Вычислительное устройство цифровой интегрирующей структуры

Союз Ссеетскин Социааистическин РеспубликО П И С А Н Й Е гв,:.тд,гггИЗОБРЕТЕК ИЯ 61) Дополнительное к авт. свид.ву 2) Заявленб 25,1174 присоединением заяв 21) 2077428/1 8-24 6 3 1 Л)2 Государственный комитет,Совета Министров ССсР ао делам неооретеннй и открытий. ф, Гузик, Р. М, Крюков, А. Г, Плотникови В. Н. Максименко Таганрогский радиотехнический институт им, В, Д. Калмыкова(71) Заявит 54) ИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО ЦИФРОВО ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ СТРУКТУРЫИзвестны устройства, содержащие регистры мантисс приращений подынтегральной функ ции, первые входы которых соединены с шиной приращений подынтегральной функции,выходы - через комбинационный сумматор соединены с первым входом сумматора подынтегральной функции, второй вход которого соединен с выходомрегистра мантисс по,дынтегральной функции, первый вход которого соединен с шиной ввода начальник данных, выход сумматора подынтегральной функции соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом регистра мантисс переменной интегрирования, первый вход которого соединен с шиной приращений переменной интегрирования, выход блока умножения подключен к первому входу сумматора остатка интеграла, второй вход которого подключен к выходу регистра хранений остатка интетрала, выход - соединен со входами регистра хранения остатка интеграла и блока выделения гор фек Изобретение относится к вычислительнойтехнике. выходных приращений, подключенного к вгг;-.оду устройства.Однако при пользовании из,естггггггчислительными устройствами и цггггггогг;-,;ггг;интегрнруюшиг и маш гн, ги (ЦИМ)ными с приме.нением этих устройств,. кеобходимо проведение предварительного масгцтабнрования. Все величины, вводимые в ЦИМ сфиксированной запятой, а также голучаег пг,.ге 9 в процессе вычислений и передаваемь:,а лзодних устройств в другие, должньг переда -ваться в. определенных масштабах. 1 гроцессмасштабирования в таких ЦИггй тудоегток;требует значительного времени гтля попгс товки задачи к решению.Цель изобретения - повыпгенне точггостипои работе с фиксированной запятой и мнсазрядными прирагцениямн и повышение эфтивности использования устройства.9 Для этого и устройство введены блокиуправления масштабированием, нормализапгггг,приема и хранения обратного масшгабггтосигнала, изменения порядка выхоанглх при-.ращений, регистр порядков переменной г.:ггтег яб рирования, регистр порягпков ггодьггг,егральгг,тг5187 й функции и регистры порядков приращений подынтегральной функции, соединенные первыми входами с шиной приращений подынтегральной функции, вторые входы регистров мантисс приращений подынтегральной функции и регистров порядков приращений подынтегральной функции подключены к первому выходу блока управления масштабированием, третьи входы соединены соответственно с первыми выходамь регистров порядков приращений подынтеграль-ной функции, вторые выходы которых подклюВ чены к выходной шине обратного масштабного сигнала, третьи выходы - к первому входу блока .управления масштабированием и , выходу регистре порядков подынтегральной функции, первый вход регистра порядков по- ф дынтегральной функции соединен с шиной .ввода начальных данных, второй вход объединен со вторым входрм регистра мантисс подынтегральной функции и подключен ко второму выходу блока управления масштабиро- фф ванием, входы регистра порядков переменной интегрирования. соединены соответственно с шиной приращений переменной интеГрирования и с третьим выходом блока управления масштабированием, выходы - подключе-Зб ны соответственно ко второму входу регистра мантисс переменной интегрирования, ко второму входу блока управления масштабированием и к выходной шине обратного мас штабного сигнала, входы блока управления 49 масштабированием, начиная с третьего входа,соединены соответственно о первым выходом блока нормализации, с шиной ввода начальных данных, с выходом блока