Устройство для определения центра массы плоской фигуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 А 1 15 36 ИОАН РЕТЕН ДЕТЕПЬСТВ ГОСПОДА СТВЕННЦй КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Научно-исследовательский институт прикладных фиэических проблемим. А.Н.Севченко(56) Авторское свидетельство СССРФ 877559, кл. О 06 Р 15/36, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 830401, кл. С 06 Р 15/36, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯЦЕНТРА МАССЫ ПЛОСКОЙ ФИГУРЫ(57) Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов, определяют вэве-шенную сумму отсчетов входного сигнала и осуществляет ее нормировку насумму отсчетов. Цель иэобретенияувеличение быстродействия. Устройство содержит кольцевые счетчики, регистры, элементы логики, блок памяти,коммутаторы. 1 ил.1249541 динены и подключены к выходу 4 синхронизатора 7 устройства.Выход нулевого разряда регистра 9подключен к входам сброса регистра 12и счетчика 23, а выход (и) -го разряда подключен к второму входу элемента И 22, первый вход которогообъединен с единичным входом триггера (7, а выход подключен к входууправления коммутатора 19 и счетному входу счетчика 23. Выходы триггеров 17 и 18 подключены соответственно к второму и третьему входамэлемента ИЛИ-НЕ 21, выходом подклю ченного к управляющему входу приемакода счетчика 23.Сумматор 15 осуществляет сложениедвоичных чисел по модулю 2 , гдеЬ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов различного назначения для формирования вероятностных карак теристик случайных процессов, в част ности для определения центра массы плоских фигур.Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства. 1 ОНа чертеже представлена структурная схема устройства. 20 где Ь, - разрядность отсчетов вхбд=ного сигнала, через 1 х.обозначается наименьшее целое число, не меньшее х, В соответствии сэтим коммутаторы 11 и 19 содержатпо Ь двухканальных мультиплексоров,а разрядность регистров 10 и 12 исчетчика 23 составляет Ь битУправляющий блок коммутатора 11подключен к выходу 5 синхронизатора,первый информационный вход коммутатора 11 объединен с вторым входомблока 20 умножения и подключен к выходу счетчика 23, Второй информационный вход коммутатора 11 объединен свходом блока 16 памяти и подключен квыходу регистра 12, вход управленияприемом кода которого объединен спервым входом элемента ИЛИ-НЕ 21 и 40подключен к выходу 6 синхронизатора,1выход коммутатора 11 подключен квторому входу сумматора 15, первымвходом подключенного .к выходу входного регистра 10, Первый информационный вход коммутатора 19 объединенс информационным входом регистра 12и подключен к прямому выходу сумматора 15, Второй информационный входподключен к инверсному выходу сумматора 15, а выход - к информационному входу счетчика 23.Блок 16 памяти обладает емкостью2 2 слов разрядностью Ь = (Ьз +Ь -1)бит, В память по адресу В е 1,2.55 2 " -1 записывается константа Устройство содержит установочный вход, информационный вход, причем работа устройства обеспечивается сигналами управления: установки 1, сдвигом,2, тактом 3, записью 4, суммированием 5, переписью 6, поступающими соответственно с одноименных выходов синхронизатора 7; вход 8 константы коррекции устройства, И-разрядный сдвиговый регистр 9, где Н - число отсчетов входного сигнала (для определенности М полагается нечетным), входной регистр 10, первый коммутатор 11, регистр. 12 суммы отсчетов входного сигнала, первый 13 и второй 14 кольцевые счетчики, первый сумматор 15, блок 16 памяти, первый 17 и второй 18 триггеры, второй коммутатор 19, блок 20 умножения, элемент ИЛИ-НЕ 21, элемент ИЛИ 22, счетчик 23, второй сумматор 24 и выход 25 устройства.. Счетчики 13 и 14 выполняют роль элементов задержки по и+1 тактови 1(п=0- , через х 1 обозначается целая часть действительного числа х), В соответствии с этим их разрядность составляет (и+1) бит, Вход 1-го разряда (1 = 0,1 и) кольцевого счетчика 13 подключен к выходу 1-го разряда сдвигового регистра 9,. а вход (1 + 1)-го разряда кольцевого счетчика 14 подключен к .