Устройство для логарифмирования

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик) Дополнительное к авт,ву л,аявлено 0808.78(21) 2 01 18 Р 5/02 аявки Йо с присо Государственны ССС по делам из и откр(5 1,32 88. 8 25.0.1.80. Бю ванин описа лмковано опублик 30.01. а Чачанидзе, О. Г. Т. О. Кублашвили роди нова, Г, 3. Мирианаш 2) Авторы изобретения сатиани л(71) заявитель Орд т проблем управлени енина инс 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГАРИФМИРОВАН о с то10 АЛУпарар о,Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено длялогарифмирования последовательныхдвоичных кодов чисел с фиксированной запятой. Изобретение может найти5применение в арифметико-логическихустройствах (АЛУ) последовательногодейсгвия с логарифмическим принципомфункционирования, характеризующихсявысоким быстродействием - порядкаодного такта на обработку разрядов вектора аллельно поступающихнескольких и операндов,Известны устройства для логарифмирования двоичных чисел, содержащиесчетчик, распределитель, триггер, элементы И, ИЛИ, и НЕ 113Однако этимустройствам свойственна низкая точность нычисления, заключающаяся н 20том, что для некоторых двоичных кодов чисел получаемое значентте логарифма от истинного отличается, начиная со второго разряда, Например, длячисла 0,1001111 ООООООООО истинноезначение логарифма равно Гол,0,1001111000000000 = 1,010011011100010в то время как известное устройстводает значение, равное1 0011110000000000.- ЭО Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для логарифмирования двоичных чисел, содержащее счетчик, счетный вход которого соединен с выходом пер-. ного элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу первог элемента И, первый вход которого о" .единен с шиной тактирования, а н рой вход через элемент НЕ подключен к входной шине, а также распределитель, выход последнего разряда которого соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого подключен,к шине установки, которая подсоединена к входам сброса счетчика и сдвигового регистра, выходы которого подключены к входам дешифратора, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой и второй групп, при этом единичный выход триггера непосредственно соединен с вторыми входами элементон И первой группы, а через элемент задержки подключен к вторым входам элементов И второй группыи к одному из входов второго эле" мента И, другой вход которого соединен с шиной тактирования, а выход подключен к входам блока сдвиговых регистров, выход каждого из которыхсоединен с третьим входом соответствующего элемента И второй группы, выходы которых через первый элемент ИЛИ подключены к одному из входов сумматора, выход которого соединен с одов второга другой вход сумматора через второй элемент ИЛИ подключен к выходам блоков задания коэффициентов, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента И первой группы. Недостаток известного устройства заключается в том, что вычисляемые значения логарифмов для шестнад цатиразрядных двоичных кодов чисел в ряде случаев от своих истинных значений отличаются с четвертого разрядами 15Целью изобретения является повышение точности функционирования устройства для логарифмирования двоичных чисел.Достигается это за счет того, что 2 О в устройство для логарифмирования, содержащее счетчик, первый регистр сдвига и первый триггер, первые входы которых соединены с установочным входом устройства, выходы первого регистра сдвига через дешифратор со" единены с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, информационный вход устройства через элемент НЕ соединен с первымвходом первого элемента И, второй вход которого соединен с тактирующим входом устройства и первым входом второго элемента И, выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ соединен с вторым входом счетчика, первый распределитель, выход которого соединен .с вторым входом первого триггера, первый выход которого сое"динен с вторыми входами элементов Ипервой группы и через первый элемент 40задержки с вторыми входами элементовИ второй группы и вторым входом вто"рого элемента И, выход которого соединен с входом блока регистров сдвига, выходы которого соединены с третьими входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которыхчерез второй элемент ИЛИ соединеныс первым входом сумматора, выходыэлементов и первой группы через соот" 50ветстзующие узлы задания коэффициентов группы соединены,с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого через четвертый элементИЛИ соединен с выходом устройства,введены второй распределитель, второй регистр сдвига, второй триггер,два элемента ИЛИ, пять элементов И,элемент задержки, причем, первый входвторого триггера соединен с установочным входом устройства, первый выход второго триггера соединен с третьия входом первого элемента И и первымвходом третьего элемента И, второй выход второго триггера соединен 5 с первым входом четвертого элемента И, информационный вход устройства соединен с вторым входом третьего элемента И и через четвертый элемент И сс первым входом второго регистра сдвига и вторым входом первого регистра сдвига, выход третьего элемента И соединен с входами первого элемента ИЛИ, первого распределителя и через второй элемент задержки - с вторым входом второго триггера, группа выходов первого распределителя через пятый элемент ИЛИ соединена с третьимвходом первого регистра сдвига, выход первого распределителя через последовательно соединенные второй распределитель и шестой элемент ИЛИ соединен с третьим входом счетчика и первым входом пятого элемента и, выход счетчика через пятый элемент И соединенс входом четвертого элемента И, тактовый вход устройства соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, первый и второй выходы первого триггера через шестой и седьмойэлементы И соответственно соединеныс вторым и третьим входами второгорегистра сдвига, выход которого соединен с третьими входами элементов Ипервой группы.Предлагаемое устройство для логарифмирования двоичных чисел вычисляет значения логарифмов для шестнадцатиразрядных двоичных кодов чисел с максимальной ошибкой, не превышающейдвенадцатый разряд, и со статическойошибкой, не превышающей четырнадцатый разряд истинных значений логарифмов,На чертеже приведена блок-схемаустройства.Устройство содержит счетчик 1, распределитель 2 и 3, регистры 4 и 5сдвига, при этом регистр 5 может бытьреверсивным, блок 6 регистров сдвига,группу узлов 7 задания коэффициентов,сумматор 8, дешифратор 9, триггеры10 и 11, элементы ИЛИ 12-17, группуэлементов И 18, группу элементов И19, элементы И 20-26, элементы 27 и28 задержки, элемент НЕ 29,Функционирование устройства осуществляется следующим образом, В исходном состоянии счетчик 1, регистр4 и триггеры 10 и 11 находятся в нулевом состоянии. На информационныйвход поступает двоичный код числастаршими разрядами вперед, Разрядныенулевые уровни, проходя через элементы НЕ 29, И 20 и ИЛИ 12 подсчитываются в счетчике 1, так как триггер 11находится в нулевом состоянии. Первый разрядный единичный уровень, поступая через элементы И 22 и ИЛИ 12,также подсчитывается в счетчике 1 изапускает распределитель 2, в результате этого в счетчике 1 окажется за"писанной характеристика искомого логарифма. Укаэанный разрядный единич 71156025 Формула изобретения 0,00000000001 0,000000010111 0,000000111011 0,000001101100 0,000010100111 0,000011101001 0,000100110031 60 65 ный уровень на следующем такте черезэлемент 28 устанавливает триггер 11в единичное состояние, вследствие чего блокируются элементы И 20, 22 иразблокируется элемент И 23, На последующих. четырех тактах на выходеэлемента ИЛИ 16 образуется единичныйуровень, который через элемент И 23разрешает запись логических уровнейпоследующих четырех разрядов двоичного кода. Вследствие этого на одномиз выходов дешифратора 9 образуетсяединичный уровень, который поступает на один из элементов И 18 и наодин из элементов И 19. При этом логические уровни укаэанных и последующих разрядов двоичного кода черезэлемент И 23 записываются в регистр5, так как триггер 10 находится в нулевом состоянии, и тактовые импульсычерез элемент И 26 поступают на шину прямого хода регистра 5. В результате 20в регистре 5 формируется шестнадцатиразрядный код, старшие разряды которого совпадают с теми разрядами исходного кода, которые являются последующими после первого старшего разряда,В младших разрядах сформированного врегистре 5 кода записываются нулевые уровни. На последующем такте после сФормирования указанного кода с выхода последнего разряда распределителя 2 единичный уровень запускает распределитель 3 и переводит триггер 10 в единичное состояние. Вследствие этого тактирующие импульсы через элемент И 25 подаются к шине обратногохода регистра 5, в связи .с чем начинается реверс указанного регистра, исформированный в нем код поступаетна элементы И 18 первой группы младшими разрядами вперед. Одновременноединичный уровень триггера 10 разблокирует элементы И 18 и в результатекод из регистра 5 через выбранныйэлемент И 18 поступает .на вход соответствующего узла 7. Единичный уровень с триггера 10 через элемент 27, 45время задержки которого равняетсявремени формирования коэффициентовузлами 7, подается на элемент И 21,разрешая проход тактовых импульсовв регистры блока 6. Через выбранный 50элемент И 19 и элемент ИЛИ 13 информация с соответствующего регистраблока 6 подается в сумматор 8, кудачерез элемент ИЛИ 14 подается информация с выбранного узла 7, На выходе сумматора 8 образуется мантиссалогарифма числа по следующей системеуравнений:= 1,01100110010 х + У - 1 01010001101 х + У = 1,00111111011 х + У 4 = 1,00101111000 х + у = 1,00100000010 х + У = 1,00010010111 х + У 1 = 1,00000110101 х + у =х + 0,00000100100 х+0,000100111001 у =х + 0,00001110110 х+0,000011100111 у =х + О,ООО 11 ОООО 1 Ох+О,ОО 001 О 100100 У 1 =х + 0,00100001000 х;+0,000001110000 