Вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) 01) 1) 6 06 Г 7/55 ТЕНИ ВУ вич,илецкийина полиЛенинског льство СС 1974. астотныетоГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Львовский ордена Летехнический институт им.комсомола(54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЪНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй счетчики, первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счет чика соединен с импульсным входом1-го элемента И первой группы,где 1-количество разрядов первого и второго счетчиков, потенциальный вход ко. .торого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика, выходы элементов И первой, и второй групп соеди-, нены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ,о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью рас" ширеиия функциональных воэможностей за счет воспроизведения функций вида4 Х1 Г ак хф)ьи =-е Ь - и снижения аппараЗ 1 Ь ф щ;турных затрат,в него дополнительно :введены реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвер" тый элементы ИЛИ, выход второго ,элемента ИЛИ соединен с первыми вхо:дами первого и, второго элементов И, ;выходы которых подключены соответственно к вычитающему и суммирукщему входам.реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом выЧитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым вхОдом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счет-, чика,.вход управления устройства соединен с установочным входом пер-. вого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы, импульсный вход которого подключен Е к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу. установки второго триггера, прямой выход кото- Я рого соединен со вторым входом треть его элемента И и с первым входом .четвертого элемента И, выход которого . подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента И; третьим входом третьего элемента И и первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход кото :рого соединен с информационным входом второго счетчика, выход первого элемента ИЛИ подключен кпервому входу шестого элемента И, выход ко рого соединен со вторым входом чет :вертого элемента ИЛИ,прямой выход первого триггера соединен со вторыми ,входами первого, четвертого и шестогоэлементов И и через формирователь импульса с управляющими входами пер вого и второго счетчиков, информационный вход устройства подклв)чен ко35 вторым входам вычитателя и пятогоэлемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сброса второго триггера, выход генератора опорной частоты подключен к третьему Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых систем управления, в качестве специализирован 5 ного вычислителя, входящего в состав устройств, автоматики, управления и контроля.Известно частотно-импульсное устройство для возведения в степень, 10 содержащее двоичный делитель, схему выделения периода, схему управления, умножитель, два реверсивных счетчика схемы И и ИЛИ, счетчик степени, ключи. набора возводимой степени 1.Недостатком устройства является его сложность и невозможность воспроизведения функции вида ц = к хаЬНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому вычислитель" ному устройству является устройство для воспроизведения степенной зависимости у=х с цифровым регулируемым показателем, содержащее информационный вход, первый, второй, третий, четвертый,и пятый счетчики, регистр управляющего кода, схему сравнения кодов, первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, счетчик-делитель.Однако известное устройство воспроизводит только функции с целочисленным показателем степени,и не воспроизводит Функции вида К недостаткам этого устройстваотносятся также большие аппаратурныезатраты.40Целью изобретения является расши-. рение функциональных возможностей за счет воспроизведения Функций вида в=к х и.еоЬ - и снижение аппааЬ а хЬ ойдо 45 .ратурных затрат.;Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство, содержащее первый и второй счетчики, первую и вторую группы элементов Й, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счетчика соединен с импульс-,входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора. ным входом -го элемента И первой группы, где 1-количество разрядов первого и.второго счетчиков, потенциальный вход которого подключен к выходу старшего разряда второго счетчика, выходы элементов И первой . й второй групп соединены соответственно со входами первого и второго элементов ИЛИ, введены дополнительно реверсивный счетчик, формирователь импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно ,к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, вход управления устройства соединен с установочным входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого соединен с потенциальным входом 1"го элемента И второй группы, импульсный вход которого лодключен к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с установочным входом второго счетчи" ка, выход переполнения которого подключен к входу установки второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым входом второго элемента И, третьим входом третьего элемента Й и первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом(б111 О кончате ммами ч= .е.х. (45ство работа- , Й это же время управляющлом с выхода триггера 18 натриггеры коммутатора 26 передается стчик 3, счет- .группы входов 27 код числаулевом сос" коммутатора управляют двоичножителем частоты, состоящимследователь- чика 4,группы элементов 7 ивход 1 через ИЛИ 9.ЛИ 11, по- Приращение 3 импульсной пой вход счет- вательности упоступайицей ная на вход 55 ный вход счетчика 4, вызывает(Фд-коэффи- выходе элемента 9 приращение дв 4 и 5) импульсной послецовательности им сигнавыходы первой а .Выходы ным умиз счет- элемента ледочетна 1У 1 а, р,60 количество разрядов (выходов)коммутатора. где н 11 а 2 , причем второго счетчика, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера соединен со втор ми 5 входами первого, четвертого и шестого элементов И и через Формирователь импульса с управлякщими входами первого и второго счетчиков, информационный вход устройства подключен ко вторым входам вычитателя и пятого элемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сбросавторого триггера, выход генератора опорной частоты подключен к третье му входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора.На фиг. 1 представлена структур ная схема вычислительного устройства1 на фиг. 2 - структурная схема вычи- тателя.Вычислительное устройство содержит информационный вход 1 устройства, 25 управляющий вход 2 устройства, реверсивный счетчик 3, первый и второй счетчики 4 и 5, первую и вторую группы элементов И б и 7, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 8-11, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 12 - 17, первый и второй триггеры 18 и 19, вычитатель 20 с вторым 21 и первым входами 22 и выходом 23, 35 генератор опорной частоты 24, формирователь 25 импульса, коммутатор 26 с первой и второй группами входов 27 и 28, установочные входы второго счетчика 2940Вычитатель ( фи г. 2) содержит 1) -триггер 30 и элемент ИЛИ 31.абота импульсного вычитателя поясняется временными диагра (фиг. 2) .Вычислительное устрой ет следующим образом.В начальном состоянии 18 и 19, реверсивный сче чики 4 и 5 находятся в н тоянии,Импульсная входная по ность Х, поступающая на элемент И 16 и элемент И ступает на инФормационны чика 5. После поступлени ,устройства п) импульсов диент пересчета счетчико ;счетчик 5 вновь обнуляется, на выход переполнения счетчика 5 поступает импульс переполнения, который устанавливает триггер 19 в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 19 разрешает прохождение импульсов через элемент И 14 и элементИЛИ 10, на информационный вход счет чика 4. В счетчике 5 формируетсятекущее значение числа Х, , котороес учетом пропуска первых Эимпульсовсвязано с входной импульсной последовательностью Х следукщим соотношением Х,=Х-Ь, . (1)Счетчик 5 разрядными выходами управляет двоичным умножителем часто. ты, состоящим из счетчика 4, группы элементов И б и элемента ИЛИ 8.ПриращениеЗЧ импульсной последовательности у, поступающей на счетный вход счетчика 4 с вы 5 сода 23 вычитателя 20 через элемент И 14 и элемент ИЛИ 10, вызывает на выходе элемента ИЛИ 10 приращениедг импульс.ной последовательности й= ЧХл (2)Однако приращением импульсной последовательности у определяется разностью приращений д х и 3 Е импульсных последовательностей Х и 2 соответственноау:аХ -а . (3) Из выражений (2) и (3) Юо Ч 111 Хл Подставив в выражение ние Х из выражения (1), ЗЦ.- - ЗХ.(5)Проинтегрировав выражение (5) с учетом пределов интегрирования, получим текущее значение числа у в счетчике 4(20) 55 Импульсная последовательность Ч,через элемент И 13 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 3.Проинтегрировав выражение (8) и подставнв значение У из выражения (7),можно записать значение числа у, в реверсивном счетчике 3 По окойчании импульсной последовательности Х на управляющий вход 2 устройства поступает управляющий импульс, который устанавливает тРиггер 15 18 в единичное состояние. При переходе триггера 18 из нулевого в единичное состояние на выходе формирователя 25 импульса появляется короткий импульс, который обнуляет счетчик 4 и записывает в счетчик 5 с установочного входа 29 код числа и.После установки триггера 18 в единичное состояние управляющий сигнал на входе коммутатора 26 меняется и на выходах коммутатора 26 устанав ливается код числа 5, записанный на второй группе входов 28,Далее работа устройства происходит следующим образом.От генератора 24 импульсная последовательность у через элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 поступает на вход счетчика 4.Приращением импульсной последовательностивызывает на выходе 35 ,элемента ИЛИ 8 приращение оц имлульсйой последовательности ц, поступающей через элемент И 17 и элемент ИЛИ 11 на информационный вход счет" чика 5. 40На разрядных выходах счетчика 5 устанавливается управляющий код двоичного умножнтеля, состоящего из счетчика 4, группы элементов И 6 и элемента ИЛЙ 8.Приращение Зц равно Ой =, Чя (10)Проинтегрировав выражение (10) с учетом пределов интегрирования, получим текущее значение числа О в счетчике 51 Приращение 3 оимпульсной последовательности у одновременно вызывает приращениедч импульсной последователь. ности ч на выходе элемента ИЛИ 9 . Мчав , Зу (12) Ь Импульсная последовательность ) поступает через элемент И 12 на вычи-,.тающий вход реверсивного счетчика 3. 65При поступлении на вход реверсивного счетчика 3 количества импульсов, равного числу у, , зафиксированному ранее согласно выражению (9) в реверсивном счетчике 3, реверсивный счетчик 3 обнуляется и сигналом с выхода обнуления этого счетчика. триггер 19 устанавливается в нулевое состояние, которое запрещает дальнейшее поступление импульсной последовательности уот генератора 24 через элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 4, В этот момент процесс вычисления закончен.Окончательно проинтегрировав выражение (12) с учетом пределов интег. рирования, получим Найдем Ч из выражения (14) Ю 19Ь Ч 1 , (15)Подставив выражение (15) и (11)получимЮ Ч 10 и - = -- (16)Ъ Подставив в выражение (17) значение Ч, из выражения.(9), получим значение числа О, зафиксированное в счетчике 5 по окончании вычисления Поскольку числа Ио, во, а и Ъ -константы, то выражение (19) можнозаписать в следукцем виде: а/Ъгде К.поаВ счетчике 4 после окончания вычислений .фиксируется число Ч . С учетом выражений (15) и (9) можно записатьс Х"1 Ъ фо ф, (21) Таким образом, введение в составустройства укаэанных узлов н измене"ние связей позволяет вычислять функ 1 ции вида Ч= к х н 9=-аоЬ х и снищо жает аппаратурные затраты.Технико-экономические преимущества предлагаемого вычислительного устройства по сравнению с базовым обьектом, в качестве которого принят прототип, следующие. Во-первых, пред лагаемое вычислительное устройство реализует степенную функцию с любым показателем степени, в то время как базовый объект способен возводить только в целую степень. Во-вторых, помимо воспроизведения степенной функции, предлагаемое устройстводополнительно воспроизводит логарифмическую зависимость. В-третьих,уменьщаются аппаратурные затраты.Согласно расчету предлагаемое изобре-.тение позволяет уменьщить относитель-" но базового объекта себестоимость О на 12,8 за счет комплектующих. Вымок осов,Редактоеваьевев кав д.4 филиал ППП фПатентфф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 39/49 ВНИИПИ Госуд но делам и 113035, Москоставитель А.Шуляловехред А.Ач корректорй Тираж 699 Подписарственного комитета СССРзобретений и открытийва, Ж, Рауюская наб.,