Устройство для извлечения квадратного корня

(51)5 С 06 Г 7/552 ютир инИзобрететельной тех е относке и мож тся к ет бы испольдействуюлительн ст овано п строенииированннформа вь ена структурна фиг, 2 -вна разом. Сигнал, опреде вычислений, по вх на формирователь управления. Формияющии ду П 1 имп овате начало цикласк поступаетльсов блока 2ь 11 импучьГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Пензенский политехййческ ститут(72) В.Д.Байков, С.Н,Вашкевич,В.Н.Попов и ИЛ.Тишин53) 681,325(088.8)56) Авторское свидетельство СССР11 860066, кл. С Об Р 7/552, 1981,Оранский А.И. Аппаратные методыв цифровой вычислительной технике.Минск: Изд. БГУ им. В.И.Ленина, 197с. 119-123, рис. 5,11. щих специализ ых чис ых устройств и и ционно-измерительных систем.Цель изобретения - повышение быстродействия.На фиг. 1 представлная схема устройства,блок управления.Устройство содержит накапливающий сумматор 1, блок 2 управления, первый сумматор-вычитатель 3, первый и второй регистры 4 и 5 сдвига, второй сумматор-вычитатель 6, первую группу 7 элементов И, группу 8 элементов ИЛИ, вторую 9 и третью 10 группы элементов И, Блок 2 управления (Фиг. 2) содержит формирователь 11 импульсов, элементы 12 и 13 задержки, генера(54) УСТРОЙСТВО (Я ИЗВЛЕЧКНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационновычислительных систем. Целью изобре тения является увеличение быстродействия, Устройство для извлечения квадратного корня содержит три группы элементов И, группу элементов ИЛИ два сумматора-вычитателя, два регист ра сдвига, блок управления, накапливающий сумматор с соответствующими связями, 1 з.п. Ф-лы, 2 ил. тор 14 импульсов, элементы ИЛИ 15;и 33, регистр 34 сдвига,Алгоритм вычисления в предлагаемом устройстве основан на использовании зависимости(х+О, 25)=(х-О, 25) + (Я)вязывающей стороны прямоугольноготреугольника, Он может быть полученпутем поворота некоторого вектора ссоставляющими (х+0,25); 0 вокруг цера декартовых координат до тех пор,пока одна из его проекций не станетравной х,25, тогда другая проекциябудет ра -х.Устройство работает следующим об 156982/сов вырабатывает станда 1 тный импульскоторый поступает на седьмой выход блока 2 управления и обеспечивает обнуление накапливающих сумматора 1,з . сумматоров-вычитателей 3 и 6. Сигнал с выхода Формирователя 11 импульсов задерживается первым элементом 12 задержки на интервал времени, несколько превышающий дпительность импульса, Формируемого Формирователем 11 импульсов. Таким образом, импульс, появляющийся на выходе первого элемента 12 задержки, обеспечивает взведение пер=ного триггера 32 в единичное состояние, а также занесение исходной инФормации. Величина х+0,25 заносится в накапливающий сумматор-вычитатель 3, величина х-О, 25 - во второй регистр 5сдвига, а в первый регистр 4 сдвига 0заносится значение Н=2", где и " разрядность регистров. Кроме того, импульс с вьгода первого элемента 12 задержки поступает через первый элемент ИЛИ 15 на синхровход регистра 34 сдви га, обеспечивая запись единицы в егомладший разряд. Импульсы с. выхода генератора 14 импульсов начинают постуПать через открытый первый элементИ 23 на управляющий вход регистра 34сдвига, обеспечивая продвижение единицы по всем его разрядам. Первый изсигналов, Формируемый на первом входе регистра 34 сдвига, поступает науправляющий вход второго регистра 5сдвига и обеспечивает сдвиг величиных-О 25 на разряд влево с целью анализа ее очередного разряда.На втором сумматоре-вычитателе 6будет Форьироваться так называемаяоценочная функция Г, знак которой определяет порядок вычислений, При этомустройство работает следующим образом.Если старший разряд величины х,25равен единице, то импульс с второговыхода регистра 34 сдвига через открытый второй элемент И 24 и .третийэлемент КИ 17 поступает на десятыйвыход и через четвертый элемент ИЛИ13 - на одиннадцатый выход блока 2управления, Указанные сигналы обеспе-,чивают подсуммирование к содержимомувторого накапливающего сумчаторавычитателя 6 величины Нр поступающейчерез открытую первую группу элементов И /. Импульс с третьего выходарегистра 34 сдвига через открытый,осетий элемент И 25 поступает на восьмой выход и через четвертый элемент ИЛИ 18 - на одиннадцатый выход блока 2 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимомусумматора-вычитателя 6 удвоенной величины в накапливающем сумматоре 1,поступающей со сдвигом на разряд влево через третью группу элементов И 10и группу элементов ИЛИ 8. Импульс счетвертого выхода регистра 34 сдвигачерез открытый четвертый элемент И 26обеспечивает подсуммирование к содержимому накапливающего сумматора 1 величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига, Если старший разрядвеличины х,25 равен нулю, то второй,третий и четвертый элементы И 24, 25и 26 закрыты и указанные операции непроизводятся,Импульс с пятого выхода регистра34 сдвига через третий и четвертыйэлементы ИЛИ 17 и 18 поступает соответственно на десятый и одиннадцатыйвыходы блока 2 управления, обеспечивая подсуммирование к содержимому дополнительного накапливающего сумматора-вь 1 читателя 6 величины Н.