Устройство для возведения в степень и извлечения корня

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А.В,К Лени Лени закова политех.ского(088.8)рское свидетел , С 06 Р 7/52 кое свидетель ,С 06 Г 7/38,ьство ССС1972,тво СССР1974 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Львовский орденанический институт им.комсомола(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯВ СТЕПЕНЬ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее реверсивный счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры, о т л и ч а ю щ е е с я чем, что, с цепью расширения области применения путем получения возможности воспроизведения степенных функций с любым дробным показателем степени, в него введены генератор фазовой опорной частоты, триггер, формирователь импульсов, сумматор-вычитатель, пять коммутаторов и счетчик, причем входы первой группы первого коммутатора соединены соответсвтвенно с входами первого коэффициента показателя степени устройства, входы второй группы первого коммутатора соединены соответственно с входами второго коэффициента показателя степени устройства, выходы первого коммутатора соединены соответственно с информационными1 ,входами первого накаппивающего сумматора, вход сброса которого соединен с входом сброса второго накапливающего сумматора, с входом установки в "1" счетчика и выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, с управляющими входами всех коммутаторов иуправляющим входом сумматора"вычитателя, первый и второй информационныевходы которого соединены соответст-.венно с выходами второго накапливающего сумматора и второго коммутатора,первый информационный вход которогосоединен с первым информационным входом третьего коммутатора и информационным входом устройства, второйинформационный вход второго коммутатора соединен с первым информационнымвходом четвертого коммутатора и выходом генератора опорной частоты,второй информационный вход третьегокоммутатора соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора и выходом сумматора-вычитателя,инверсные выходы счетчика соединены соответственно с информационными входами. второго накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с выходом четвертого коммутатора и с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом пятого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, вход которого соединен с входом сброса триггера, информационный вход которого соединен с входом задания режима устройст. ва, выход третьего коммутатора соединен с тактовым входом счетчика.ФИзобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительнойтехнике и может быть использовано вкачестве специализированного вычислителя, входящего в состав устройств 5автоматики, управления и контроля.Известно частотно-импульсное устройство для возведения в степень, содержащее двоичный делитель, схемувыделения периода, схему управления, 10умножитель, два реверсивных счетчика,схемы И и ИЛИ, счетчик степени и ключи набора возводимой степени И .Недостатками устройства являютсяего сложность и невозможность воспроизведения степенных функций с дробным показателем степени.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для возведения в степень 20и извлечения корня, содержащее реверсивный счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры 21.Однако известное устройство характеризуется сложностью, увеличением 25аппаратурных затрат с ростом показателя степени и невозможностью воспро"изведения степенных функций с любымдробным показателем степени.Цель изобретения - расширение об- З 0.ласти применения путем получения воз.можности воспроизведения степенныхфункций с любым дробным показателемстепени.1Поставленная цель достигается тем,З 5что в устройство для возведения встепень и извлечения корня, содержащее реверсивный счетчик, первый ивторой накапливающие сумматоры,введенный генератор опорной частоты, 40триггер, формирователь импульсов,сумматор-вычитатель, пять коммутаторов и счетчик, причем входы первойгруппы первого коммутатора соединенысоответственно с входами первого коэффициента показателя степени устройства, входы первой группы первого коммутатора соединены соответственнос входами второго коэффициента показателя степени устройства, выходы 50первого коммутатора соединены соответ.