Устройство для возведения в квадрат

(5 д 4 С 06 Р 7/552 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк двторскомч свидетепьствчММу 1 Я(56) Авторское свиДетельство СССРУ 894705, кл. С 06 Р 7/552, 1979.Авторское свидетельство СССРУ 1010620, кл. С 06 Р 7/552, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ВКВАДРАТ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аппаратной реализации операции вычисления квадратной функции вуниверсальных и специализированныхвычислителях. Изобретение позволяетвыполнять итерационное возведение вквадрат аргумента с увеличением быстродействия устройства при уменьшении ЯО 1280616 А 1 величины его приращения. Работа устройства основана на следующих рекурсивных выражениях". у(х+1) у(х)+Ь(х);11(х+1)=Ь(х)+2; у(0)=0, Ь(0)=1, гдеу(х) и у(х+1), Ь(х) и Ь(х+1) - значения функции и приращения функциина предыдущем и последующем шагахвычисления соответственно, Устройство содержит схему сравнения 1, счетчик 2, мультиплексор 3, накапливающий сумматор 4, первый 5 и второй 6элементы И и блок 7 управления, выполненный микропрограммно, Устройство имеет высокую помехоустойчивостьк единичным сбоям входных данных,На вход 8 аргумента подается двоичный код аргумента, результат форми"руется на выходе 9 результата, Признаком окончания вычисления являетсяпоявление сигнала на выходе 14 го-товности результата устройства. 2 ил.,3 табл.ного процесса является равенство значений кода входного аргумента Х и кода с выхода реверсивного счетчика 2, 45Устройство работает следующим образом.Исходное состояние устройства задается единичным сигналом ЯК=1. При этом блок 7 управления вырабатывает 50 на первом выходе единичный импульсный сигнал сброса К (вершины 15 и 16 ГСА), по которому счетчик 2 и накапливающий сумматор 4 переходят в нулевое состояние, тактирукццие импульсы С 1 и С 2 с второго и третьего выходов становятся равными нулю, а на выход готовности результата 14 с четвертого выхода поступает единич 55 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для,аппаратной реализацииоперации вычисления квадратной функции в универсальных и специализированных вычислителях,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг.1 показана функциональнаясхема предлагаемого устройства; на 10фиг.2 - граф-схема алгоритма работыблока управления (ГСА),Устройство содержит схему 1 сравнения, счетчик 2, мультиплексор 3,накапливающий сумматор 4, первый и 15второй элементы И 5 и 6, блок 7 управления, вход 8 аргумента, выход 9результата и шины 10-12, причем схема 1 сравнения и мультиплексор 3 являются устройствами комбинационного 20типа, счетчик 2 и накапливающий сумматор 4 - синхронного типа, а блокуправления 7 реализован в виде микропрограммного устройства,Принцип работы устройства основанна вычислении квадратичной функции,представленной в виде следующих рекуррентных соотношений:У(Х+1)=У(Х)+Ь(х); (1)Ь(х+1) =Ь(х)+2; (2) 30у (х) =у (Х+ 1) -Ь (х); (3)Ь(х) =Ь(х+1)-2, (4)Начальные условия у(0)=0; Ь(0)=1.У(Х), у(Х+1) - значения функциина предыдущем и последующем шагах 35вычисления; Ь(х), Ь(х+1) - значенияприращений функций на предыдущем ипоследующем шагах вычисления.Очевидно, что выражения (3) и (4)являются следствием соответствующих 40выражений (1) и (2).Условием окончания вычислительный сигнал готовности КА=1. Устройство переходит в режим ожидание сигнала пуска БТ=1 (вершина 17 ГСА).При поступлении данных на вход 8 аргумента с входа 13 запуска устройства поступает единичный сигнал ЯТ=1, по которому четвертый выход блока 7 управления переходит в нулевое состояние, сигнал готовности данных ВА становится равным нулю (вершина 18 ГСА), а блок 7 управления переходит в режим проверки единичного сигнала равенства данных А=В, поступающего с третьего выхода схемы 1 сравнения (вершина 19 ГСА), При выполнении этого условия, т.е, равенства входного кода аргумента Х, поступающего с входа 8, со значением выходного кода счетчика 2, на четвертом выходе схемы 7 управления, а следовательно, и на выходе 14 готовности результата устанавливается единичный сигнал (вершина 16 ГСА), В противном случае блок 7 управления вырабатывает на втором и третьем выходах последовательность импульсных сигналов С 1 и С 2 (вершины 20-22 ГСА), инициализирующих вычислительный процессдо выполнения условия А=В (вершина 19 ГСА).Вычислительный процесс происходит следующим образом.Если значение входного кода аргумента Х больше выходного кода счетчика 2, т,е. А)В, то на выходе "больше" схемы 1 сравнения будет сформирован единичныи сигнал, по которому прямые выходы счетчика 2 через первые информационные входы мультиплексора 3 подключатся к Истаршим разрядам информационного входа накапливающего сумматора 4, а элемент И 5 разрешит прохождение тактирующих импульсов С 2 на суммирующий вход счетчика 2, По тактирующему ймпульсу С 1 в накапливающем сумматоре 4 будет сформирован результат следующего значения функции в соответствии с выражением (1). По тактирующему импульсу С 2 в счетчик 2 запишестя единица, которая с учетом смещения разрядной сетки данных счетчика 2 относительно накапливающего сумматора 4 и единицы в его младшем информационном разряде образует выражение (2), используемое на следующем шаге вычисления функции.