приеме и хранения обратного масштабного сигнала, 3 В а выходы, начиная с четвертого, соединены соответственно с первым входом блока. изменения порядка выходных приращений и с первым входом блока приема и хранения обратного масштабного сигнала, вход блока 4 нормализации соединен с выходом сумматора подынтегральной функции, второй выходс третьим входом регистра мантисс подынтегральной функции, второй вход блока приема и хранения обратного масштабного 45 сигнала соединен с входной шиной обратного масштабного сигнале, второй вход блоке изменения порядка выходных приращений сое- . динен с шиной ввода начальных данных вы" ход подключен к соответствующему входу 9блока выделения выходных приращений.Это позволяет .повысить точность вычис. лений и уменьшить время подготовки задачи к решению.Устройство обеспечивает режим автома- еа тического масштабирования, суть которого зшлюветса в том, что каждое вычислительвов устройство цифровой интегрирующей структуры вместе с выходными приращениями вырабатывает масштабные сигнзлыу которые 4 4характериэукл иэмвиени. ирядки исреч-нных, иэмеРений мжштабй Вырабя Гывявмых приращений и возможные или необходимые изменения масштабов приращений входных ;величин, Так как при решении конкретных ,задач все устройства связаны между собой в соответствии со схемой коммутации, то .изменение масштабов в одном устройстве эа;висит от возможности изменения масштабных ,соотношений в других, связанных с ним устройствах,Автоматическое масштабирование переменных в устройствах цифровой интегрирующей структуры осуществляется вытолнейием основных масштабных соотношений П+ Пд-П,=О,П, +о-к -Пу = Мр 0,где П - порядок подынтегрвльной функциифП- порядок приращений переменнойинтегрирования,Пй - порядок выходных приращений,Мр - количество сдвигов приращенийподынтеграпьной функции;ПД - порядок приращений подынтегральной функции;й - количество разрядов мантиссы подынтегрельной функции;К - количество разрядов приращенийподынтегральной функции,На чертеже представлена схема устройства, которое содержит блок 1 приращенийподыйтегральной функции, блок 2 выделениивыходных приращений, сумматор 3 подынтегральной функции, блок 4 нормализации, блок5; умножениясумматор 8 остатка интеграла блок 7 управления масштабированием,блок 8 хранения подынтегральной функции,регистр 9 хранения остатка интеграла, блок10 приращений переменной интегрирования,блок 11 приема и хранения обратного масштабного сигнала, блок 12 изменения порядка выходных приращений, шину 13 выходныхприращений, шину 14 приращений подынтегральной функции, шину 15 приращений переменной интегрирования, входную шину 16 обратного масштабного сигнала, выходную шину17 обратного масштабного сигнала, шину18 ввода начальных данных,И состав блока 1 входят регистры 19+19мантисс приращений подынтегральной функции,регистры 2 ф.20 порядков приращений подын 3тегральной функции и комбинационный сумма,тор 21, блок 10 включает регистр 22 порядков переменной интегрирования и регистр 23мантисс переменной интегрирования, блок 8содержит регистр 24 мантисс подынтеграль,ной функции и регистр 25 порядка подынтегральиой функции,511 1 р 111111111 1)кФ) 1;би/ь иа ти 1111/1111 т/1 )улх ВО Вф)ецйеш этапа Первый оган Ввод. По шине 18 ввода начальных данных и блок 8 хранения подынтегральной функции заносится мантисса и порядок /Пу/ начального значения иодынтегральной функции, а в блок 12 изменения порядка выход.ных приращений - порядок выходных прира- ; щений.После окончания ввода по шине 18 на вход блока 7 поступает сигнал окончания ввода. Блок 7 управлении масштабированием выдает в блок 1 приращений подынтегральной функции сигнал /И - к/ и в блок 8 сиг нал разрешающий передачу значения порядка в блок 1, Начальные значения порядков входных приращений определяются по формуле: с 8 М -и-к - П рг Ц После "а" шагов происходит стабилизация порядков и числовой информации, При стабилизации работают все блоки автоматического масштабирования и полностью осуществляется автоматическое масштабирование.