Устройство для суммирования одноразрядных приращений

( вею Ф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л РОВАН ТРОИСТВО ДЛЯРЯДНЫХ ПРИРАЩЕобретение преования в решах иитегрирующирядными прира(54) У ОДНОРА (57) И исполь цифров однора назначено длящих модуляхх структур сениями, Целью УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССР11 1015571, кл, С 06 Г 7/49, 1983,Отчет по НИР "Разработка однородной цифровой интегрирующей структурына основе цифрового решающего модулядля реализации решающей части системы автоматического регулирования",Инв. В Б 309218, Кн, 1, Таганрог,1973, с, 93-101,изобретения является расширениефункциональных возможностей за счетобеспечения одновременного суммирования нескольких одноразрядных приращений с разными порядками без предварительного выравнивания порядков,что значительно упрощает программирование задачи и в 1,5-2 раза сокращает время начального масштабированиязадачи, поскольку устраняется необ"ходимость в выравнивании порядковвходных одноразрядных приращений итем самым в проведении расчетов масштабных коэффициентов при начальноммасштабировании. Поставленная цельдостигается введением счетчика помодулю К, группы регистров, группыблоков сравнения, группы трехвходовых элементов И, двух групп элементов задержки, второго элемента НЕ,третьего, четвертого и пятого элементов И, двух элементов ИЛИ, триггера и второго элемента задержки,1 илИзобретение относится к вычислительной технике и предназначена дляиспользования в решающих модуляхцифровых интегрирующих структур (11 ИС)с одноразрядными приращениями,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетобеспечения возможности одновременного суммирования нескольких одноразрядных приращений с. разными порядками,На чертеже представлена функциональная схема устройства для суммирования одноразрядных приращений.Устройство для суммирования одноразрядных приращений содержит результирующий одноразрядный сумматор 1, первый элемент задержки 2,первый элемент И 3, второй элементИ 4, счетчик 5 па модули К, группублоков сравнения 6, группу регистров 7, группу управляющих элементов И 8, группу элементов И 9 положительных приращений, группу элементов И О отрицательных приращений,первую группу одноразрядных сумматоров 11, первую группу элементовзадержки 12, вторую группу одноразрядных сумматоров 13, вторую группуэлементов задержки 14, третий элемечт И 15, первый элемент НЕ 16четвертый элемент И 17, первый элемент ИЛИ 18, триггер 9, второй элемент ИЛИ 20, второй элемент задержки 21, пятый элемент И 22, второйэлемент НЕ 23, вход 24 разрешениярабаты устройства, тактирующийвход 25 устройства, вход 26 сбросаустройства, входы 27 начальных данных, входы 28 синхронизации данных,группу входов 29 положительных приращений, группу входов ЗО отрицательных приращений, вход 31 концаитерации устройстна, выход 32 результата суммирования устройства. Устройства для суммирования одноразрядных приращений работает следующим образом.Перед началом работы производится установка устройства для суммирова.ния одноразрядных приращений в исходное состояние, при этом соответствующий сигнал сброса через вход 26 устройства поступает .на вход установки нуля счетчика 5 по модулю К, на входы установки нуля регистров 7 группы, на первый вход первого элемента ИЛИ 18, а через последний - на нхад установки нулятриггера 19. В результате счетчик 5,регистры 7 группь 1 и триггер 19 устанавливаются н нулевое состоянне,Затем производится ввод масштабных коэффициентов, рассчитанных приначальном масштабировании задачидля каждого входного приращения всоответствии с масштабными соотна 10 шениями интегрирующих машии по формулеН 1=п-ш+шйугде Н 1; - значение масштабного коэффициента для 1-го входно 15 го приращения, определяющее номер разряда подынтегральной функции са стороны младших разрядов, скоторым суммируется 1-е20 одноразрядное нходнае приращение;и - количество числовых разрядов в регистре падынтег 5ральной функции ( без знаковых разрядов);ш - показатель степени двоичного порядка значения падынтегральной функции;шйу - показатель степени дноич 30 ного порядка 1-го входногоприращения.При этом значения масштабных коэффициентов НТ. поступают параллельными кодами через группу входов 27устройства на информационные входырегистров 7 группы и по импульсамсинхронизации данных, поступающимодновременно са значениями масштабных коэффициентов НТ через соатвет 40 сгнующие входы группы входов 28 последовательна на входы управления записью соответствующих регистров 7группы, заносятся в эти регистры 7группы (количества регистров 7 равночислу одновременно суммируемых входных приращений и на практике ранна 3 - 5).По сигналу разрешения работы,поступающему через вход 24, открывается второй элемент И 4, и на суммирующий вход счетчика 5 по модулю Кначинают поступать через открытыйэлемент И 4 с входа 25 тактирующиеимпульсы, изменяющие состояние счетчика 5 по модулю К от О до (К),где К - общее количество разрядов срегистра падынтегральнай функции,включающее числовые разряды (и ) и1251072 10 ззнаковые разряды (, ). При совпадении значения какого-либо масштабного коэффициента Н,1 , записанного в соответствующем регистре 1, со значением счетчика 5 по модулю К (счетчик срабатывает по заднему фронту входных тактирующих импульсов) на выходе соответствующего блока сравнения б группы появляется единичный сигнал длительностью в один такт, который открывает соответствующий трухвходовый элемент И 8 группы (на вторые входы элементов,И 8 группы поступает с входа 24 сигнал разрешения работы), и тактирующий импульс, 15 с входа 25 устройства проходит через элемент И 8 группы и поступает на первый вход соответствующего элемента И 9 группы элементов И положитель-. ных приращений и на пурвый вход со ответствующего элемента И 10 группы элементов И отрицательных приращений в качестве масштабного импульса 1-го одноразрядного входного приращения, соответствующего во времени (и-ш + 25 +шй, )-му разряду подынтегральной функции. На вторые входы элзмен" тов И 9 группы элементов И положительных приращений и элементов И 10 группы элементов И отрицательных приращений поступают импульсы с входов 29 и 30 устройства, представленные в тернарной системе кодирования, т.е. принимающие значения "+1", "0" и "-1" (положительные или отрицательные значения входных одноразрядных приращений соответст- венно). В результате поступающими на ,первые входы этих элементов И 9 и И 10 масштабными импульсами, вырабатываемыми отдельно для каждого входного одноразрядного приращения, производится приведение положительных и отрицательных значений соответствующих одноразрядных приращений к масштабу подынтегральной функции решающего модуля и преобразование их в последовательный код. Когда счетчик 5 по модулю К достигает значения (К), то вырабатываются все масштабные сигналы для всех одноразрядных входных приращений в первом цикле вычислений (на первом шаге решения) и в следующем такте счетчик 5 по модулю К переходит в состояние, равное нулю, и устройство начинает выработку масштабных сигналов для входных приращений следующего цикла вычислений, который для каждого входного приращения производится аналогично первому циклу вычислений, затем производится выработка масштабных сигналов для третьего цикла вычисления и т.д.Суммирование входных одноразряд" ных прирашений, представленных в тернарной системе кодирования, осуществляется раздельно для их положительных и отрицательных значений по двум идентичным каналам. Положи" тельные значения одноразрядных приращений поступают с входов 29 устройства на вторые входы соответствующих элементов И 9 группы элементов И положительных приращений. физически одноразрядные приращения в тернарной системе кодирования, т,е, принимающие значения "+1", "О" и "-1", представляют собой потенциалы, соответствующие "+1" или "-1", длительностью в одну итерацию или К тактов, где К - длина слова подынтегральной функции, включая знаковые и числовые разряды. Если положительное значение х-го входного- одноразрядного приращения равно единице, то на выходе 1-го элемента И 9 группы элементов И положительных приращений в момент времени, соответствующий масштабному импульсу -го одноразрядного приращения, появляется импульс длиной в один