ственно с информационнычи входамипервого накапливающего сумматора,вход сброса которого соединен свходом сброса второго накапливающего сумматора, с входом установкив "1" счетчика и выходом формирователя импульсов, вход которого соедннен с выходом триггера, с управляющими входами всех коммутаторов и управляющим входом сумматоравычитателя, первый и второй информационные входы которого соединенысоответственно с выходами второгонакапливающего сумматора и второгокоммутатора, первый информационныйвход которого соединен с первыминформационным входом третьего коммутатора и информационным входомустройства, второй информационныйвход второго коммутатора соединенс первым информационным входом четвертого коммутатора и выходом генератора опорной частоты, второй информационный вход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора и выходом сумматора-вычитателя, инверсные выходы счетчикасоединены соответственно с информационными входами второго накапливающего сумматора, тактовый входкоторого соединен с выходом. четвертого коммутатора и с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом пятого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно ссуммирующим и вычитающим входамиреверсивного счетчика, выход которого соединен с входом сброса триггера, информационный вход которогосоединен с входом .задания режимаустройства, выход третьего коммутатора соединен с тактовым входом счет.чика. Яа фиг, 1 показана структурная схема устройства для возведения в степень и извлечения корня; на фиг. 2 - один из возможных вариантов реализации, сумматора-вычитателя; нафиг;3 и 4- структурные схемы коммутаторов.Устройство для возведения в степень и извлечения корня (фиг. 1) содержит информационный вход 1, вход 2 задания режима устройства, накапливающие. сумматоры 3 и 4, счетчик 5, ревврсивный. счетчик 6, генератор 7 опорной частоты, формирователь 8 импульсов, триггер 9, сумматор-вычитатель 10 с информационньии входами 11 и 12, управляющим входом 13 и .выходом 14, коммутатор 15 с входом 16, управляющим входом3 108417 и выходами 18 и 19, коммутаторы20-22 с входами 23-24, 25-26, 27-28,управляющими входами 29-31 и выхо"дами 32-34 соответственно и коммутатор 35 с группами 36 н 37.Сумматор-вычитатель 10 (фиг.2)содержит триггер 38, элементы 39и 40 задержки, элементы И 41-43,элементы НЕ 44 и элемент ИЛИ 45,Коммутатор 15 (фиг.3) содержит 10элемент НЕ 46 и элементы И 47 и 48.Коммутаторы 20-22 (фиг,4) содержат элемент НЕ 49 и элементы И 50и 51 и элемент ИЛИ 52.Сумматор-вычитатель 10 (фиг.2) 15работает следующим образом,В исходном положении триггер 38в единичном, состоянии, или же онустанавливается в него первым импульсом с входа 12. В.режиме суммирования на управляющем входе 13 -нулевой потенциал, на выходе элемент НЕ 44 - единичный, Импульсные.последовательности с входов 12 и11 через элементы И 43 и 42 соответственно поступают на элемент ИЛИ 45.Элемент, 39 задержки исключает возможность наложения импульсов, поступающих иа входы 12 и 11. В режиме, вычитания на управляющем вхо- ЗОде 13 единичный потенциал, а на выходе элемента НЕ 44 - нулевой. Импульсная последовательность с входа12 через элементы И 43 и ИЛИ 45проходит на выход 14. При поступлении импульса на вход 11 триггер38 устанавливается в нулевое состояние, запрещая прохождение очередного импульса с входа 12. через элемент И 43. Этот импульс вновь уста- Юновит триггер 38 в единичное состояние, которое повторится на выходеэлемента ". 40 задержки через некоторое время, уже по окончании им,пульса на входе 12. Таким образом, 45из импульсной последовательности,поступающей на вход 12, вычитаетсяодин импульс..Работа коммутаторов 15 и 21-22показана на фиг, 3 и 4 соответствен-но.Устройство для возведения в степень и извлечения корня (фиг 1)работает следующим образом.В исходном состоянии накапливающие сумматоры 3 и 4, триггер 9 находятся в нулевом состоянии, счетчик5 - в единичном (т.е. на его инверс Йу = дх + Йг Приращение Йг определяется приращением йу:(2) Йг фду Реюив совместно выражения (1) и (2), запишем значение числа , которое соответствует копичеству импульсов, поступивших на вход накапливающего сумматора 3:(3) у = ш 1 пх Импульсы импульсной последователь- костипоступают также на тактовый вход накапливающего сумматора 4. Каждый импульс переносит в накапливающий сумматор.4 число О, установленное коммутатором 35 на его входах, и суммирует это число с предыдущим, за 790 4ных выходах нулевые потенциалы), на выходах коммутатора 35 нулевым потенциалом на управляющем входе установлен код числа О с группы. входов 36.