Третий этап - решение задачи с заданным шагом1 =2Устройство осуществляет преобразование ф информации, представленной в вице квантованных приращений, в соответствии с раэностной системой уравнения,Процесс автоматического масштабирования заключается в обработке масштабных сигнаф лов, изменении порядков подынтегральной функции П/1, выходных приращений ПДь и переменной интегрирования Псх в а также сдвиге мантисс входных приращений, подьштегральной функции и выходных приращений, ф После выполнения,прямой и обратной. передачи масштабных сигналов все устройства,включенные в задачу, масштабно согласованы между собс/й при условии, что порядокприращений независимой переменной ПМ ра- фвен нулю.Второй этап - начальное масштабирование, Он заключается в том, чтобы от значения ПЬ = 0 перейти к ПЬ -сЕ( д.1 = 2- заданный шаг решения). ж/На этом этапе работают только блоки, предназначенные для автоматического масштабирования. Если входы блока 10 или блока 1закоммутированы входными шинами 14 или15 на машинную переменную, то по разре- фбшающим сигналам, поступающим из блока 7,в течение "а" шагов начального масштабирования в качестве прямого масштабного сигнала поступает сигнал "-1", который складывается с порядками приращений блоков ф1 и 10,6В ВВТОМВТ//Г 1(/)К/ М;"(1;НО В 1 ДЕЛИТЬ //1 О//ЯНа перв/)м урОВ)1 е О гаЬОТ/1 Вв:. Г "я) 1 :приходящее значение изменения порядка 1 рп ,ращений переменной интег)и 1)оввн/111 Е:;и 1/порядок приращений переменной инте;риро". ваний, хранимый в блоке 10 прира/дания переменной интегрирования, большенуля, то из блока 10 В блок 7 упраВления мв:.11/та/11- рованием поступает соответствуюций сигнал и если из блока 4 пормвлиэации и переполнения поступает в блок 7 сигнал О том что мантисса подынтегрвльиой функции В блок.8 не нормализована, то блок 7 Выдает управляющие сигналы: В блок 8 хрвцени 1 по дынтегральной функции, при котг.о 1 /11- тисов ПДЫНЕГРВ 1 ЬИОй фУ 1 К/т 1/И СДВ//"аэт и ВлеВО на Один разряд и порядок "меньша - ется на единицу," В блок 10, прп котором значение порядка переменной 11/твг.:роп. - ния уменьшается на единицу; В бток 1;:ркотором порядок входных прирвце г;1 1)ь/нтегральной функции увеличиваетсп на е/)ш/11- цу, Все эти действия Выпол 1)1).)тся пе тех пор пока значение порядка /е)е)е/,:1/о. 1111-. тегРиРованиЯ вблоке 10 не св/1= Рв)1)м нулю или пока из блока 4 пс с-,тп)От с/11-".1);, О том, что мантисса поды/тегрв)11:Ой, у,- ции не нормвлиэована. Если иэ блока 10 В блок 7 поступает "сигнал о том, что порядок приращений /еременной интегрирования больше нуля, а пэ блока 4 в блок 7 поступает сигнвл О то 1, что мантисса подынтегральной функции В блоке 8 нормвлиэоввна, то блок 7 Выдвет управляющие сигналы: в блок 12 1/змене 11/я порядка выходных приращен//й при котором значение порядка увеличивается на ед/ницуу в блок 10, прн котором значение порядка переменной интегрирования уменьшается на единицу, в блок 11 приема и хране/:ия обратного масштабного сигнала, при котором значение порядка Обратного масштаоного сиг нала увеличивается на единицу, Все эти действия выполняются до тех пор пока иэ блока 10 в блок 7 поступит сигнал О том, что значение порядка переменной интегрирования в блоке 10 равно нулю.Если из блока 10 в блок 7 поступает /сигнал о том, что порядок пр/раще 11/й переменной,интегрирования. меныце нуляв иэ блока 11 в блок 7 поступает сигнал О т),1 что значение порядка обратного мвснтабного сигнала меньше нуля тоблок 7 Вы 1 ает1 управляющие сигналы; в блок 8, при ко 1,)1 О.1 мантисса //одынтегральнОЙ функц)/и сдв // в ; ЕТСЯ Впр/)ВО На ОДИН ра рЯД Й ПО/ПД)К у/):- личиВается па ед 111 ицу В блок .1.0 Гсс ктором экачеипе порядка па)еме)1/1.Й цнт 1 рг "ровакия у Велич//Веется нв 3 Д ) и т Р блк.прн котором порядок входных приращений подынтегральной функции уменьшается на единицу. Все эти действии выполняются до тех пор пока значение порядка переменной интегрирования в блоке 10 не станет равным нулю или пока значение порядка обратного масштабного сигнала в блоке 11 не станет больше или равным нулю.