выходу (и+3+1)-го разряда сдвигового регистра 9. Выходы старшего разряда кольцевого счетчика 13 и младшего разряда кольцевого счетчика 14 подключены к единичным входам триггеров 17 и 18 соответственно, счетные входы счетчиков 13 и 14 объединены и подключены к выходу 3 синхронизатора, Управляющие входы приема кода счетчиков 13.и 14, входного регистра 10, нулевые входы триггеров 17 и 18 объе ь, = 1 од,1 п(п+1)(2 -1, гДе Ь 1)ОЦ, К(2 -1)/, с - це 1)олый положительный масштаб, разрядность которого составляет Ь бит, через х 1 обозначается ближайшее к х целое число, т.е. 124954 1ь-где Б 2- абсолютно наименьРший вычет, сравнимый с величинойБ 2по модулю В, Ц(В) - величина, определяемая соотношением (1). Подставляя (6) в (3), находим:х, если х( х ( х 1+1х, если х + - ( х(1 х1 Блок 20 умножения служит для получения произведения чисел иЬз множества -2 +1, -2 + 2 2 - 1 предЬставленных в дополнительном коде. Первый вход блока 20 подключен к выходу блока 16 памяти, а выход груп-, пы разрядов, начиная с (Ь -1)-го по (Ь .+Ь - 2)-ый соединен с первым входом второго сумматора 24 реализую 1Ь щего операцию сложения по модулю 2 ", где(2) где Б - положительный целый масштаб, х; - д-ый отсчет входного сигнала х,с о,)ь.-)1.Добавляя и вычитая в правой части (2) величину (и+1)Б., характеристику р можно представить в виде А Б7 - -В- + (п+1.) Б,(3))сЮВ =;Е: х;. (5) Согласно модифицированной, леммеЕвклида из теоремы делимости можнозаписать: Б 2= (Б 2/ + Я(В) В, (6) Второй вход второго сумматора 24 подключен к входу 8 константы коррекции, а выход является выходом 25 устройства.функция предлагаемого устройства для определения центра массы плоской фигуры заключается в вычислении ве- личины(соотношении не превосходит 1/2. Пре небрегая им получаем следующее рассчитанное соотношение для искомойхарактеристики: л А 0(В)(7) Устройство работает следующим образом.Обработка отсчетов отдельной реализации случайного процесса, несущего информацию о наблюдаемом объекте,.производится в два этапа. Первый этапзанимает Н циклов, д-ый из которыхсоответствует отсчету х.(1=1,2Е)при этом на каждом цикле в течение ЗО и+1 тактов выполняются однотипныедействия.Перед первым циклом в сдвиговыйрегистр 9 через установочный выход 1синхронизатора записывается код еди ницы, содержимое нулевого разряда регистра 9 ,= 1) подается на входысброса регистра 12 и счетчика 23,вследствие чего они обнуляются. Напервом такте первого цикла по сигна" 40 лу Г = 1, поступающему с выхода 4синхронизатора, во входной регистр 10через информационный вход устройствапринимается отсчет х, содержимые имладших и и старших разрядов регист" 45 ра 9 передаются соответственно в кольцевые счетчики 13 и 14, а триггеры 17и 18 обнуляютсяЗатем на первый ивторой информационные входы коммута- .тора 11 подаются соответственно со держимые счетчика 23 и регистра 12(в текущий момент нулевые), а навход управления выхода 5 синхронизатора подается сигнал Г = 1, благодаря чему на выходе коммутатора 11появляется содержимое регистра 12,которое поступает на второй входсумматора 15. На первый его вход свыхода регистра 10 подается отсчет(9) В конце каждого. такта по сигналу, подаваемому с выхода 3 синхронизатора на счетные входы кольцевых счетчиков 13 и 14, их содержимые сдвигаются соответственно на 1 бит влево и 1 бит вправо. Выдвинутые значения 4 1Ь и о старшего и младшего разрядов кольцевых счетчиков 13 и 14 поступают соответственно на единичные входы тоиггеров 17 и 18.На последующих и тактах цикла работы устройства описанные действия повторяются за исключением того, что, на выходы 4, 5 и б синхронизатора единичные сигналы не подаются (т.е. Г = Г = Г 4 = 0), Согласно изложенному в.