Импульсная последовательность х с входа 1 через коммутатор 21 поступает на вход счетчика 5. Каждый импульс последовательности , по" ступающей на тактовый вход накапливающего сумматора 3, переносит число в - х (где в - коэффициент пересчета счетчика 5), формирующееся на инверсных выходах счетчика 5,в накапливающий сумматор 3, гдеэто число складывается с предыдущим значением кода в накапливающемсумматоре 3. В случае, если суммарное значение числа, записанного внакапливающий сумматор 3, превыситего .емкость а, то произойдет егопереполнение и на выходе накапливающего сумматора 3 появится импульс, :,который через сумматор-вычитатель10, работающий в это время в режимесуммирования, и через коммутатор 20вновь поступит на тактовый вход накапливающего сумматора 3.Приращение ду импульсной последовательности у на выходе сумматоравичитателя 10.и на входе накапливающего сумматора 3 будет определять.ся приращением Йх и дг импульсныхпоследовательностей М на входе и 2; на выходе накапливающего сумматора 3Таким образом, введение в состав устройства вышеуказанных узлов и изменение связей позволяет дополнительно воспроизводить степенные функции с любым дробным показателем степени и приводит к значительному упрощению устройства. С учетом того, что на инверсных выходах счетчика 5 формируется дополнительный код числа импульсов Ч можно записать зависимость между приращениями йи и Йу 55йп = 1 уг (7) писанным в накапливающем сумматоре 4,кодом. Если суммарное значение превысит в (где уи, - емкость сумматора 4), то произойдет его переполнение и на выходе появится импульс,который через коммутатор 15 поступит в реверсивный счетчик 6, Количество импульсов , с выхода накапливающего сумматора 4 поступившее на суммирующий вход реверсивного счетчика б, равно аш 1 С учетом выражения (3) По окончании входной импульсной последовательности х на вход 2 по ступает управляющий импульс, коорый устанавливает триггер 9 в единичное состояние. При переходе потенциала на выходе триггера 9 из нулевого в единичное состояние на выходе фор- г 5 мирователя 8 импульсов появляется короткий импульс, который обнуляет накапливающие сумматоры 3 и 4 и устанавливает в единичное состояние счетчик 5. Единичным потенциалом 30 на управляющем входе коммутатора 35 на его выходах устанавливается код числа О с группы входов 37.Далее от генератора 7 импульсная последовательность у через комму 2татор 20 поступает на тактовые входы накапливающих сумматоров 3 и 4 через коммутатор 22 на вход 12 сумматора-вычитателя 10, работающего теперь в режиме вычитания, 40Приращение Ач импульсной последовательности Ч на выходе 14 сумматоравычитатепя 10 определяется разностью приращений Луг импульсной последовательности у 2 и Йи импульсной 45 последовательности Ина выходе накапливающего сумматора 3, которая вызвана приращением йу 2. Решая совместно уравнения (6)и (7) с учетом пределов измененияпеременных г и Ч, получим значениечисла Ч, сформированного в счетчике5:31 вЧ= У1 Импульсная последовательность уг, поступая на тактовый вход накапливающего сумматора 4, каждым своим импульсом переписывает в него код числа 1, устайовленный на входах накапливающего сумматора 4, и суммирует этот код с предыдущим значением кода, записанным в накапливающем сумматоре 4. Если суммарное значение превысит Ф , то произойдет переполнение накапливающего сумматора и на его выходе появится импульс. Из этих импульсов образуется импульсная последовательность. Она связана с импульсной последовательностью следующим соотношением:ЬР = Уг. (9) Импульсная последовательностьчерез коммутатор 15 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 6. При достижении импульсной последовательностью Р значения у реверсивный счетчик б обнулится и импульсом со своего выхода обнуления устандвит триггер 9 в нулевое состояние, которое запретит дальнейшее прохождение импульсной последовательности у 2 через коммутаторы 20 и 22. В этот момент работа устройства останавливается. Учитывая равенство 1 и, а также выражение (9), можно записать ЬУ = - У (10)1Решая совместно уравнения (5), (8) и (10), запишем число , зафиксированное в счетчике 5 по окончании работы устройства1084790 Составитель Л. МедведевТехред А.Ач орректор М. Шаро едактор А. Коз одписно 144 Тирак 699НИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раувская н ака 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная,