Вычислительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11959073(22) Заявлено 14.01. 81 (21) 3234572/18-24 0 06 Р 7/544 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Опубликовано 15.0932. Бюллетень йо 34 Дата опубликования описания 15.09.82 В.В. Владимиров, Е.И. Духнич, П.П. Заярный и Б.К. Орлов(12) Авторыизобретения Заявител Новороссийское выааее инзенерное мор.ь п устройстследующих Недостаткомто, что для повокруг оси Ч етсяий ляется осущест вектора таком увектора 5 соз 0втп 8 о О 2 О,и вокр созео зь Е 0О ВЬЕ, совв, О О О 1 Х сов о 1 в 8Ч 254) ется по алгори ыцол необходимо(61) Дополнительное к авт. свид-ву- Ф с присоедмиением заявки Мо Изобретение относится к цифровой вычислительной технике к мохет быть использовано при построении специализированных ЦВМ.Известно вычислительное устройство, предназначенное для раиенкя задач поворота вектора на плоскости с использованием алгоритмов,Вондера 1).Недостатком такого устройства являются ограниченные функциональные возмоиности.Наиболее близким к изобретению яввычислительное устройство (2,вляющее операцию вращенияв плоскости вокруг оси. Встройстве операция вращекияв плоскости ХОЧ вокруГ оск 2 . выполнить пересылки д страми, что приводйт к рограммировання и потр устройство оперативно959071 нен с первым информационным входомпятого сумматора-вычитателя, второйинформационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора-вычитателя, вход третьего сдвигающегорегистра соединен с выходом пятогосумматора-вычитателя и с четвертымвыходом устройства, разрядные выходыпервого сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами шестого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входомседьмого коммутатора, второй входкоторого соединен с выходом третьегокоммутатора, третий вход седьмогокоммутатора соединен с выходом пятого коммутатора, входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами третьего сдвигающего регистра.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый сдвигающиерегистры 1-4, первый, второй, третий,четвертый, пятый, шестой и седьмойкоммутаторы 5-10 и 19, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой сумматоры-вычитатели12-18, вход устройства 20 и первый,второй, третий и четвертый выходыустройства 21-24,Устройство работает следующим образом.Для пространственного поворотавектора Хо, Уо, Еопоследовательновыполняются преобразования,(1), (3)и (4), Координаты Ер, Хо и Уъ предварительно заносятся в регистры 1-3,соответственно. Преобразование (1)выполняется по алгоритму (2), Координата 90 заносится в регистр 4.По команде из устройства управлениякоммутатор 10 закрывается, а в коммутаторе 19 вход 2 коммутируется навыход 2, вход 3 - на выход 1, а выход 3 закрыт.Вычисления в 1+1-й итерации выполняются следующим образом, На сумматоре-вычитателе 12 производитсясложение координаты Е с величиной2 2 (" 1), получаемой на коммутаторе 5. Суммами.: +у . 1(1 1)1 ф 1через сумматор-вычитатель 18 переза-писывается в регистр 1, На сумматоревычитателе 13 производится вычитание-1(1-1)их координаты Х величины Х 2 получаемой на коммутаторе б. РазностьХ -Х 2 (" ) складывается с учетомзнака -ф на сумматоре-вычитателе 15с величиной У.) 2 " , получаемой(1 1на коммутаторе 9. Очередное прибли-Ц 1-Ц Р 3)жение Х,:Х -Х 1 у.1(1 ф 1 1записывается в регистр 2. На сумматоре вычитателе 14 производится вычитание из координаты Увеличины У; м Целью изобретения является расширение Функциональных возможностейза счет выполнения операций вращениявектора вокруг дополнительных осей,Поставленная цель достигаетсятем, что в вычислительное устройство, 5содержащее первый, второй, третийи четвертый сдвигающие регистры,первый, второй, третий, четвертый ипятый коммутаторы, первый, второй,третий, четвертый пятый и шестой сум маторы-вычитатели, причем разрядные.выходы первого сдвигающего регистра соединены с соответствующимивходами первого коммутатора, выходкоторого соединен с первым информационным входом первого сумматоравычитателя, разрядные выходы второго сдвигающего регистра соединены ссоответствующими входами второго итретьего коммутаторов, выход второ- щго коммутатора соединен с первыминформационным входом второго сумматора-вычитателя, разрядные выходытретьего сдвигающего регистра соединены с соответствующими входамичетвертого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего сумматора-вычитателя, второй информационный входкоторого соединен с выходом младшего разряда третьего сдвигающего регистра, выход младшего разряда четвертого сдвигающего регистра соединен с первым информационным входом .четвертого сумматора-вычитателя,.выход которого соединен со входомчетвертого сдвигающего регистра ипервым выходом устройства, вход которого соединен со вторым информационным входом четвертого сумматоравычитателя, дополнительно введены 4 Ошестой и седьмой коммутаторы, седьмой сумматор-вычитатель, причем выход младшего разряда первого сдвигающего регистра соединен со вторым информационным входом первогосумматора-вычитателя, выход которогосоединен с первым информационнымвходом седьмого сумматора-вычитателя,выход которого соединен со входомпервдго сдвигающего регистра и совторым выходом устройства, третийвыход которого соединен с выходомшестого сумматора-вычитателя и совхсЦом второго сдвигающего регистра,вызрд младшего разряда которого соедиФен со втоинформ ионным вхо 55дом второго сумматора-вычитателя,выход которого соединен с первым информационным входом шестого сумматора-вычитателя, второй информационныйвход которого соединен .с первым вы-ходом седьмого коммутатора, второйвыход которого соединен со вторыминФормационным входом седьмого сумМатора-вычитателя, второй выходвосьмого сумматора-вычнтателя соеди10 х 2 г(" 17, получаемой на коммутаторе 8. Разность У,. -У2 г(-г) складыва" ется с учетом знака +; на сумматоуевычитателе 16 с величиной Х; 2 (" получаемой на коммутаторе 7. чередное приближение У;= У +У (" 7 + 5 + Х 2 ( з 7 записывается в регистр 3. На,сумматоре-вычитателе 15 производится вычитание .с учетом знака ; из координаты 6;, хранимой в регистре 4, величины с, поступающей со входа угловой константы. Очередное приближение 6+-8- с , записывается в регистр 4.Аналогично описанному выполняется и итераций (и-разрядность операндов) 15 и далее выполняется поворот на угол Воу вокруг оси Ч(3). Преобразований (3) выполняется по алгоритму.х.:х.-х. г г( г)+ гз)1+ 20 ч : м.+ч, г г( г)1(5)Координаты 2, Х,у находятся в регистрах 1-3 соответственно. Координата 80 заносится в регистр 4По команде из устройства управления З) коммутатор 9 закрывается, а в коммутаторе 11 вход 2 коммутируется на выход 1, вход 1 коммутируется на выход 2, а выход 3 закрыт.Вычисления в 1+1-й итерации вы полняются следующим образом.В сумматоре-вычитателе 14 производится сложение координаты У с величной у;. 2 г(" г) , получаемой на коммутаторе 8. Сумма У; = М; +Ч.2 г( г) через. сумматор-вычитатейь 16 записывается в регистр 3, На сумматоревычитателе 12 производится вычитание из координаты Е; величины Е 2-гО-г), получаемой на коммутаторе 5. Разность Х;- 2 2 г(" г 7 на сумматоре вычитателе 18 суммируется с четом знака -; с величиной Х( ), получаемой на коммутаторе 7. Очередноеприближение 2 =г.-г,. 2 -,)(, гщ записывается в регистр 1, На сумматоре-вычитателе 13 производится вычитание из координаты Х величины Х;2 г(" 17, получаемой на коммутаторе 6. Разность Х- Х" г (" г) сумми- у руется с учетом знака + на сумматоре-вычитателе 17 с величиной 21 ю .х 2-Р- , получаемой накоммутаторе 10. Очередное приближение Х,:Х,-Х,.к х 2 г(1-г)+, Х. г ( 7 записывается врегистр 2. Координата 6 , вычисляется (сводится к нулю) так же, как и при повороте вокруг оси.Аналогично описанному выполняется и итераций и далее выполняется по ворот на угол ООХ вокруг оси Х(4) . Преобразование (4) выполняется по алгоритму7(.:х,.х. г г(")у 1 ( )у г( 7(ь)Координаты Е,У,Х находятся в регистрах 1-3 соответственно. Координата Оо заносится в регистр 4. По команде из устройства управления коммутатор 7 закрывается, а в коммутаторе 19 вход 1 коюфутируется на выход 2, вход 3 - на выход 3, а выход 1 закрытВычисления 1+1-й итерации выполняются следующим образом. На сумматоре-вычитателе -13 производится сложение координаты Х с величиной Х;х х 2-г(1-г 7 , получаемой на коммутаторе б. Сумма Х =Х +Х2 г(" г) через1 Исумматор-вычитатель 17 записывается .в регистр 2, На сумматоре-вычитателе 12 производится вычитание из коорди" наты Е; величины .;.2 г( г), получаемой на коммутаторе 5. Разность г; - г 2-г( г) на суМматоре-вычитателе 28 с учетом знака +; суммируется с величиной 1"2 ( З 7, получаемой накоммутаторе 9. Очередное приближение г, -г. г,.г г( ф)+,.уг (" И1+1 1 1записывается в регистр 1. На сумматоре-вычитателе 14 производится вычитание из координаты У величины у 2 г(" г 7, получаемой на коммутаторе 8. Разность У-У 2 г г 7 суммируется с учетом знака - на сумма- .+3) торе-вычитателе 16 с величиной 2;-г 6 олучаемой на коммутаторе 10. Очередное приближение У 1 = У;-г(1-г) -(1-3)У"2 - г" гзаписывается1в регистр 3. Координата 9;+вычисляется (сводится к нулю) таким же образом, как и при поворотах вокруг осей Х и У,Аналогичным образом выполняется и итераций. На этом вычисления заканчиваются.Координаты Х, У, Е вектора, повернутого в пространстве вокруг осей Е, У, Х, могут выдаваться из устройства при выполнении последней итерации последовательным кодом по первому, второму и четвертому выходам устройства или после окончания вычислений параллельным кодом из регистров 1-3. С третьего выхода устройства в процессе вычислений выдается значение ); . Порядок поворота вектора Х, Уо, Ео вокруг осей Е, У, Х может быть произвольным.Эффективность изобретения заключается в возможности выполнения пространственного вращения без усложнения программирования и введения в устройство оперативного ЗУ. При этом также сокращается время вычислений, 5 так как отпадает необходимость передач операндов между регистрами устройства.фаФормула изобретенияЙычислительное устройство, содержащее первый, второй, третий и четвертый сдвигаюцие регистры, первый, 15 второй, третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматорывычитатели, причем разрядные выходы первого сдвигающего регистра соедине- д ны с соответствуюцими входами первого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом первого сумматора-вычитателя, разрядные выходы. второго сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с первым информационным входом второго сумматора-вычитателя, разрядные выходы третьего сдвигающего регистра соединены с соответствующими входами четвертого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего сумматора-вычитателя, второй35 информационный вход которого соединен с выходом младшего разряда третьего сдвигаюцего регистра, выход младшего разряда четвертого сдвигаюцего регистра соединен с первым информа О ционным входом четвертого сумматоравычитателя, выход которого соединен со входом четвертого сдвигающего регистра и первым выходом устройства, вход которого соединен со вторым 45 информационным входом четвертого сум" матора-вычитателя, о т л .и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расшире.,ния Функциональных возможностей за счет выполнения операций вращения щ вектора вокруг дополнительных осей,устройство дополнительно содержитшестой и седьмой коммутаторы, седьмойсумматор-вычитатель, причем выходмладшего разряда первого сдвигаюцего регистра соединен со вторым информационным входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым информационным входомседьмого сумматора-вычитателя, выходкоторого соединен со входом первогосдвигающего регистра и со вторым выходом устройства, третий выход которого соединен с выходом шестого сумматора-вычитателя и со входом второго сдвигающего регистра, выход младшего разряда которого соединен совторым информационным входом второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым йнформационным входом шестого сумматора-вычитателя, второй инФормационный вход которого соединен с первым выходомседьмого коммутатора, второй выходкоторого соединен со вторым.информационным входом седьмого сумматоравычитателя, второй выход восьмогосумматора-вычитателя соединен с первым информационным входом пятого сум-.матора-вычитателя, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора-вычитателя,вход третьего сдвигающего регистрасоединен с выходом пятого сумматора"вычитателя и с четвертым выходом устройства, разрядные выходы первогосдвигающего регистра соединен с соответствуюцимн входами шестого коммутатора, выход которого соединен спервым информационным входом седьмого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, третий вход седьмого коммутатора соединен с выходом пятого ком-,мутатора, входы которого соединеныс соответствуаицими разрядными выходами третьего сдвигаюцего регистраИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 504197, кл. О Об Р 7/38 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 445042, кл. 0 Об Р 7/38, 1973Тираик 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета,СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.