Если из блока 10 в блок 7 поступает сигнал о том, что порядок приращений переменной рнтегрирования меньше нуля, а иэ ф блока 11 в блок 7 поступает сигнал о том, что значение порядка обратного масштабно го сигнала не меньше нуля, то блок 7 выда-, ет управляющие,сигналы: в блок 12, при котором значение порядка выходных приращеый уменьшается на единицу; в блок 10, нри котором значение порядка переменной интегрировании увеличивается на единицу) в блж 11 пж котором значение порядка обратного масштабного сигнала уменьшаеъ Ж ся ия единицу.Все э"ги действия повторяются до тех пор, пока иэ блока 1 О в блок 7 не поступят сигнал о том, что значение порядка пеРеменной ицтегрировяпия равно. Нулю. аЕсли значение порядка переменной интер рирования в блоке 1 О равно нулю, то на эгом заканчивается первый уровень автома%лесного масштабирования и осуществляется переход ко второму уровню, на котором ЭО происходит улучшение режима вычислений.В течение всего времени выполнения второго уровня иэ блока 10 в блок 7 посту нает сигнал о том, что значение порядка переменной интегрирования равно нулю. ЮЕсли нз блока 3.1 в блок 7 поступает сигнал о том,что значение порядка обратного масштабного сигнала меньше нуля, то из блока 7 поступают сигналы: в блок 8, по когорому происходит сдвиг мантиссы цоаынтеграпьиой функции вправо на один разряд,и увеличение порядка на единицу, в блок Х, по которому происходит уменьше ние значениВ порядков входных приращений подынтегральной функции на единицу; в щ блок 1 1, по которому цроисходит увеличе ние порядка обра гног" масштабного сигнала на единицу; в блок 12, по которому происходигуве личенпе порядка выходных приращений на едини цу 66Эти действия повторяются до тех пор пока из блока 1 1 в блок 7 не поступит сигнал о том, что значение порядка обраъпого масштабного сигнала равно нулю.Если иэ блока 11 в блок 7 поступает 55 сигнал о том, что значение обратного масштабного сигнала це меньше нуля и из блока 4 в блок 7 поступает сигнал о том, чтомяпнссп поаыитеграпьной функции не цормалнзовив, из блока 7 поступают сигна 66 Ялы. в блок 8, по которому происходит сан.гмантиссы нодынтегральной функции влево,на один разряд и уменьшение порядка наединицу; в блок 1, по которому происходитувеличение порядков входных приращенийподынтегральной функции наудиницу;, вблок 11, по которому происходит уменьшениепорядка обратного масштабного сигнала наединицу; в блок 12, по которому происходит уменьшение порядка выходных приращений.Эти действия повторяются ао тех пор,сигнал о том, что значение порядка обратного масштабного сигнала равно нулю,Если иэ 16 лока 111 в блок 7 поступает сиг.нал д:;том, что значение обратного масштабного сигнала не меньше нуля и из блока 4в блок 7 поступает сигнал о том, что ман:тисса подынтеграпьной функции нормализована, то на этом заканчивается второй уровень автоматического масштабирования, вэтом случае нельзя улучшить режим вычислений,Второй уровень заканчивается также,когда из блока 11 в блок 7 поступает сигнало том, что значение обратного масштабногосигнала равно нулю.Третий уровень автоматического масштабирования - это контроль порядков входныхприращений подынтегральной функции.Если иэ блока 1 в блок 7 поступает сигнал о том, что значение порядка входныхприращений подынтегральной функции больше,значения п-к, т. е. приращения выходят.застаршие разряды мантиссы подынтегральнойфункции, то блок 7 вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают: в блок 8по которому происходит сдвиг мантиссы нодынтегральной функции на один .разряд вправо и увеличение порядка на единицу; в блок12 по которому происходит увеличение порядка выходных приращений на единицу; вблок 1, по которому. происходит уменьшениепорядка входных приращений на единицу; вблок 11, по которому происходит увеличение.