Устройство для вычисления функций

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 736115(23) Приоритет Опубликовано 25.05,80. Бюллетень 19. ло делам изобретений н открытий( 088. 8) Дата опубликования описания 28.05.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛс 1-ИЯ ФУНКЫ 1 И ъ = 516 зс,= сОЭХ30 20Пель изобретенияповышение точности и быстродействия за счет одновременного вычисления воспроизводимых функций.Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для воспроизведения функциональных зависимостей методом модел ирования аппро кспм ирующих функций, и может найти применение в дискретной автоматике, цифровой измерительной технике и специализирэ ванных вычислителях.Известно устройство для воспроизве- дения кусочно линейных функций, содержащее управляемый делитель, счетчик, переключатели, схемы И, дешифраторы, схемы ИЛИ и выходные реверсивные счетчики 11.Недостатком известного устройства в случае воспроизведения функций )"-51%, уСОЬХявляется значительный объем запоминающего устройства и невысокая точность при их одновременном воспроизведении.Наиболее близким по технической еущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен со входом 2ключа, разрешающий и запрещающий входы которого соединены соответственно с,управляющим входом устройства и с выходом счетчика аргумента, а выход - совходом счетчика делителя, выход которого подключен к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходом первого шифратора, вход которого соединен с выхо.дом дешифратора, вход которого подключен к первому выходу счетчика числаучастков , и первый счетчик результата121. Недостатком устройства являетсябольшая погрешность и неоптимальныеаппаратурные затраты, и также огранилченные функциональные возможности, непозволяющие воспроизводить функции=)АХ,=СоБХ одновременно и с высо.кой точностью,7361 .5 фУстройство содежит гецсдтор 1 импульсов, ключ 2, содержаций азрецц 1 кщий вход 3, делитель 1 аргумента, счет чик 5 а 1 ументд, делитель 6 длицы участка аппроксимации, счет П 1 к 7 числа участков аппроксимации, блок 5 управлениясчетчиком числа участков аппроксимации,дешифратор 9, первый и второй шифраторы 10 и 11, первую и вторую группуэлементов И 12 и 13, счетчик управляемого делителя 14, первый и второй элементы 15 и 16 ИЛИ, первый и второйдвоиче 1 ые умножители 1 7 и 1 Ь, перВыйи второй сумматоры 19 и 20, блок 21управления, первый и второй коммутаторы 22 и 23, третий и четвертый сумматоры 24 и 25 импульсов, первый и второй счетчики 26 и 2 7 результата, ключ2 содержит также вход 2: запретя, коммутатор 22 содержит первый и второйвьгходы 29 и 30, коммутатор 23 содержит первый и второй выходы 31 и 32,Устройство реализует кусочно-линейную аппроксимацию, одновременно производя автоматическую коррекцию погрешности воспроизвод имых функц ий 3 = Ч П Хи 9:СОБХ (см, тдблвцу) Лппроксимдциявыполнена с постоянным шагом д,Х, причем отрезок 0 - й/2 рдзоит нд 155 равнык участков,и д,Х: с 2 =ХьПредложенное устройство работаетследующим образом.При подаче сигидла нд разрешающийвход 3, отпирается ключ 2 и импульсыс выхода генератора 1 поступают навходы делителей 4, 6 и 14. Через делитель аргумента число-импульсный эквивалент переменной Х поступает в счетчикаргумента, коэффициент пересчета которого равен 1 0 "Х, где " - факторхдискретности представления переменнойХ, целое число. Через делитель 6, определяющий длину участка аппроксимации, коэффициент К, деления которогоравен входом делителя длины участка аппрок- СИМДцИИ, Д ВЫХОД - СО ВХОДОМ СЧЕТЧИКа аргумента, при этом первый вьгкод делителя длины участка аппроксимации сое динен со входом счетчика числа участ- р 5 ков, второй вход которого подкл 1 очен к первому выкоду блока управления счетчиком числа утастков, д второй 15 ыход С бЛОКОМ УЦРаВЛЕНИЯр СОЕДИНЕННОгО ВЫХощ дом с первыми Входами первого и ВтО 20 РОГО сумматоров, Второй вь 1 ход счетчивм ка числа участков соединен со входом блока управления счетчиком числа участков, второй выход подключен к первым вкодам первого и второго коммутаторов, 