у= х + О, ОО 1 О 1 О 01 ОО 1 х+О,ООООО 1 ООО 111 у. =х + 0,00110000101 х+0,000000101001 у, = х + О, 00110111110 х 1+0, 000000010100 у, =х + О,0011111 ОО 1 Ох 1+О,ОООООООО 0111 у =х + 0,01000100011 х 0,000000000000 Первые члены уравнений У -У и пер вые два члена уравнений уа -у формиру ются на выходах узлов 7, а вторые членыуравнений у -у и третьи члены7уравнений у 8-у записаны в регистрах.1 ьблока 6, При этом каждому узлу 7 со" ответствует один из регистров блока 6. С двадцать седьмого по сорок вто- рой такты с выхода устройства снимает ся мантисса логарифма числа младаими разрядами вперед. С сорок четвертого по сорок седьмой такты на выходе элемента ИЛИ 17 образуются единичные уровни, которые выдают характеристику искомого логарифма из счетчика 1 через элемент И 24 и элемент ИЛИ 15 и считываются на выход устройства младшими разрядами вперед.В изобретении достигается повышение точности вычисления по сравнению с прототипом на четыре порядка, так как в известном устройстве вычисляемые значения логарифмов для шестнадцатиразрядных двоичных кодов чисел в ряде случаев от своих истинных значений отличаются с четвертого разряда, а в предложенном - с четырнадцатого.По предлагаемому изобретению разработан технический проект, утвержденный Минприбором СССР. Согласно плану Минприбора СССР предложенное устройство для логарифмирования двоичных чисел впервые будет внедренона предприятии НПО ЭЛВА в 19781979 гг. в составе микро-ЭВМ и перестраиваемой управляющей логической машины. Экономический эффект, который может быть получен народным хозяйством в результате использованияизобретения при серийном производстве указанных ЭВМ в год в количестве100 штук каждая, составит около65 тыс.руб. в год. Устройство для логарифмирования, содержащее счетчик, первый регистр сдвига и первый триггер, первые входы которых соединены с установочным входом устройства, выходы первого регистра сдвига через дешифратор соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой и второй групп, информационный вход устройства через элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с тактирующим входом устройства и первым входом второго элемента И, выход первого элемента И через первый элементИЛИ соединен с вторым входом счетчика, первый распределитель, выходкоторого соединен с вторым входомпервого триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами эле"ментов И первой группы и через первый. элемент задержки с вторыми вхо"дами элементов И второй группы ивторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом блокарегистров сдвига, выходы которогосоединены с тРетьими входами соответствующих элементов И .второй группы,.выходы. которых через второй элементИЛИ соединены с первым входом сумматора, выходы элементов И первой группы через соответствующие узлы заданиякоэффициентов группы соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выходкоторогО соединен с вторым входомсумматора, выход которого через четвертый элемент ИЛИ соединен с выходомустройства, о т л и ч а ю щ е е с я 2тем, что, с целью повышения точностив него введены второй распределитель,второй регистр сдвига, второй триг"гер, два элемента ИЛИ, пять элементов И, элемент задержки, причем, пер- ЭОвый вход второго триггера соединен сустановочным входом устройства первый выход второго триггера соединенс третьим входом первого элемента Иипервым входом третьего элемента И,второй. выход второго триггера соединен с первым входои четвертого элемента И, информационный вход устройствасоединен с вторым входом третьегоэлемента И и через четвертый элементИ с первым входом второго регистрасдвига и вторым входом первого регистра сдвига, выход третьего элемента Исоединен с входами первого элементаИЛИ, первого распределителя И черезвторой элемент задержки - с вторымвходом второго триггера, группа выходов первого распределителя черезпятый элемент ИЛИ соединена с третьимвходом первого регистра сдвига, выход первого распределителя через посЛедовательно соединенные второй распределитель и шестой элемент ИЛИ соединен с третьим входом счетчика и.первым входом пятого элемента И, выход счетчика. через пятый элемент Исоединен с входом четвертого элемента И, тактовый вход устройства соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, первый и второй выходы первого триггера через шестой иседьмой элементы И. соответственно соединены с вторым и третьим входамивторого регистра сдвига, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой группы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР. Р 446054, кл. С 06 Р 5/02, 1973. 2, Авторское свидетельство СССР Р 523408, кл, 6 06 Р 5/02, 1974 (прототип) .711560 оставитель В.ехред М.Петко анидэе оррект Демчнк Редактор Е. Гонч писное илиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проект акаэ 9013/36 Тираж 751 ЦНИИПИ Государственного по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, Раушсомитета СССРоткрытийя наб д. 4/5