такт, т,е. положительное значение -го одноразрядного приращения подынтегральной функции приводится к масштабу подынтегральной функции и переведено в последовательный код. Суммирование последовательных кодов положительных значений одноразрядных приращений осуществляется параллельно-последовательным сумматором, состоящим из одноразрядных сумматоров 11 первой группы и элементов задержки 12 первой группы. С выхода суммы последнего (ш)-го одноразрядного сумматора 11 первой группы получившийся последовательный код суммы положительных значений входных одноразрядных приращений поступает на второй вход результи- рующего одноразрядного сумматора 1. Сумма отрицательных значений входных одноразрядных приращений образуется аналогично с помощью элементов И 1 О, одноразрядных сумматоров 13 второй группы и элементов задержки 14 второй группы. Для формирования оконча2 О 25 ЗО 35 4 О 45 5 О 55 тельной суммы положительных и отриф цательных значений одноразрядных приращений необходимо прямой ггоследовательный код суммы отрицательных значений одноразрядных приращений преобразовать в дополнительный код, что осуществляется следующим образом,Первая единица в последовательном коде суммы отрицательяьгх значений одноразрядных приращений, поступающая с выхода суммьг последнего (ш)- го одноразрядного сумматора 3 второй группьг, пройдя через открытый элемент И 15 (на второй вход этого элемента поступает единичный сигнал с нулевого выхода триггера 19, установленного в нулевое состояние при подготовке устройства к работе сигналом сброса с входа 2 б, а в процессе работы в конце каждой итерации - сигналом конца итерации, совпадающим по времени с последним тактовым импульсом йтерации и поступаюггггм, с входа 31 устройства через элемент ИЛИ 8), и поступает без изменения через элемент ИЛИ 20 на третий вход результирующего одноразрядного сумматора 1, а задержавшись на одинтакт на элементе задержки 21 эта единица поступает на единичный вход триггера 19 и перебрасывает его в ециничное состояние, Б результате триггер 19 закрывает элемент И 15 и открывает элемент И 17, и весьоставшийся последовательный код суммы отрицательных значений одноразРядных приращений поступает черезэлемент НЕ 1 б, через открытый элемент И 17 и через элемент ИЛИ 20 винверсном виде на третий вход результирующего одноразрядного сумматора 1, Образованный таким образом,цопопнительный код суммг отрицательнтгх значений одноразрядных приращений. поступающих с выхода элемента ИЛИ 20, просуммирует я на сумматоре 1 с суммой положительных значений одноразрядных приращений,поступающей с выхода суммы посггеднего (ш)-го одноразрядного сумматора 11 первой группы, и общая суммаодноразрядных приращений с выходасугыы результирующего одноразрядного сумматора 1 по потенциалу разрешения работы, поступающему с входа 24 устройства на второй вход первого элемента И 3, поступает на выход 32 результата суммирования устройства, Сигнал конца итерации, поступающий с входа 3 устройства через элемент НЕ 28 на вход элемен- та И 22, запрещает Аормирование переноса из старшего знакового разряда, сформированного на предыдущей итерации, в младший числовой разряд следующей итерации, а включенный в цепь переноса сумматора 1 однотактный элемент задержки 2 служит для образования поразрядного переноса при суммировании суммьг положительных значений одноразрядных приращений с суммой отрицательных значений этих приращений.Формула изобретенияУстройство для суммирования одноразрядных приращений, содержащее цва элемента И, группу элементов И положительных приращений, группу элементов И отрицательных приращений, первую группу одноразрядных сумматоров, вторую группу одноразрядных сумматоров, результирующий одноразрядный сумматор, элемент задержки, элемент НЕ, причем первый вход результирующего одноразрядного сумматора соединен с выходом элемента задержки, а выход суммы результирующего одноразрядного сумматора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с входом разрешения работы устройства, выход первого элемента И соединен с выходом результата устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения, возможности