Устройство для вычисления функции арктангенса отношения

союз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 750 А 75ц.,5 О 06 Г 7/548 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО етение относится к ци ной технике и может б при построении ельных машин специа в частности, для вычис по комплексным коэф Изобчислительзовановычислитзначениятра фаз. Фурье,фровои выыть испольцифровых льного на-. ления спек- фициентам для вычисользующие результата нкции аркГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Житомирский филиал Научно-исследовательского института комплексной автоматизации(56) Авторское свидетельство СССР .Мт 1381493, кл. 6 006 Г 7/548, 1988.Авторское свидетельство СССРМ 1273920, кл. 0 06 Г 7/548, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯФУНКЦИИ АРКТАНГЕНСА ОТНОШЕНИЯ(57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровыхвычислительных машин специального назначения, в частности для вычисления спектрафаз по комплексным коэффициентамФурье, Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит блок сравнения, два коммутатора, блок деления,сумматор-вычитател ь, блок коэффициентов,блок вычисления функции арктангенса, приИзвестны четыре устройства ления функций арктангенса, исп последовательное приближение вычислений а аппроксимацию фу тангенса. чем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммута- тора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторьй входы первого коммутатора и блока сравнения и первый вход второго коммутаторасоединены с входом второго аргумента устройства, выходы первого и второго коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы блока деления - входами блока вычисления функции арктангенса, выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя соединены соответственно с первым"и вторым выходами блока ф коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соот-. М ветственно с выходом блока сравнения, вхо- С дом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения, выход сумматора-вычитателя является выходом устройства, 2 ил.(ЯПервое из данных устройств при срав- С) нительно небольших аппаратурных затратах имеет следующий недостаток - при одной и той же точности определения угла а (от градуса и меньше), быстродействие этого устройства ниже по сравнению с предлагаемым более чем в пять раз, что не удовлетворяет требованию при сравнительно небольших аппаратурных затратах обеспечить требуемое быстродействие.Второе устройство, хотя и обладает более широкими универсальными возможностями по сравнению с предлагаемым, имеет(2) 40 45 тот же недостаток, что и первое устройство, причем быстродействие предлагаемого устройства на порядок выше.Третье устройство основано на аппроксимации функции арктангенса с использованием блока вычисления функции агстд Х/У, Несмотря на довольно простую структуру реализации, оно имеет один недостаток по сравнению с предлагаемым устройством - на выходе устройства имеется код угла функции агс 19 Х/У, представленный в следующем виде: код квадранта+ код угла от 0 до л/2, и для получения результата вычислений необходимы дополнительные аппаратурные затраты - умножение кода угла функции агсщ Х/У на значение 2 л;Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности устройству является четвертое устройство, работа которого основана на аппроксимации функции арктангенса следующим выражением;Я=,агстс У/Х=-л 2 - )(-1 )- 1/2(-1)3" +Р(.1)(1) где У - мнимая часть комплексного числа;Х - вещественная часть комплексного числа;) - знак вещественной части, определяемый условиемО,еслиХ0 )=здп Х =1, если Х 0; Р)1 - результат сравнения мнимой и действительной частей комплексного числа, формируемый на прямом выходе схемы сравнения согласно условию О, если У Ы Х 1, 1,если У Х 1; (4) /3 - вспомогательная угловая величина, совпадающая с углом а при а =О.;,л /4 и определяемая из следующего выражения;Р= Кг А-С)С, (5)Известное устройство содержит сумматор-вычитатель, блок задания первого и второго коэффициентов аппроксимации и коэффициента л/2, схему сравнения, два коммутатора, дешифратор, два блока умножения, четыре элемента ИЛИ и четыре блока задания коэффициентов О, л, 1,5 л, 2 л соответственно.Недостаток известного устройства заключается в том, что оно имеет более слож 4ную структуру по сравнению с предыдущим устройством, но вывод результата вычисления в нем представлен не в виде кода (код квадранта + код угла от О до л /2), а в виде угла от О до 2 л,Цель изобретения - упрощение устройства за счет введения блока вычисления функции арктангенса и блока коэффициентов О, 05 л,л, 1,5 л,2 л,При этом любое значение функции агсто У/Х можно определить по выражению а=агстд У/Х=л (2 - 3(-1 ) + - 1/2(-1 И3(-1 , (6)15где ф - значение функции агс 1 д 2 причемзначение 3 изменяется от 0 до л /4, а 7определяется из условия У/Х, если У1 Х 1,Х/У, еслиУ1 Х 1.: (7) Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления функции арктангенса отношения, содержащее два коммутатора, блок сравнения, блок деления и сумматор-вычитатель, причем первые информационные входы коммутаторов соеди- ЗО нены с входом мнимого числа устройства,вторые информационные входы коммутаторов соединены с входом мнимого числа устройства, введены блок коэффициентов и блок вычисления функции арктангенса, приЗ 5 чем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора и блока сравнения и вторым входом второго коммутатора, вторые входы первого коммутатора и блока сравнения, и первый вход второго коммутатора соединены с вторым аргументом устройства, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами соответственно делимого и делителя блока деления, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с входами старших и младших разрядов блока вычисления функции арктангенса, выход которого соединен с входом первого операнда сумматора-вы читателя, вход выбора режима и вход. второго операнда которого соединены соответственно с первым вторым выходами блока коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом блока10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сравнения, выход сумматора-вычитателя является выходом устройства,Предлагаемое устройство отличается тем, что для нахождения значения функции агстц Е используется блок вычисления функции арктангенса, кроме того, вместо дешифратора, элементов ИЛИ и блок задания коэффициентов О, л, 1,5 л, 2 л введен блок коэффициентов О, 0,5 л, л, 1,5 л,2 л, что приводит к упрощению устройства,На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока вычисления функции арктангенса,Устройство для вычисления функции арктангенса (фиг 1) содержит блок 1 сравнения, коммутаторы 2 и 3, блок 4 деления, блок 5 коэффициентов, блок 6 вычисления функции арктангенса, сумматор-вычитатель 7, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого коммутатора 2 и блока 1 сравнения и вторым входом второго коммутатора 3, вторые входы первого коммутатора 2 и блока 1 сравнения и первый вход второго коммутатора 3 соединены с вторым аргументом устройства,. выходы первого 2 и второго 3 коммутаторов являются входами соответственно делимого и делителя блока 4 деления, выходы старших и младших разрядов блока 4 деления соединены соответственно с входами старших 8 и младших 9 разрядов блока 6 вычисления функции арктангенса, выход которого является входом первого операнда сумматора-вычитателя 7, вход выбора режима и вход второго операнда сумматора-вычитателя 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 5 коэффициентов, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с выходом блока 1 сравнения; входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого 2 и второго 3 коммутаторов соединены с выходом блока 1 сравнения, выход сумматора-вычитателя 7 является выходом устройства.Блок 6 вычисления функции арктангенса (фиг, 2) содержит три блока 10 - 12 памяти и сумматор 13, первый вход которого является входом 8 старших разрядов аргумента и входом второго блока 11 памяти, выход которого подключен к первому входу третьего блока 12 памяти, второй вход которого является входом 9 младших разрядов аргумента, а выход - вторым входом сумматора 13, выход которого является выходом результата вычисления функции арктангенса.Устройство работает следующим образом. На входы устройства поступают кодычисел У, Х (коды первого и второго аргументов) и их знаки 1 исоответственно, Блок 1 сравнения управляет работой коммутаторов 2 и 3 таким образом, что код на выходе коммутатора 2 всегда меньше кода на выходе коммутатора 3, а результат деления всегда меньше единицы. Таким образом, реализуется вычисление величины (7), Блок 6 осуществляет вычисление величины, используя в качестве аргумента вычисленное значение величины, следующим образом.На входы блоков 10 и 11 памяти поступает старшая часть результата деления, при этом на выходе этих блоков вырабатываются соответственно опорное значение функции агс 19 Е и код номера поддиапазона, На выходе блока 12 памяти, на который поступают младшая часть результата деления и номер поддиапазона. вырабатывается поправка к опорному значению функции агс 19 Л, которая складывается с опорным значением функции на сумматоре 13, На первый, второйи третий разряды блока 5 коэффициентов поступают соответственно логические значения 1,и ) (значение результата сравнения, знак первого и второго аргумента), при этом он формирует управляющий сигнал для сумматора-вычитателя 7 и коды коэффициентов О, 0,5 я, л, 1,5 л, 2 л в зависимости от кода на входе блока 5 коэффициентов, необходимые для выполнения заданного аппроксимирующего выражения (6). Устройство является комбинационным, и результат вычисления выражения (6) формируется на выходе сумматора-вычитателя 7, т.е, на выходе устройства в параллельном коде,Использование предлагаемого устройства позволяет упростить устройство вычисления функции арктангенса за счет введения блока вычисления функции арктангенса (в аппаратурных затратах он составляет две трети от применяемых обычно на этом месте двух умножителей и вычитателя, и погрешность вычисления составляет половину младшего разряда) и блока коэффициентов (для 16-разрядного слова блок коэффициентов может быть реализован на одном ПЗУ 556 РТ 7 и четырех инверторах или двух ПЗУ 556 РТ 7, для 24-разрядного слова - на одном ПЗУ 556 РТ 7 и восьми элементах ИЛИ-НЕ или двух ПЗУ 556 РТ 7) при этом уменьшаются аппаратурные затраты устройства в целом и не увеличивается погрешность определения результата вычисления,Формула изобретения Устройство для вычисления функции арктангенса отношения, содержащее два коммутатора, блоксравнения, блок деления и сумматор-вычитатель, причем вход первого аргумента устройства соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов и блока сравнения, вторые входы которых соединены с входом второго аргумента устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, оно содержит блок памяти коэффициентов и блок вычисления функции арктангенса, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами соответственно деЛимого и делителя блока деления, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с входами старших и младших разрядов блока вычисления функции арктангенса, выход которого соединен с входом первого операнда сумматора-вычитэтеля, вход режима и вход второго операнда которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти коэффициентов, первый, 5 второй и третий адресные входы которогосоединены соответственно с выходом блока сравнения, входом знака первого аргумента устройства и входом знака второго аргумента устройства, управляющие входы первого 10 и второго коммутаторов соединены с выходом блока сравнения, выход сумматора-вычитэтелясоединен с выходом устройства, входы синхронизации блока памяти коэффициентов. блока деления, блока вычисле ния функции эрктангенса исумматора-вычитателя подключены к входу синхронизации устройства,оставитель Н,Кубышкинехред М,Моргентал Кор Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5