25 ВХОД ВТООГО ШИЬРДТОЭа ПОДКЛКЧЕК К Выдь ходу дешифраторда выход - к первым Входам элементов И второй группы, вторые Входы элементов которой соединены с выходом счетчика делителя, а вь 1 коды - 30 со ьходом Второго злемецта ИЛИ, выход которого подключен ко входу второго двоичного умножителя и ко входу первого суммятод, третий вход которого соеди- НЕП С ВЫХОДОМ ПЕЗВОГО ДВОИЧНОГО УМНО ЖИТЕЛЯ, ВХОД КОТОРОГО СОДИНЕН С ВЬЕХО" дом первоО элемента И,И, соединенно го входами с выходами злеме 1 тов И первой группы, а выход пеового элемента ),П соединен со вторым Входом второго 40 сумматора, 11 одицоченного своим третьим Входом к выходу ВторОГО ДВоичноГО умножителя а выходом - ко второму входу второго коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом 45 третьего сумматора, а второй - с первым входом четвертого сумматоре, Выход которого псдключен ко входу второго счетчика результата, я выхоц первого сумматора подключен ко второму вхо ду первого коммутатоодпервый выход которого соединен со вторым входом четвертого сумматора, а второй - со вторым вкодом третьего сумматора, Выход которого соединен со входо 4 перво го счетчика результата.Иа чертеже схемати ески изображено предлагаемое ус", ройства,ь гоставленная пель достш ц;тся тем, что устройство дополнител 1,но содежит делитель длины участка аппроксимации, блОк уп 1 явления счетчиком числа участков, второй шифрдтор, вторую группу элементов И, элементы ИЛИ, двоичные умножители, сумматоры, коммутаторы, второй счетчик результата, блок управления и делитель аргумента, вход которого соединен с вь 1 ходом ключа и со и - число участков аппроксимации одной четверти периодафункции Ъ = 5 1 П 1Ъ = со 5 х,( - коэффициент деления делителя4 аргумента,импульсы поступают В счетчик 7 участков,полное число состояний котоОго рдВно и 2,Выходы счетчика 7 через дец;ифрдтор 9 управляют шифраторами 10 1., задяюци5 736 ми угловые коэффициенты аппроксимирующих отрезков при помощи групп элементов И 1 2 и 1 3, Импульсы с выходов групп элементов И 12 и 13 через элементы 15 и 16 ИЛИ поступают на первые входы сумматоров 19 и 20, а также на входы двоичных умножителей 17 и 18, с выходов которых импульсы поступают на входы сумматоров 19 и 20, Импульсы с выходов сумматоров 19 и 20 О поступают на входы коммутаторов 22 и 23 и далее через третий и четвертый сумматоры 24 и 25 - на входы счетчиков 26 и 27 результата.В первом и втором сумматорах 19 и 20 производится коррекция аппроксимирующих функций 1 = 510 м, и 1 =. со ч А на каждом участке аппроксимации й 1,Как видно из таблицы, значения коэффициента погрешности воспроизведе- рр ния К , равногочпК1й-где - - экстремальная погрешЗПность кусочно-линейной аппроксимации над- участке функции3 = 51 п х (ч =сОв;,)ЬЧ, - приращение на (Ф-ц+1)участке функции3 = 9 ЛО),( = СО 5 3) на всем отрезке от 0 до Т 7 изменяются на 0,17%, таким образом, для практических целей можно считать, что35 коэффициент погрешности воспроизведения К есть величина постоянная, равйная среднему значению.", К4 йМсДВ данном случае К=0,0123033,с,рПрира 1 цение для функции = 5 М 1 на (В -И + 1 ) участке равно приращению функции Ч =с 05 М, на П - участке Таким образом, с момента переполнения счетчика 7 угловые коэффициенты с выходов шифраторов 10 и 11,задаются в обратной последовательности; вход счетчика 26 функции 1=915 подключа-. ется к каналу воспроизведения функции :соъУа вход счетчика 27 функции -сО, подключается к каналу воспроизведения функции,в 1 П = (,СО Устройство для вычисления функций 3 =30 у,=соя содержащее генератор импульсов, выход которого соединен со входом ключа, разрешающий и запрещающий входы которого соединены соответсти наоборот.Таким Образом, зная углоВые козфЦЯ , циенты аппрокГ имирующйх Отрезлов, нофа ступающие в вице импульсного еквива лента с выходов элементов 15 и 16 ИЛИ на первые входы сумматоров и на входы двоичных умножителей 1и 18,55 в сумматоры 19 и 20 с выходов двоичных умножителей 17 и 18 дополнитель ио ввоцят импульсный эквивалент ногреш 115 6 ности аппроксимации Еэп для функции 3=5 Ю Х з - фи.иаи сСр для функции Ъ =сов Х.( еЗП"М-И ОРЕСЗначение Ф. (место нахождения экстре.мальной погрешности аппроксимации вна . И - участке величиной ВК ) определяет работу сумматоров 19 и 20 на участьках от 1 д 0 до=1 еи от 1=6 дос=(, соответственно, в режиме суммировання и вычитания,Так как значение Ь , как Видно изтаблицы, стремится к значению . ф=0,5,то сумматоры 19 и 20 первую половинуучастка 6 А (О1О,5) раоотают насуммирование, а вторую половнну участка ЬХ (0,5 Я 1 ) на вычитание. Управнение режимами работы сумматоров19 и 20 осуществляется блоком 21управления, выделяющим половину участка аппроксимации ЬХ .При переполнении счетчика 7 блок 8управления счетчиком числа участков аппроксимации изменяет направление счета и устанавливает триггеры счетчика 7в единичное состояние. Кроме того, блокуправления счетчиком числа участков апФпроксимации переключает коммутаторы22 и 23 таким образом, что коммутатор 22 отключается по выходу 29 оттретьего сумматора 24 и подключается по выходу 30 к четвертому сумматору 25, а коммутатор 23 отключаетсяпо выходу 32 от четвертого сумматора25 ц подключатеся по выходу 31 к третьему сумматору 24. Формула изобретениявенно с управляющим Входом устройстваи с Выходом счетчика аргумента, а Выход - со входом счетчика делителя, Выход которого подключен к первым входамэлементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходом первогошифратора, вход которого соединен с выходом дешифратора, Вход которого подключен к первому выходу счетчика числаучастков, и первый счетчик результата,отличающееся тем,что,сцелью повышения точности и быстродействия, в него введены делитель длиныучастка аппроксимации, блок управлениясчетчиком числа участков, второй шифратор, вторая группа элементов И, элементы ИЛИ, двоичные умножители, сумматоры, коммутаторы, второй счетчик результата, блок управления и делитель аргумента, вход которого соединен с выходомключа и со входом делителя длины участка аппроксимации, а выход - со входомсчетчика аргумента, при этом первыйвыход делителя длины участка аппроксимации соединен со входом счетчика числа участков, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления счетчиком числа участков, а второйвыход - с блоком управлении, соединен-ного выходом с первыми входами первого и второго сумматоров, второй выходсчетчика числа участков соединен со,входом блока управления счетчиком числа участков, второй выход подключен кпервым входам первого и второго комму.таторов, вход второго шифратора подключен к выходу дешифратора, а выход - кпервым входам элементов И второй группы, вторые Входы элементов которой соединены с выходом счетчикы делителя, авыходы - со входом второ"О элементаИЛИ, выход которого подключен ко входу 5 Второго дВОичного умножителя и ко Входу первого сумматора, третий Вход которого соединен с выходом первого двоичного умножителя, Вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, 1 О соединенного входами с выходами элементов И первой группы, а выход первогоэлемента ИЛИ соединен со вторым входом второго сумматора, подключенногосвоим третьим входом к выходу второго 5 двоичного умножителя, а выходом - ковторому входу второго коммутатора, первый выход которого соединен с первымвходом третьего сумматора, а второй -с первым входом четвертого сумматора, 26 выход которого подключен ко входу второго счетчика результата, а выход первого сумматора подключен ко второмувходу первого коммутатора, первый выход которого соединен со вторым входом 25 четвертого сумматора, а второй - со вторым входом третьего сумматора, выходкоторого соединен со входом первогосчетчика результата.30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР%263298, кл. 8 06 Р 15/34, 1970,352. Авторское свидетельство СССРМ 376778, кл. О 06 Р 15/34, 1973Составитель А. ЗоринРедактор Б. Зарванская Техред Я, Ковалева Корректор Т. Скво Заказ 11 фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ал 77/7 Тираж 751 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 035 Москва, Ж, Рауш