Если значение входного кода аргумента Х меньше выходного кода счетчика 2, т,е, А(В, то нулевым сигна1280616 3лом с выхода "больше" схемы 1 сравнения инверсные выходы счетчика 2 через вторые информационные входы мультиплексора 3 подключатся к Истаршим разрядам информационного вха 5 да накапливающего сумматора 4, а на его вход переноса поступит единичньп сигнал, который образуется путем инвертирования нулевого логического сигнала с шины 11 информационного 10 нуля в мультиплексоре 3. Этим осуществляется образование дополнительного кода отрицательного приращения функции п(х) при поступлении на вход 8 аргумента Х, значение которого 15 меньше предыдущего.Вычислительный процесс при этом происходит аналогично описанному за исключением того, чта при этом единичным сигналом с выхода меньше" схемы 1 сравнения разрешается прохождение тактирующих сигналов С 2 через элемент И 6 на вычитающий вход счетчика 2.Таким образом, при вычислении еле дующего значения квадратичной функции используется предыдущее значение Функции, что позволяет повысить быстРодействие устройства при отработке малых приращений аргумента. Кроме З) этого, устройство имеет высокую поМехоустойчивость к единичным сбоям входных данных, если ани не приводят к изменению сигналов на выходах "больше" или "меньше" схемы 1 срав 35 нения и не сказываются на конечном результате. В противном случае устройство выполнит обратное требуемому действие (например, вместо суммирования выполнит вычитание приращения 40 Функции), однако после восстановления значения аргумента процесс вычисления функции будет продолжен да момента получения истинного значения результата. 45П р и м е р 1. Вычислительный про- цесс возведения в квадрат числа 6о (000110 ) начинается после поступлейния сигнала начальной установки ЯВ.=1. При этОм сОстОяния ВыхОдОВ схемы 1 50 сравнения, счетчика 2, накапливающего сумматора 4 и сигнала готовности ВА на клемме 14 будет изменяться в соответствии с табл. 1,П р и м е р 2. Предположим, что после четвертого вычисления произошел сбой, в результате которого на входе образовался нулевой кад. После выполнения текущего шага вычисления данные на входе восстановились истали равными 6 (000110 ). Вычисли 1 О отельный процесс в этом случае будетпроходить в соответствии с табл.2.Из табл.2 видно, что в отличие отпримера 1 время вычисления увеличилось на два шага, однако конечныйрезультат остался без изменения,П р и м е р 3. Предположим, чтозначение аргумента па сравнению спримером 1 изменилось и стало равным .4. Тогда вычислительный процесс будетпротекать в соответствии с табл.3.Таким образом, если для возведенияв квадрат в примере 1 потребовалось 4шага вычислений, то в примере 3 возведение в квадрат произошло за 2 шага.Чем больше величина входного аргумента и меньше величина ега приращения, тем значительнее повышаетсябыстродействие устройства,Формула изобретения устройства для возведения в квадрат, содержащее схему сравнения, счетчик, накапливающий сумматор, два элемента И и блок управления, первый и второй информационные входы схемы сравнения соединены с входом аргумента устройства и с прямым выходом счетчика, вход сброса которого подключен к одноименному входу накапливающего сумматора и к первому выходу блока управления, выход накапливающего сумматора является выходом результата устройства, второй и третий выходы блока управления подключены к входу синхронизации накапливающего сумматора и к первым входам первого и второго элементов И, входы начальной установки и запуска блока управления являются одноименными входами устройства, выход балыке" схемы сравнения подключен к второму входу первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу счет.чика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, В него введен мультиплексор, а блок управления выпол-. нен микропрограммным, входы младших разрядов первого и второго инфармацианных входов мультиплексора подключены к шине информацианнага нуляустройства, входы старших разрядовпервого и второго инФормационныхвходов мультиплексора подключены кпрямым и инверсным выходам счетчика,12806 16 5младший разряд информационного входа и вход переноса накапливающего сумматора подключены к шине информационной единицы устройства и к выходу младшего разряда мультиплексора соответственно, вход управления и выходы старших разрядов мультиплексора подключены к выходу "больше" схемы сравнения и к старшим разрядам информационного входа накапливающего Ю Т а б л и и а 1 Счетчик 2 Накапливающий сумматор 3 Выход 14 Схема 1 сравнения1 Шаг вычисления АВ А(В А=В О 000000 000000 0 000001 000001 0 000010 000100 0 000011 001001 0 000100 010000 0 000101 011001 1 000110 100100 Таблица 2 Счетчик 2 Накаплива Выход 1ющий сумматор 3 0 00000 000000 0000 000001 000010 00010 0 000011 001 010000 00100 0 000110 00100 0 000100 01000 0 000101 0001 10010 Шаг вы- . Схема 1 сравнения численияАВ АсВ А= сумматора соответственно, выходы"меньше" и "равно" схемы сравненияподключены к второму входу второгоэлемента И и к входу признака равенства блока управления, выход второгоэлемента И подключен к вычитающемувходу счетчика, четвертый выход бло"ка управления является выходомготовности результата устройства.ЗакаЗ 70 изводст о-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ТиражНИИПИ ГосУдапо делам и13035, Москв"четчик 2 Накаплива- Выход 1 чющий сумматор 3 671 Подписиственного комитета СССобретений и открытийН(-35, Раушская наб