНИЯ ОБ ЕЛЬСТВ накапливающийиггер, первый вх вычитающим вхогруппа элементов Исумматор, второй ткоторого соединендом счетчика показ теля степени. и выство СССР52, 1981 ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Украинский заочный политехнический институт(56) 1Авторское свидетельство СССРно заявке В 3429679/24,кл. С 06 Г 7/552, 1982.2, Авторское свидетельВ 1012250, кл. С 06 Г 7/5(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯЧИСЕЛ В й -Ю СТЕПЕНЬ, содержащеегенератор импульсов, первый триггер,первый элемент И, управляемый делитель частоты, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, счетчик показателя степени, четвертый элемент И,входы которого соединены соответственно с инверсными выходами счетчикапоказателя степени, выход четвертого1элемента И соединен с входом сбросапервого триггера и является выходомконца вычислений устройства, входустановки первого триггера соединенс входом пуска устройства, выход генератора импульсов соединен с первым .входом первого элемента И, второйвход которого соединен с выходомпервого триггера, счетный вход управляемого делителя частоты соединен свыходом первого элемента И, информационные входы счетчика показателястепени соединены с входами показателя степени устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия, в него введеныдва регистра, группа элементов ИЛИ80111157 ходом управляемого делителя частоты,входы управления которого соединеныс соответствующими выходами первогорегистра, разрядные входы которогосоединены с соответствующими разрядными входами устройства и первымивходами соответствующих элементовИЛИ группы, выходы которых соединеныс первыми входами соответствующих М элементов И группы (М - разрядность входного числа), первые входы остальных Ь-М элементов И группы соединеныс соответствующими разрядными выходами второго регистра ( - разрядностьрезультата), остальные М выходов которого соединены с вторыми входамиэлементов ИЛИ группы, вторые входы1элементов И группы соединены с выхо дом элемента ИЛИ и вхрдом передачичисла накапливающего сумматора, разрядные входы которого соединены соответственно с выходами элементов Игруппы, тактовый вход второго регистра соединен с выходом третьего элемента И и вторым входом второго триггера, прямой выход которого соединенс первым входом третьего элемента И,второй вход которого соединен с выодом первого элемента И и первым входом второго элемента И, второйвход которого соединен с инверснымвыходом второго триггера, выход второго элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройства и тактовым входом первого регистра,разрядные выходы накапливающего сумма1111157 тора являются выходами результатаустройства и соединены с соответст" 1/Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах.Известно устройство для возведения чисел в М -ю степень, содержащее три управляемых делителя частоты, регистр исходного числа, счетчик ре" зультата, триггер, элемент И 113.Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для возведения чисел в Ц-ю степень, содержащее генератор импульсов, элемент И, один вход которого соединен с выходом генератора импульсов, счетчик результата, М управляемых делителей частоты, импульсный вход первого из которых соединен с суммирующим входом счетчика результата и с выходом элемента И, счетчик числа, выходы которогоподключены к управляющим входам управляемых делителей частоты, которые соединены между собой последовательно, группу из й =1 элементов И, на первый вход каждого из которых подключен выход соответствующего управляемого делителя, частоты, за исключением последнего, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы и с выходом последнего управляемого делителя частоты, триггер, на 6 -вход -. которого подключена управляющая входная шина, а на Р -вход " выход элемента ИЛИ, второй вход элемента И соединен с единичным выходом триггера, нулевой выход которого подключен к входам сброса управляемых делителей частоты, счетчик показателя, на входы которого подключены шина после" довательной подачи кеда, шины парал- лельной подачи кода и шина сброса, показателя, дешифратор, выходы которого соединены с входами счетчика показателя, выходы дешифратора соединены с вторыми входами соответствуювующими разрядными входами второгорегистра.зщих элементов И группы, на входысчетчика числа подключены шина последовательной подачи кода, шины параллельной подачи кода и шина сброса,которая соединена с входом сбросасчетчика .результата, выходы которогоподключены к выходным шинам 121.Недостатком этого устройства такжеявляется низкое быстродействие, так 10 как для возведения в й -ю степень числа А необходимо время Ь, = А Т.МЦель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, 15 что в устройство для возведения числа в М -ю степень, содержащее .генератор импульсов, первый триггер, первыйэлемент И, управляемый делитель частоты, второй и третий элементы И, эле мент ИЛИ, счетчик показателя степени,четвертый элемент И, входы которогосоединены соответственно с инверсными выходами счетчика показателя степени, выход четвертого элемента И со единен с входом сброса первого триггера и является выходом конца вычислений устройства, вход установки первого триггера соединен с входом пус,ка устройства, выход генератора имЗ 0 пульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триг, гера, счетный вход управляемого делителя частоты соединен с выходомпервого элемента И,.информационные 35входы счетчика показателя степенисоединены с входами показателя степени устройства, введены два регистра,группа элементов ИЛИ, группа элементов И, накапливающий сумматор, второйтриггер, первый вход которого соединен с вычитающим входом счетчика показателя степени и выходом управляе"мого делителя частоты, входы управле ния которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, разрядные входы которого соединены ссоответствующими разрядными входамиустройства и первыми входами соответствующих элементов ИПИ группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих М элементов И группы (И - разрядность входного числа), первые входы, остальных -И элементов И группы соединены с соответствующими разрядными выходами второго регистра (- разрядность результата), остальные М выходов которого 1 О соединены с вторыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы элемен; тов И группы соединены с выходом элемента ИЛИ и входом передачи числа накапливающего сумматора, разрядные 15 входы которого соединены соответственно с выходами элементов И группы, тактовый вход второго регистра соединен с выходом третьего элемента И и вторым входом. второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходомГ первого элемента И и первым входом второго элемента И, второй вход кото рого соединен с инверсным выходом второго триггера, выход элемента И соединен с первым входом элемента ИПИ, второй вход которого соединен с входом пуска устройства и тактовым 30 входом первого регистра, разрядные выходы накапливающего сумматора яв" ляются выходами результата устройства и соединены с соответствующими раз" рядными входами второго регистра.На чертеже приведена блок-схема устройства.Устройство для возведения чисел в Ц-ую степень, содержит генератор импульсов 1, первый триггер 2, элемент И 3, первый регистр 4, управляемый делитель частоты 5, элемент И 6, второй триггер 7, элемент И 8, эле,мент ИЛИ 9, второй регистр 10, группу элементов ИЛИ 11, группу элементов 45 Н,12, накапливающий сумматор 13, счетчик показателя степени 14, элемент И 15, вход пуска 16, вход числа 17, вход показателя степени 18, выход конца вычислений 19, выход результата 20.Устройство реализует следующий алгоритм последовательного вычисления степеней числа А:В = А+А+АА = АА - А 2АВ = А+АФАА 2 = А А = ААВ, =А +А +А" + +А =А А=А В исходном состоянии триггер 2, УДЧ 5 и счетчик 14 находятся в нулевом положении, а .триггер 7 - в единичном (цепи установки устройства в исходное состояние на чертеже не показаны), элементы И 3 и И 8 закрыты1 элемент И 6 подготовлен к пропуску импульсов, на шине 19 имеется сигнал.Перед началом работы в счетчик 14 по входам 18 заносится уменьшенный на единицу код показателя степени (т.е. код числа й), исчезает сигнал на выходе 19, свидетельствуя о включении устройства в работу.На входы 17 подается код числа А, а на вход 16 - импульс запуска, который синхроннзирован с импульсами генератора 1 и равен им по длительности. Импульс запуска, поступая непосредственно на тактовый вход записи информации в параллельном виде регистра 4 и через элемент ИЛИ 9 на тактовый вход записи информации сумматора 13, заносит в регистр 4 и сумматор 13 число А (которое на входы занесения информации сумматора 13 поступает через элементы ИЛИ 11 и И 12, а на входы занесения информации регистра 4 непосредственно с входа 17), Кроме того, импульс запуска по своему заднему фронту устанавливает в единичное положение триггер 2, После окончания импульса запуска код числа А снимается с входов 17, Единичный сигнал с выхода генератора 1 подготавливает элемент И 3 к пропуску импульсов с выхода генератора Все импульсы с выхода элемента И 3 поступают на вход УДЧ 5, коэффициент деления которого равен А, и на входы элементов И 6 и И 8. Первый импульс с выхода элемента И 3 проходит только через элемент И 6 на вход триггера 7 и на тактовый вход записи информации в параллельном виде регистра 10, а так как.к его входам занесения информации подключены выходы сумматора 13, то в регистр 10 записывается число А.В момент окончания первого импульса с выхода элемента И 3, т.е. по его заднему фронту, триггер 7 устанавливается в нулевое положение,1 1115закрывая элемент И 6 и открывая элемент И 8, Таким образом, второй ипоследующИи импульсы с выхода элемента И 3 проходят только через эле"мент И 8. Каждый импульс с выходаэлемента И 8 через элемент ИЛИ 9 поступает на тактовый вход записи информации сумматора 13 и открываетэлементы И 12, при этом в сумматор13 заносится содержимое регистра 10, 10т.е. в данном цикле число А. Послепоступления А-го импульса с выходаэлемента И 3 на вход УДЧ 5 и элемента И 8 (на элементы И 12 и. на тактовый вход записи информации сумматора 153 поступит Аимпульс) появляетсяимпульс на выходе УДЧ 5, который проходит на Д -вход триггера 7 и по своему заднему фронту устанавливает триггер 7 в единичное положение, а из 20содержимого счетчика 14 отнимает"1". Оканчивает один цикл возведениячисла А, в сумматоре 13 находитсячисло В = А+А+АА = А А = А,а в счетчике 14 й -2. 25Далее аналогично отрабатываютсяеще Ч -2 циклов возведения числа А,/каждый из которых состоит из перепиГси содержимого сумматора 13 в регистр10 - осуществляется первым импульсом з 0данного цикла, а от момента включения устройства это 1-й (А+1)-й,(2 А+1)-й Г( -2)А+11-й импульсыи прибавления Араз к содержимомусумматора 13 содержимого регистра 10(которое теперь равно содержимомусумматора 13), т.е, в течение одногоцикла вычисляется числоА В момент, когда после очередного импульса с выхода УДЧ 5 в счетчике 14 окажется число "О" срабатывает элемент И 15 и сигналом со своего выхода устанавливается в нулевое положение триггер 2 (это происходит во время паузы импульсов генератора 1), На выходе 19 появляется сигнал, свидетельствующий об окончании воздействия числа А в м -ю степень. Устройство возвращается в исходное состояние (триггер 2, УДЧ 5 и счетчик 14 устанавливаются в нулевое положение, триггер 7 - в единичное) и готово к возведению следующего числа.Длительность возведения числа А вй-ю степенью = (й)А Т.Устройство обеспечивает увеличение быстродействия вА"Т АА(й)Т КСоставитель А. КазанскийТехред Ж,КастелевичКорректор М. Шарош Тираж 698 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Заказ 6311/3 сно д, 4/ ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Редактор О. Колесников Пта СССРтий о комите и откры Раушская