ходе (+1)-го такта первого цикла (1 = 1,2и) на второй вход 5 12 х . В результате сумматор 15 получит величину х +,О, которая с первого прямого выхода сумматора 15 поступа. ет на первый информационный вход коммутатора 19 и записывается в регистр 12 по сигналу Г = 1 подаваемому на его управляющий вход выхода б синхронизатора. Обратный код величины х + 1 с второго (инверсного) выхода сумматора 15 поступает на второй информационный вход коммутатора 19, на вход управления которого подается сигнал вырабатываемый элементом И 22 повходным величинам Ь и 6 , поступающим соответственно с выходов и-горазряда кольцевого счетчика 13 и(и)-го разряда сдвипового регистра 9. На данном такте Г = О, поэтому на выходе коммутатора 19 появляется величина, поданная на его информационный вход, Сформированный навыходе коммутатора 19 код поступаетна информационный вход счетчика 23,однако в него записан не будет, таккак на управляющий вход приема кодасчетчика 23 с выхода элемента ИЛИНЕ 21 подается сигнал принимающий нулевое значение, в силу того, что на первый вход элемента. ИЛИ-НЕ 21 с шестого выхода синхрони затора подан сигнал Г = 1 (Г и Г" - содержимое триггеров 17 и 18 со ответственно). Ьсумматора 15 через первый информационный вход коммутатора 11 поступит содержимое счетчика 23, т.е. величина Ц)х . Складывая содержимоех, входного регистра 10 и число(1-1)х , сумматор 15 получит величину Зх, которая через первый информационный вход коммутатора 19 передается в счетчик 23. На вход уп- О равления коммутатором 19 и управляющий вход приема кода счетчика 23в рассматриваемом такте соответственно поступают сигналы: Г = О,Г = 1. Таким образом, по окончании 5 первого цикла в регистре 2 сформируется код числа х а в счетчике 23 - код числа пх.В конце каждого цикла по сигналу Г = 1, подаваемому с выхода 2 20 синхронизатора, содержимое сдвигового регистра 9 сдвигается на 1 битвлево, и затем начинается очереднойцикл, в течение которого выполняются описанные действия устройства.25 На первом такте -го цикла (х= 2,3,и) сумматор 15 получает сумму первыхотсчетов входного сигнала:,Е.х и она записывается в ре 0гистр 2, а по окончании (и+2)-готакта х-го цикла в. счетчике 23 будетполучена взвешенная сумма х отсчетов сигнала;,Е.(и+1)хв, На первом6=1такте -го цикла ( = 1,2п) вкольцевом счетчике 13 единица будетзаписана в (х)-ом разряде. Поэтомупо истечении (и+2) также единица свыхода старшего разряда кольцевогосчетчика 13 поступит на единичный 40вход триггера 17, вследствие чего навсех последующих тактах цикла выходной сигнал Г элемента,ИЛИ-НЕ 21ьпринимает нулевое значение (9), Этоприводит к блокировке записи информации в счетчик 23, т,е, указанные такты -го цикла являются холостыми,Во втором такте и-го цикла на первый и второй вход элемента и 22 поступают единичные сигналы ( =6 =1),благодаря чему на управляющий входкоммутатора 19 и счетный вход счетчика 23 будет подан сигнал Г5(8) . В результате в счетчик 23 черезвторой информационный вход коммутатора 19 поступит обратный код величины - Е (п-+)х Формируемой в= 1данном такте на инверсном выходе7 1249541 сумматора 15. После добавления едини- с цы в счетчик 23 сформируется дополв нительный код первого слагаемого со- но отношения (4). По окончании М-гом цикла работы устройства в регистре 12 5 не будет получена величина В (5), а вге счетчике 23 - дополнительный код ве- Ра личины А (4), при этом в ходе и по- о следних циклов необходимая последо- с вательнссть сигналов управления за не писью информации в счетчик 23 выра- ря батывается при помощи кольцевогоот счетчика 14 и триггера 18, вт 15 После вычисления величины А и Впредлагаемым устройством может бытьначата обработка отсчетов новой реализации исследуемого процесса, Одновременно с этим устройством реализуется второй этап процедуры формирования характеристики р (7) длятекущей реализации процесса, С этойцелью величина В с выхода регистра 12подается на адресный вход блока 16памяти, откуда по адресу В считывается двоичный код константы Я(В) (1),который с выхода блока 16 поступаетна первый вход блока 20 умножения,а на второй его вход с выхода счетчика 23 подается дополнительный кодчисла А. Блок 20 умножения находитпроизведение А Я(В) и его старшаяА ЯЙ)часть (целая часть дроби ---- )поступает на первый вход сумматора 24,35на второй вход 8 которого подаетсяконстанта (и+1) Я. Складывая входныевеличины сумматор 24 определяет искомую характеристику (7), Код велилчины р снимается с выхода 25 устройства и на этом процесс обработки.