Делительно-множительное устройство

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 857989 а(22) Заявлено 061279 (21) 2847378/18-24с присоединением заявки Йо(51)М, Кл.з С 06 Г 7/70 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытийДЕЛИТЕЛЬНО-МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО л я к вычисли- быть исполь нных вычисли устройства которые рарации сумм приближен устройства.обеспечива вычисления,Известно устройство стахастического типа, содержащее генератор псевдослучайных чисел, две схемы сравнения, первые входы которых объединены и поключены к выходы генератора псевдослучайных случайных чисел, а выходы подключены к первым входам четвертого и пятого ключевых элементов соответственно, при этом выход четвертого ключевого элемента подключен ко входу счетчика результата, выход которого подсоединен к первому входу третьего ключевого элемента, дополнительный счетчик делителя, вход котсрого подключен к первому нходу устройства, а выход к вторым входам четвертого и пятого лючевых элементов, счетчик делитеИзобретение относитстельной технике и можетзовано в специализировательных комплексах.Известны делительныенестохастического типа,ботают по алгоритмам опмиронания и по алгоритмного деления 13 . Такиесложны по структуре и неют достаточной точности ля, первый вход которого подк ючен ко нторому входу устройства, а выход - к второму входу третьего ключевого элемента, выход которого является выходом устройства. Данное устройство обеспечивает более высокую точность вычисления за счет снижения антокорреляции н выходных потоках результатов сравнения Г 21 .Недостатком этого устройства является то, что в случае, если делимое х больше делителя у, устройство не обеспечивает достаточной точности вычисления.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее генератор псевдослучайных чисел, две схемы сравнения, перные входы которых объединены и подключены к выходу генератора псевдослучайных чисел, а выходы схем сравнения подключены к первым входам четвертого и пятого ключевых элементов соответственно, при этом выход четвертого ключевого элемента подключен к входу счетчика результата, выход кото.- рого подсоединен к первому входу третьего ключевого элемента, допо нительный счетчик делителя, вход40 45 которого подключен к первому входу устройства, а выход - к вторым входам четвертого и пятого ключевых элементов, первый счетчик делителя первый вход которого подключен к второму входу устройства, а выход к второму входу третьего ключевого элемента, выход которого является выходом устройства, вторые входы первой и второй схем сравнения соединены с третьим и четвертым выходами устройства соответственно, шестой, седьмой и восьмой ключевые элементы, первые входы которых объединены и подключены к выходу пятого ключевого элемента, вторые входы седьмого и восьмого ключевых элементов подсоединены к нулевому и единичному выходам триггера соответственно, а второй вход шестого ключевого элемента соединен с выходом четвертого ключевого элемента, единичный и нулевой входы триггера соединены соответственно с шестым входом устройства и выходом шестого ключевого элемента, при этом выход седьмого ключевого элемента подключен к первому входу второго счетчика делителя, второй вход которого соединен с пятым входом устройства, а выход - с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу восьмого ключевого элемента, а выход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого счетчика делителя. 1(роме того, единичный выход триггера соединен с входом блока управления и первым входом блока элементов И, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика результата, а выход соединен с третьим входом первого счетчика делителя. Данное устройство обеспечивает более высокую точность вычисления в случае, если делимое "х" больше делителя "у", за счет увеличения числа испытаний 31 .Недостатком устройства является то, что увеличение точности при вых числении пропорции.=. - с, когдаУ делимое х больше делителя у, достигается за счет снижения быстродействия.Цепью изобретения является повышение быстродействия,Поставленная цель достигаетсятем, что делительно-множительноеустройство, содержащее первый и второй рлоки сравнения, генераторпсевдослучайных чисел, выход которого соединен с первымивходами первого и второго блоков сравнения,первый, второй и третий ключевыеэлементы, первые входы первого ивторого ключевых элементов соединеныс выходами соответственно первого ивторого блоков сравнения, счетчикрезультата, первый вход которогосоединен с выходом первого ключево 5 0 15 20 25 ЗО 35 50 55 го элемента, а выход - с первым входом третьего ключевого элемента, первый счетчик делителя, первый вход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел и является тактовым входом устройства, а первый выход соединен с вторыми входами первого и второго ключевых элементов второй счетчик делителя, первый вход которого является входом сомножителя устройства, второй вход соединен с выходом второго ключевого элемента, а выход соединен со вторым входом третьего ключевого элемента, выход третьего ключевого элемента является выходом устройства, дополнительно содержит первый и второй регистры, третий блок сравнения, первый, второй и третий дешифраторы, четвертый и пятый ключевые элементы, первые входы которых подключены к тактовому входу устройства, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго регистров, вторые входы первого и второго регистров соединены соответственно с вторыми входами первого счетчика делителя и счетчика результата, с третьим входом второго счетчика делителя и подключены к входу пуска устройства, третий вход первого регистра является входом делимого устройства, а третий вход второго регистра является входом делителя устройства, выход первого регистра соединен с вторым входом первого блока сравнения, первым входом третьегО блока сравнения и входом первого дешифратора, выход которого является выходом нулевого результата устройства, первый выход второго регистра соединен со вторыми входами второго и третьего блоков сравнения и входом второго дешифратора, выход которого является выходом останова устройства, второй выход второго регистра соединен с вторыми входами четвертого и пятого ключевых элементов, выход третьего блока сравнения соединен с третьими входами первого второго, четвертого и пятого ключевых элементов и первым входом третьего дешифратора, второй вход которого соединен с вторым выходом первого счетчика делителя, выход третьего дешифратора соединен с третьим входом счетчика результата.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит четвертый 1, пятый 2, третий 3, первый 4 и второй 5 ключевые элементы, первый б и второй 7 блоки сравнения, генератор 8 псевдослучайных чисел, первый счетчик 9 делителя, счетчик 10 результата, второй счетчик 11 делителя, первый 12, второй 13 и третий 14 дешифраторы, третий блок 15 сравненкя, первый 16 и второй 17 регистры.Выход генератора 8 псевдослучайных чисел подключен к объединенным первым входам первого 6 и второго 7 блоков сравнения, выходы которых подключены к первым входам перного 4 и второго 5 ключевых элементов соответственно, при этом выход первого ключевого элемента подключен к первому входу счетчика 10 результата, выход которого соединен с первым входом третьего ключеного элемента 3, первый вход первого счетчика 9 делителя подключен к тактовому входу устройства и нходу генератора 8 псевдослучайных чисел, а выход к вторым входам первого 4 и второго 5 ключевых элементов. Первый вход второго счетчика 11 делителя подключен к входу сомножителя устройства, а второй вход подключен к выходу второго ключевого элемента 5. Выход второго счетчика 11 делителя подключен к второму входу третьего ключевого элемента 3, выход которого является выходом устройства. Вторые вхо ды первого б и второго 7 блоков сравнения соединены с выходами соответственно первого 16 и второго 17 регистров, соответственно с входами первого 12 и второго 13 дешифраторов и соответственно с первым и вторым входами третьего блока 15 сравнения. Первые входы первого 16 и второго 17 регистров подключены соответственно к выходам четвертого 1 и пятого 2 ключевых элементов, первые входы которых объединены и подключены к тактовому входу устройства. Вторые входы четвертого 1 и пятого 2 ключевых элементон также объединены и подключены ко второму выходу второго регистра 17. Выход третьего блока 15 сравнения подключен к объединенным третьим входам первого 4, второго 5, четвертого 1 и пятого 2 ключевых элементов и первому входу третьего дешифратора 14, второй вход которого подключен ко второму выходу первого счетчика 9 делителя, а выход - к .третьему входу счетчика 10 результата, Второй вход счетчика 10 соединен с третьим входом второго счетчика 11 делителя, вторыми входами первого 16 и второго 17 регистрон и подключен к входу пуска устройства в целом. 5 10 15 20б 5 Устройство функционирует в соответствии с временной диаграммой (фиг.2). По сигналу "Пуск" устройство устанавливается в исходное положение: в регистр 16 заносится код числа х, в регистр 17 - код числа у, во второй счетчик 11 делителя код числа г, а первый счетчик 9 делителя устанавливается н нулевое состояние, Тактовые сигналы, постуЗО 35 40 45 50 55 60 пающие на тактовый вход устройства, синхронизируют работу генератора 8 псевдослучайных чисел, подсчитываются на первом счетчике 9 делителя и поступают на первые входы ключевых элементов 1 и 2. Блок 15 осуществляет сравнение величин х и у, и н случае ху вырабатывает сигнал у 11, который закрывает ключевые элементы 4 и 5, а дешифратор 14 открывает по третьему входу ключевые элементы 1 и 2. Если же выполняется условие ху, блок 15 вырабатывает сигнал у 1=0, который закрывает ключевые элементы 1 и 2, но открывает элементы 4 и 5, а также дешифратор 14. Кроме того, в зависимости от кода числа у на выходе старшего разряда (второй выход) регистра 17 формируется сигнал у 3=1, если н старшем разряде "1", либо сигнал у 3=0, если н старшем разряде "0". Сигнал у 3=1 закрывает по второму входу ключевой элемент 2 и открывает по второму входу ключеной элемент 1. Сигнал у 3=0 открывает по второму входу ключевой элемент 2 и закрывает ключевой элемент 1.Дешифратор 12 вырабатывает сигналу=О, если число х=О. Дешифратор 13нырабатынает сигнал "Останов", есличисло у=О (ситуация деления на ноль)В рассматриваемом примере после занесения исходных данных на выходеблока 15 формируется сигнал у 1=1,а на выходе старшего разряда (второмвыходе) регистра 17 - у 3=0. Поэтомупервый же тактовый сигнал проходиттолько через ключевой элемент 2, навыходе которого формируется импульсный сигнал у 2=1 (на выходах ключевых элементов 1, 4 н 5 сохраняютсясигналы у 4=0, у 5=0 и у 6=0 соответственно), Сигнал у 2=1 поступает наперный вход регистра 17 и осуществляет сдвиг кода числа у на один разрядвлево (т.е. увеличивает делитель).Следующий тактовый импульс такжеформирует сигнал у 2=-1 и опять осуществляется увеличение делителя "у".Так происходит (К тактов) до техпор, пока н старшем разряде регистра 17 не окажется "1", при этому 3=1, В рассматриваемом примере та -Кая ситуация возникает только послепятого такта, т.е. К 1=5. При этомвсе еще у 1=1, поэтому на следующемтакте формируется сигнал у 4=1(у 2=0, у 5=0, уб=О). Этот сигнал,поступая на первый в регистре 16,осуществляет сдниг на один разрядкода числа Х вправо, т.е, уменьшаетделимое х. Сигнал у 4=1 может бытьсформирован только один раз (К 1=0-1)при любых комбинациях значений (отличных от нуля) чисел х и у, тогдакак у 2=1 в предельном случае форми -руется (п) раз, где п - разрядность регистра 17, 857989. Сумма К+К равна числк тактов работы устройства с момента поступления сигнала "Пуск" до позникновения сигнала у 1=0. Поэтому число тактов, подсчитанное первым счетчиком 9 делителя, однозначно определяет положение запятой н счетчике 10 результата, разделяющий целую и дробную части результата вычисления. Это осуществляется с помощью дешифратора 14 сигналом, поступающим на его первый вход при смене значения сигнала у 1 с "1" на "0".Сигнал у 1=0 закрывает ключевые элементы 1 и 2 и открывает элементы 4 и 5, на выходах которых формируются случайные сигналы у 5 и у 6, причем вероятность появления сигналон у 5=1 и у 6=1 определяется величинами х и у соответственно,Положительный эффект состоит н повышении быстродействия по сравнению с изнестными устройствами. 25 30 35Формула изобретения Делительно-множительное устройство, содержащее первый и второй блоки сравнения, генератор псевдосьпучайных чисел, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, первый, второй и третий ключевые элементы, первые входы первого и второго клю-. чевых элементов соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, счетчик результата, первый вход которого соединен с выходом первого ключевого элемента, а выход - с первым входом третьего ключевого элемента, первый счетчик делителя, первый вход которого соединен с входом генератора псевдослучайных чисел и является тактовым входом устройства, а первый выход соединен с вторыми выходами первого и второго ключевых элЕМентон, второй счетчик делителя, перный вход которо 55 После этого возникает ситуацияху, где хх/цк, у=у. д", 1 - основание системы счисления. Для рассматриваемого примера К=У, ц=2,К,=1. Следовательно, полученныйи дальнейшем результат нычисления 5хпропорции у= 2 отличается оттребуемого значения у, причем,го является входом сомножителя устройства, второй вход соединен с выходом второго ключевого элемента, а выход соединен со вторым входом третьего ключевого элемента, выход третьего ключевого элемента является выходом устройства, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит первый и второй регистры, третий блок сравнения, первый, второй и третий дешифраторы, четвертый и пятый ключевые элементы, первые входы которых подключены к тактовому входу устройства, а ныходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго регистров, вторые входы первого и второго регистров соединены соответственно с вторыми входами первого счетчика делителя и счетчика результата, с третьим входом второго счетчика делителя и подключены к входу пуска устройства, третий вход первого регистра является входом делителя устройства, а третий вход второго регистра является входом делителя устройства, выход первого регистра соединен с вторым входом первого блока сравнения, первым входом третьего блока сравнения и входом первого дешифратора, выход которого является выходом нулевого результата устройства, первый выход второго регистра соединен с вторыми входами второго и третьего блоков сравнения и входом второго дешифратора, выход которого является выходом останова устройства, второй выход второго регистра соединен с вторыми входами четнертого и пятого ключевых элементов, выход третьего блока сравнения соединен с третьими входами первого, второго, четвертого и пятого ключевых элементов и первым входом третьего дешифратора, второй вход которого соединен с вторым выходом первого счетчика делителя, выход третьего дешифратора соединен с третьим входомсчетчика результата. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Гладкий В.С. Вероятностныевычислительные модели. М., "Наука",1973, с. 48-51.2. Авторское свидетельство СССР9544962, кл, 0 06 Г 7/38, 1977,3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2832171/18-24,29,10.79,10.03.80 (прототип).857989 Пуск фиг 11 г 1 г .О7 Ю ЕфЮ ,ПЛ.ПЛг Ф е Х = 0,110 Я 01 ПООО У: 0,0 аае 1001101фиг.гСоставитель О.Майоров Редактор П.Ортутай Техред М. Табакович Корректор Г.Рещетник Заказ 7245/79 Тираж 745 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4