одновременного суммирования нескольких одноразрядньгх приращений с разными порядками, оно содержит счетчик по модулю К, группу регистров, группу блоков сравнения, группу управляющих элементов И, две группы элементов задержки, второй элемент НЕ,третий,четвертый и пятый элементыИ,два элемента ИЛИ, триггер и второй элемент задержки, причем выход второго элемента И соединен со счетным входом счет" чика по модулю К, выходы которого соединены с первыми входами блоков сравнения группы, вторые входы которых соединены с выходами всех регист 71251 ров группы, выходы блоков сравнения группы соединены соответственно с первыми входами управляющих элементов И группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов И положительных приращений группы и первыми входами элементов И отрицательных приращений группы, выход го элемента И положительных приращений группы ( 1=2, 3 ш, где ш - 1 О число входных одноразрядных приращений), соединен с первым входом -1)- го одноразрядного сумматора первой группы, выход переноса )-го одноразрядного сумматора первой группы сое динен через 1-й элемент задержки первой группы со вторым входом этого же сумматора, выход суммы -го (=1, 2 ш) одноразрядного сумматора первой группы соединен с третьим 20 входом (1+1)-го одноразрядного сумматора первой группы, третий вход первого одноразрядного сумматора первой группы соединен с выходом первого элемента И положительных прира щений группы, выход суммы последнего (ш)-го одноразрядного сумматора первой группы соединен с вторым входом результирующего одноразрядного сумматора, выход )-го элемента И от рицательных приращений группы (1= =2, 3 ш) соединен с первым входом (1-1)-го одноразрядного сумматора второй группы, выход переноса ,1-го одноразрядного сумматора второй группы соединен через )-й элемент задержки второй группы с вторым входом этого же сумматора, выход суммы -го одноразрядного сумматор.1 второй группы (х=1, 2 ш) соединен с третьим входом (+1)-го одноразрядного сумматора второй группы, третий вход первого одноразрядного сумматора второй группы соединен с выходом первого элемента И отрицательных 45 приращений группы, выход суммы последнего (ш)-го одноразрядного сумматора второй группы соединен с первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ соединен с50 07 2 8первым входам четвертого элемента И,выход первого элемента ИЛИ соединенс входом установки в 0 триггера,прямой выход которого соединен свторым входом четвертого элемента И,а инверсный выход триггера соединенс входом третьего элемента И, выходчетвертого элемента И соединен спервым входом второго элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с входомвторого элемента задержки, выход ко-.торого соединен с входом установкив "1" триггера, выход второго эле"мента ИЛИ соединен с третьим входомрезультирующего одноразрядного сумматора, выход переноса которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединенс выходом второго элемента НЕ, авыход пятого элемента И соединен свходом первого элемента задержки,первый вход второго элемента И ивторые входы управляющих элементов Игруппы соединены с входом разрешенияработы устройства, а второй входвторого элемента И и третьи входы.управляющих элементов И группы соединены с тактирующим входом устройства, вход установки нуля счетчикапо модулю К, вход установки нуля регистров группы и первый вход первогоэлемента ИЛИ соединены с входом сброса устройства, информационные входырегистров группы соединены с входами начальных данных устройства входы синхронизации регистров группысоединены с входами синхронизацииданных устройства, вторые входы -гоэлемента И положительных приращенийгруппы и -го элемента И отрицательных приращений. группы соединены соответственно с д-и входами из группвходов положительных и отрицательныхзначений одноразрядных приращенийустройства, второй вход первого элемента ИЛИ и вход второго элемента НЕсоединены с входом конца итерацииустройства,125 О/2Составитель Л, Чеканова Редактор Т. Митейко Техред О.Сопко Корректор И. Муска Заказ 441145 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4