текущей реализации исходного процессазаканчивается.Предлагаемое устройство определяетвзвешенную сумму отсчетов, входного 45сигнала и осуществляет ее нормировку,на сумму отсчетов, при этом обеспечивается возможность совмещенияво времени обработки смежных реали-заций исследуемого случайного про- . 50цесса,Формула изобретения55Устройство для определения центрамассы плоской фигуры, содержащеевходной регистр, первый кольцевой,8четчик, первый сумматор, первымходом подключенный к выходу входго регистра, первый триггер и эле-.ент И, первый вход которого объедин с единичным входом первого тригра и подключен к выходу старшегозряда первого кольцевого счетчика,т л и ч а ю щ е е с я тем, что,целью увеличения быстродействия вго введены синхронизатор, М-раздный сдвиговый регистр (И - числосчетов входного сигнала), первый иорой коммутаторы, регистр суммы отсчетов входного сигнала, второй 11, кольцевой счетчик, блок памяти, второй триггер, блок умножения, элемент ИЛИ-НЕ, счетчик и второй сумма- тор, при этом входы и младших разря- - дов первого кольцевого счетчика (и - целая часть величины М/2) подключены к выходам одноименных разрядов Н- разрядного сдвигового регистра, вхо" ды п старших разрядов второго кольцевого счетчика подключены соответственно к выходам и старших разрядов сдвигового регистра, а выход младшего разряда второго кольцевого счетчика подключен к единичному входу второго триггера, первый информационный вход первого коммутатора объединен с вторым входом блока умноже" ния и подключен к выходу счетчика, второй информационный вход первого коммутатора объединен с входом блока памяти и подключен к выходу регистра суммы отсчетов входного сигнала, а выход соединен с вторым входом пер" вого сумматора, первый информационный вход второго коммутатора объединен с входом регистра суммы отсчетов входного сигнала и подключен к прямому выходу первого сумматора, второй информационный вход второго коммутатора подключен к инверсному выходу первого сумматора, а выхОд - к информационному входу счетчика, счет- ный вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора и подключен к выходу элемента И, первый вход блока умножения подключен к выходу блока памяти, а выход - к первому входу второго сумматора, выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к второму и третьему входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу управления приемом кода счетчика, второй вход элемента И подключен к выТираж б 71Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. ака исное оиэводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная 9,ходу (и)-го разряда И-разрядного сдвигового регистра, информационный вход и вход управления сдвигом которого подключены соответственно к первому и второму выходам синхронизатора, выход нулевого разряда И- разрядного сдвигового регистра подключен к входам сброса регистра суммы отсчетов входного сигнала и счетчика, счетные входы кольцевых счет О чиков объединены и подключены к третьему выходу синхронизатора, информационный вход входного регистра является информационным входом .устройства, .входы управления приемом 15 кода входного регистра, первого ивторого кольцевых счетчиков, нулевыевходы триггеров объединены и подключены к четвертому выходу синхронизатора устройства, управляющий входпервого коммутатора подключен к пятому выходу синхронизатора, вход управления приемом кода регистра суммыотсчетов входного сигнала и первыйвход элемента ИЛИ-НЕ объединены иподключены к шестому выходу синхронизатора, второй вход и выход второго сумматора являются соответственновходом задания константы коррекциии выходом устройства,