Далее анализируется знак оценочнойФункции.Сигнал с шестого выхода регистра 34 сдвига через шестой элементЮИ 20 поступает на управляющий входвторого триггера 33, на информационный вход которого поступает сигнал свыхода старшего разряда сумматора-вычитателя 6, При этом второй триггер33,устанавливается в единичное состояние (Р 0) или в нулевое состояние(р 0),В случае, если Р О, то сигнал высокого уровня с инверсного выхода второго триггера 33 открывает седьмой и девятый элементы И 29 и 31. Импульс с шестого выхода регистра 34 сдвига через открытый седьмой элемент И 29 поступает на двенадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 19 - на девятый выход блока 2 управления, что обеспечивает вычитание из содержимого сумматора-вычитателя 6 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 3, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу 9 элементов И и группу 8 элементов ИЛИ. Импульс с седьмого выхода регистра 34 сдвига, поступая через открытый восьмой элемент И 30, инициирует операцию вычитания из содержимого первого сумматора-вычитателя 3 величины Н,девятый элемент И 31, инициирует операцию суммирования содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 3 и величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига.Импульс с десятого выхода регистра 34 сдвига осуществляет сдвиг на разряд содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 6 влево и первого регистра 4 сдвига вправо, т.е. Р=Р 2, Н=Н;2, Первый регистр 4 сдвига имеет один дополнительный младший разряд, Наличие единицы в этом разряде свидетельствует о равенстве Н=О, а следовательно, о завершении вычислений. При этом сигнал с младшего разряда первого регистра 4 сдвига поступает через второй элемент ИЛИ 16 на К-вход первого триггера 32, устанавливая его в нулевое состояние, На этом вычисления заканчиваются, а результат вычислений У=,Гх снимается с информационных выходов накаплиьающего сумматора-вычитателя 3.В противном случае (НФО) импульс с десятого выхода регистра 34 сдвига через второй элемент 13 задержки и первый элемент 1 ИИ 15 поступает на синхровход регистра 34 сдвига, обеспечивая запись единицы в его младший разряд. Далее весь основной цикл вычислений повторяется до получения равенства Н=О. Очевидно, что число таких циклов определяется и-разрядностью регистров и сумматоров. формула изобретения 1. Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее накапливающий сумматор, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами первого сумматора-вычитателя информационные входы первой и второй групп которого подключены к первому информационному входу устройства и инФормационному входу первого регистра сдвига соответственно, вход управления сдвига которого соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с входом управления сдвига второго регистра сдвига, отличающееся тем, что, с целью повьппення быстродействия, в него введены группа элементов ИЛИ,5 1569827 поступающей с первого регистра 4 сдвига.Если Г(О, то сигнал высокого уров ня с прямого выхода второго триггера 33 открывает пятый, шестой и восьмой элементы И 27, 28 и ЗО, Импульс с шестого выхода регистра 34 сдвига через седьмой элемент ИЛИ 21, открытый шес,той элемент И 28 и четвертый элемент ИЛИ 18 поступает на одиннадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 19 - на девятый выход блока 2 управления, Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому сумматора-вычитателя 6 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 3, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу 9 элементов И и группу 8 элементов ИЛИ. Импульс с седьмого вы хода регистра 34 сдвига, поступая через восьмой элемент . ИЛИ 22 и открытый девятый элемент И 31, инициирует операцию суммирования содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 3 и 25 величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига.Если после выполнения указанных операций знак оценочной функции Р оказывается отрицательным, то второй 3 О триггер 33 с появлением импульса с восьмого выхода регистра 34 сдвига на его управляющем входе устанавливается в единичное состояние. При этом открываются пятый, шестой и восьмой элементы И 27, 28 и 30. Импульс с восьмого выхода регистра 34 сдвига через открытый пятый элемент И 27, а также через третий и четвертый элементы ИЛИ 17 и 18 поступает соответст-,1 б венно на девятый и одиннадцатый выходы блока 2 управления, обеспечивая подсуьщирование к содержимому накапливающего сумматора-вычитателя 6 величины Н. Импульс с девятого выхода регистра 34 сдвига через седьмой элемент ИЛИ 21, открытый шестой элемент И 28 и четвертый элемент ИЛИ 18 поступает на одиннадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 19 на девятый выход 5 О блока 2 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому накапливающего сумматора-вычитателя 3 удвоенной величины, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу 9 элементов И и группу 8 элементов ИЛИ. Импульс с десятого выхода регистра 34 сдвига, поступая через восьмой элемент ИЛИ 22 и открытыйтри группы элементов И и второй сумматор-вьгчитатель, информационные входы первой и второй групп которого соединены с выходами соответственно эле:ментов 1. первои группы и элементову н5 ИЛИ группы, первые и вторые входы элементов ИЛИ группы подключены к выходам элементов И соответственно второй и третьей групп, первые входы элементов И которых соединены с выходами соответственно первого суммато" ра-вычитателя и накапливающего сумматора, информационные входы которого объединены с первыми входами элементов И первой группы и подключены к выходам первого регистра сдвига, информационный вход которого соединен с вторым инйормационным входом устройства, а выход младшего разряда подключен к первому входу блока управления шесток выход которого соединен с входами синхронизации первого сумматора-вьгчитателя, первого и второго регистров сдвига, инФормационный вход 25 которого соединен с третьим информационным входам устройства, а выход старшего разряда подключен к второму Входу блока управления, седьмой выход которого соединен с объединенными 3 О входами установки в "О" накапливающего сумматора, первого и второго сум= катаров-вычитателей, выход старшего (знакового) разряда последнего из которых подключен к третьему входу 35 блока управления, восьмой, девятьгй и десятый вьгходы которого соединены с втарьпгн входами элементов И соответственно третьей, второй и первойгрупп, а одиннадцатьй, двенадцатьпл ,ди четвертый выходы соединены с первыми входакл второго сумматора-вьгчитателя, выход первого сумматора-вычитателя соединен с выходом устройства.2, устройство по н, 1, о т л и - 45ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит Формирователь импульсов, первый и второй элементы задержки. генератор импульсов, с первогопо восьмой элементы ИЛИ первый и5 Овторой триггеры, с первого па девятыйэлементы И и регистр сдвига, входсинхронизации которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первыйвход которого объединен с 8-входом155первого триггера, подключен к выходупервого элемента задержки и являетсяшестым выходом блока, седьмой выходкоторого является выходом Формиравателя импульсов и соединен с входомпервога элемента задержки и первымвходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого является первым входомблока., а выход подключен к К-входупервого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход и выход которогосоединены соответственно с выходомгенератора сдвига, первый выход которого является пятым выходом блока,а второй подключен к первому входувторого элемента И, второй вход котЬрого соединен с вторым входом блокаи первыми входами третьего и четвертого элементов И,. вторые входы которых подключены соответственно к одноименным выходам регистра сдвига, пятый выход которого подключен к первому ьходу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходомвторого элемента И, третий вход подключен к объединенным первому входучетвертого элемента ИЛИ и выходу пятога элемента И, а выход являетсядесятым выходом блока и подключен квторому входу четвертого элементаИТЯ третий вход которого подключенк объединенньпл восьмому выходу блокаи выходу третьего элемента И, четвертый вход подключен к объединенным выходу шестого элемента И и первому входу пятого элемента ИЛИ, а выход является одиннадцатым выходом блока, первый выход которого соединен с выходомчетвертого элементаИ, адвенадцатый выход блока подключен к объединенным второму входу пятого элемента ИЛИ и выходуседьмого элемента И, первый вход которого соединен с первыми входами шестого иседьмого элементов ИЛИ и шестым выходом регистра. сдвига, седьмой выходкоторого подключен к первым входам.восьмых элементов ИЛИ и И, второй входпоследнего из которых соединен с вторым входом седьмого элемента И и инверсным выходом второго триггера,прямойвыход которого соединен с первыми входами шестого, девятого и пятого элементов И, второй вход которого соединен с вторым входом шестогоэлемента ИЛИ и восьмым выходом регистра сдвига, девятый выход которогоподключен к второму входу седьмогоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, десятый выход регистра сдвигасоединен с входом второго элемента за 15 б 9827 одержки, с вторым входом восьмого элемента ИЛИ и является четвертым выходом блока, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом пер 5 вого элемента ИЛИ, информационный вход второго триггера является третьим входом блока, а управляющий вход подключен к выходу шестого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента ИЛИ соединен с вторым входом девятого элемента И, выход которого, а также выходывосьмого элемента И и пятого элемента ИЛИ являются соответственно третьри, вторым и девятым выходами блока,вход формирователя импульсов являетсявходом "Пуск" блока.15 б 9827 Составитель В,БайковТехред М,Дидык Корректор О,Кравцова Редакт Зайцев Ти б при ГКНТ сное енного комите 113035, Москва роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 1450ВНИИПИ Государств Подл по изобретения