порядка обратного масштабного сигнала наединицу,Эти действия повторяются до тех порпока значение порядков входных "приращенийподынтегральной функции не станет меньшезначения (п-к).На этом автоматическое масшабированиезаканчивается. Устройство переходит к выполнению вычислительных операций с заданным шагом М =2 Формула изобретен и яВычислительное устройство цифровой интегрирующей структуры содержащее регнстры мантисс прирашений подынгегральной функции, первые входы которых соединены с шиной прирашений подынтегральной функции, выходы через комбинационный сумматор соединены с первым входом сумматора подынтегральной функции, второй вход которого соединен с выходом регистра мантисс подынтегральной функции, первый вход которого соединен с шиной ввода начальных данных, выход сумматора подынтегральной функции соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом регистра мантисс переменной интегрирования, первый вход которого соединен с шиной приращений переменной интегрирования, выход блока умножения подключен к первому входу сумматора остатка интеграла, второй вход которого подключен к вь ходу регистра хранения остатка интеграла, выход соединен со входами регистра хранения остатка интеграла и блока выделения выходных приращений, подклюИ ченного к выходу устройства, о т л и ч а - ю ш е е с я тем, что, с целью повь.щения точности при работе с фиксированной запятой и многоразрядными приращениями и повышения эффективности использования устройства, в него введены блоки управления масштабированием, нормализации, приема и хранения обратного масштабного сигнала, изменения порядка выходных приращений, регистр порядков переменной интегрирования, регистр порядков подынтегральной функции и регистры порядков приращений подынтегральной функции, соединенные первыми входами с шиной приращений подынтегральной функции, вторые входы регистров мантисс приращений Й подынтегральной функции и регистров порядков приращений подынтегральной функции подключены к первому выходу блока управления масштабированием, третьи входы соединены соответственно с первыми выходами регист- фО ров порядков приращений подынтегральной функции, вторые выходы которых подключены к выходной шине обратного масштабногосигнала, третьи выходы - к первому входублока управления масштабированием и выходу регистра порядков подынтегральной функции, первый вход регистра порядков подынтегральной функции соединен с шинойввода начальных данных, второй входобъединен со вторым входом регистра мантисс подынтегральной функции и подключенко второму выходу блока управления масц".табированием, входы регистра порядковпеременной интегрирования соединены соответственно с шиной приращений переменнойинтегрирования и с третьим выходом блокауправления масштабированием, выходы подключены соответственно ко второму входурегистра мантисс переменной интегрирования, ко второму входу блока управлениямасштабированием и к выходной шине обратного масштабного сигнала, входы блока управления масштабированием, начиная с третьего входа, соединены соответственно с первымвыходом блока нормализации, с шиной вводаначальных данных, с выходом блока приемаи хранения обратного масштабного сигнала, авыходы, начиная с четвертого, соединены соответственно с первым входом блока измененияпорядка выходных приращений и с первымвходом блока приема и хранения обратногомасштабного сигнала, вход блока нормализации соединен с выходом сумматора подынтегральной функции, второй выход - стретьим входом регистра мантисс подынтегральной функции, второй вход блока приема и хранения обратного масштабного сигнала соединен с входной шиной обратногомасштабного сигнала, второй вход блокаизменения порядка выходных прирашенийсоединен с шиной ввода начальных данных,выход подключен к соответствующему входу блока выделения выходных приращений.518781 Составитель А, Жеренова Техред М. ликович Корректор А. Гриценк Ред Заказ 2701/203 ЦНИИПИивистров СССрытий 13035,ППП "П атент", г, Ужгород,Проектн Тираж 495 дарственного комитет по делам изобре Москва, Ж, Рауш