Устройство для возведения в целую положительную степень двоичных равномерно возрастающих или убывающих чисел

6 Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ОП ИС А Н И Е ИЗОБРЕТЕН Ия щ 732862 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 09,11.76 (21) 2417770/18-24 (51) М. Кл. 6 06 Г 7/38 с присоединением заявки Рй Государствеииый комитет СССР(23) Приоритет до делам изобретений и открытий(72) Авторы нзобретення А. Н, Басов и А, Ф. Фомин Ленинградский электротехнический институт связи им, проф. М. А. Бонч-Бруевича(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ СТЕПЕНЬ ДВОИЧНЫХ РАВНОМЕРНО ВОЗРАСТАЮЩИХ ИЛИ УБЫВАЮЩИХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в специальных вычислительных устройствах, например в устройствах коррекции геометрических искажений на экранеЭЛТ.5Известны устройства для возведения в степень чисел 1). Однако, эти устройства требуют на своем входе цифроаналоговые преобразователи а на выходе - ана 91 О лого-цифровые преобразователи, поэтому точность выполнения операции возведения в степень низка. Наиболее близким по технической сущ 15 ности к предлагаемому является устройство для возведения в целую положительную степень двоичных равномерно возрастающих или убываюших чисел, содержащее регистр операнда, регистры промежуточных результатов, регистр результата, сумматоры,входы и выходы которых соедтоте.ны соответственно с выходами и входами соответствующих регистров промежуточных результатов, регистра результата, выходкоторого является выходом устройства 2),Недостаток устройства - операция возведения в степень двоичного числа осушествляется путем последовательного(К - 1)-го суммирования операнда с содержимым регистров промежуточных результатов и по команде из блока управления записи этих сумм в регистрах промежуточных результатов.По команде иэ блока управления производится одновременный сдвиг кодов врегистрах промежуточных результатов и врегистре результата, После этого производится опять последовательное ( р(- 1)суммирование операнда с содержимымрегистров промежуточных результатов исдвиг кодов в регистрах,Количество суммирований равно показателю степени возводимого операндаа количество сдвигов кодов в регистрахпропорционально количеству двоичных разрядов операнда . Следовательно, скорость операции возведения в степень двеичнопо числя низка, так как она определяется кяк произведение числа суммирований и записи этих сумм в регистры промежуточных результатов на число сдвигов кодов в регистрах промежуточных результатов и регистре результата.Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства,Цель достигается тем, что в устройство для возведения в целую положитель ную степень двоичных равномерно возрастаюших или убывающих чисел, содержащее регистр операнда, регистры промежуточных результатов, регистр результата, сумматоры, входы и выходы которых соеди Б нены соответственно с выходами и входами соответствующих регистров промежуточных результатов, регистра результата,выход которого является выходом устройства, введены блоки хранения коэффициентов и степеней приращения операнда, блоки умножения, причем выходы регистраоперанда и промежуточных результатовсоединены с первой группой входов соответствующих блоков умножения, вторая 25группа входов которых подключена к выходам блоков хранения коэффициентов, авыходы - к первой группе входов соответствующих сумматоров, вторая группа вхсдов которых соединена с выходами блоков З 0хранения степеней приращения, установочные входы и входы записи регистров операнда, промежуточных результатов и регистра результата соединены соответственно со входами начальной установки и тактовых импульсов,На фиг, 1 представлена структурнаясхема устройства для возведения в целую положительную степень двоичных равномерно возрастающих или убываюших чисел; на фиг, 2 представлена принципиальная схема предложенного, устройства дляслучая возведения в квадрат двоичногочисла Х равномерно-возрастающего наединицу от 0 до 15.4Устройство содержит регистр операнда1, регистры 2 промежуточных результатов, регистр 3 результата, блоки 4 умножения, блоки 5 хранения коэффициентов,сумматоры 6, блоки 7 хранения степеней 50приращения операнда, вход 8 и выход 9устройства,Операция возведения в степень двоичных равномерно-возрастающих или убы-вающих целых чисел осуществляется, исходя из формулы бинома Ньютона:ик к м-к:с ц;й йк,к к.м иИ-Ч Н-Ч й-ЧК =С ОК К.Величина приращения О - постоянная, поэтому коэффициент К и все степени приращения б являются постоянными.При возведении в степень двоичного равномерно-убывающего числа в биноме Ньютона появляются соответствующие коэффициенты со знаком минус и для вычисления степеней этого числе слагаемые со знаком минус необходимо вычитать,Операция умножения переменных Х Х, Х Х на постоянные коэффициен 2 3ты сводится к сдвигу кодов числа если необходимо умножить на 2, 4, 8, 16, 32и т,д., либо к суммированию числа с числами, полученными в результате сдвига кодов этого числа. Например, чтобы умножить число Х на 6, необходимо просуммировать два числа, полученных в результате одинарного и двойного сдвига кода числа ХЕсли Х = 1101, то 6 Х = 110100 + + 11010 = 1001110.Работа устройства начинается с начальной установки известного числа в регистре 1 операнда, известных промежуточных степеней этого числя в регистрах промежуточных результатов 2 и М-ой степени этого числа в регистре 3 результата путем подачи на установочные входы всех регистров импульса начальной установки.На входах соответствующих блоков умножения 4, а следовательно, на входах соответствуюших сумматоров 6 появляют 2 И-Чся числа Х, Х 2, Х Ч умноженные на соответствующие пос тоянные коэффициенты, на выходе соответствующих сумматоров 6 получаем суммы2 Ч 2 аХ К 2 ХО =И+О) )Х ФК ЪХ +К 3 ХО =(ХО) уЪЪИ-Ч йИ- дЧ 1 К И-= (,с+Х 1Х"+К" Г +ЧКХ К Ха:(Х СОМЧ И2 2 1 К йй 1 Ч Мкоторые равны промежуточным степеням числа ( Х+О ),После того, как на входе регистра операнда 1 установится число ( Х +О ), навходах соответствующих регистров промежуточных результатов 2, которые соединены с выходами соответствующих сумматоров 6 устанавливаются все степени числа( Х + О ), а ня входе регистра результата3 - число ( ХО ), на управляюшие вхоМды всех регистров будет подан тактовыйимпульс от внешнего источника тактовыхимпульсов, в регистрах запишутся соответствуюшие числа, которые присутствова Оли в это время на их входах ( Х . С ),(Х+ о ), ( (+ О )". Операция возведения в степень следуюшего числа аналогична.Устройство возведения в квадрат состоит из четырехразрядного регистра операнда1, построенного на 4-х триггерах типа Р4, восьми полных двоичных сумматоров3 и восьмиразрядного регистра результата 2, построенного на восьми триггерах 20типа 33Выходы 1-го, 2-го, З-го, 4-го триггеров регистра операнда 1 соединены содним из входов соответствуюших 2-го,З-го, 4-го, 5-го сумматоров 3. Выходы25первого - восьмого сумматоров соединены со входами 1) соответственно первого - восьмого триггеров 4 регистра результата 2, выходы первого - восьмоготриггеров 4 регистра результата 2 соединены с одним из входов первого - восьмого сумматоров 3. На один из входовпервого сумматора 3 постоянно подана "1,Возведение в квадрат начинается с установки триггеров 4 регистра операнда 1 итриггеров 4 регистра результата 2 в нулевое состояние подачей импульса на нулевые установочные входы триггеров 4.На выходе первого сумматора 4 появляет 40ся "1, на выходах остальных сумматоров 4 - "0",После того, как на входы 1 Э триггеров 4 регистра операнда 1 поступает код0001 и на импульсные входы триггеров.454 регистра операнда 1 и импульсные вхо-ды триггеров 4 регистра результата 2поступает тактовый импульс, в регистреоперанда 1 записывается число 0001, ав регистре результата 2 - квадрат этогочисла 00000001.50На выходе первого сумматора 3 появляется "0", на выходе второго сумматора 3-"0", а на выходе третьего сумматора 3 - 1.После того, как на входы регистра операнда 1 поступает код 0010и подается тактовый импульс, в регистреоперанда 1 записывается число 00109а в регистре результата 2 - квадрат этого числа 000000100.Аналогично, в момент записи в регистроперанда 1 числа 0011 в регистре результата 2 записывается квадрат этогочисла 00001001 и т,д,Предлагаемое устройство по сравнениюс известными обеспечивает возможностьвычисления всех степеней числа одновременно за один такт, повышает скоростьоперации, сокращает количество оборудования,формула изобретенияУстройство для возведения в целую положительную степень двоичных равномерно возрастающих или убываюших чисел,содержащее регистр операнда, регистрыпромежуточных результатов, регистр результата, сумматоры, входы и выходы которых соединены соответственно с выходами и входами соответствуюших регистров промежуточных результатов,регистра результата, выход которого является выходом устройства, о т л и Ч а ю -щ е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в неговведены блоки хранения коэффициентов истепеней нрирашения операнда, блоки умножения, причем выходы регистра операндаи промежуточных результатов соединеныс первой группой входов соответствуюшихблоков умножения, вторая группа входовкоторых подключена к выходам блоковхранения коэффициентов, а выходы - к первой группе входов соответствующих сумматоров, вторая группа входов которыхсоединена с выходами блоков хранениястепеней прирашения, установочные входыи входы записи регистров операнда, промежуточных результатов и регистра результата соединены соответственно со входами начальной установки и тактовых импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР% 416704, кл. Я 06 Р 7/38, 1970.2. Авторское свидетельство СССРМо 426175, кл, Ы 06 Г 7/38, 1972,