Устройство для вычисления функции

(61) Дополнительное к авт, свил-в (22) Заявлено 06.12.77 (21)255 51) М, Кд. С, 06 Р 15/3 заявк и исоелине суаерственный комитет СССР(71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ФУНКЦИЙ у =вес х, у: собес х: собеснный вх счет ержашееоторого подИзобретение относится к вычислительной технике,.а именно к устройствам длявоспроизведения функциональных зависимостей методом моделированйя аппроксимируюших функций и может найти применение в дискретной автоматике, цифровой измерительной технике, специализированных вычислениях.Известно устройство, содержащее управляемый делитель, счетчик, переклю 10 четели, скемы И, Леыифрвтсры скемы ИЛИ и реверсиеные счетчики 3Недостатком данного устройства является значительный объем памяти применной кусочно-линейной аппрок 15И фуНКцнй УивЕС Х т УыССЮЕСХ .более близким по технической сущности к предложенному является устройство для вычисления функций У = ьес х у с в содержашее ключ, информаци-о о од которого подключен к выходу генератора ныхас импульсов, а разрешаюший и запрешаюший входы соединены СООтВЕтСтВЕННО С уПраВЛяКчцт 1 ИМ ВХОДОМ устройства и выходом счетчика аргумейта,выход ключа подключен к счетчику, выходкоторого подключен ко входам элементовИ первой группы, реверсивный счетчикчисла участков аппроксимации, подключенный первым выходом ко входу дешифратора, выход которого подключен ковходу первого шифратора, выход которогоподключен ко вторым входам элементовИ первой группы и первый реверсивныйсчетчик результата 21 .Недостатком устройства является ограниченная точность и неоптимальные аппаратные затраты, а также ограниченныефункциональные воэможности, не позволявшие воспроизводить функции У- ес ху-совесх одновременно и с высокойточи остью,Цель изобретения - ии быстродействия.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для вычисления функцийУ аеС Х у ысовеО Х, содключ, информационный вход к7347 10 ключен к выходу генератора счетных импульсов, а разрешающий и запрещающий входы соединены соответственно с управляющим входом устройства и выходом счетчика аргумента, выход ключа подклю чен к счетчику, выход которого подключен ко входам элементов И первой группы, ,реверсивный счетчик числа участков аппроксимации, подключенный первым выходом ко входу дешифратора, выход которого подключен ко входу первого шифратора, выход которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы и первый реверсивный счетчик результата, введены дели тель длины участка аппроксимации, блок уп равления реверсивным счетчиком числа участков а ппроксимации, второй шифратор, вторая группа элементов И, группа элементов ИЛИ, элементы ИЛИ, коммутаторы, сумматоры, второй реверсивный счетчик ре зультата, блоки управления режимом, элемент И и делитель аргумента, подключенный входом к выходу ключа, а выходом ко входу счетчика аргумента, вход делителя длины участков аппроксимации 25 соединен с выходом ключа, а выход - с первым входом реверсивного счетчика числа участков аппроксимации, ко второму выходу которого подключен блок управления реверсивным счетчиком числа 30 участков аппроксимации, выход которого подключен ко второму входу реверсивного . счетчика числа участков аппроксимации и первым входам коммутаторов первой и второй групп, вход второго шифратора35 подключен к выходу дешифратора, а выход, к первым входам элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходом счетчика, а выходы - со входом второго элемента ИЛИ, выход которого 40 подключен ко второму входу второго коммутатора, первый выход которого подключен к первому входу первого сумматора, а второй -. к первому входу второго сумматора, выход которого подключе 1 ко входу второго реверсивного счетчика результата, управляющие входы которого подключены к выходам второго блока управления режимом, а выход - ко входам элементов ИЛИ группы, вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам элементов И первой группы, а выход - ко второму входу первого коммутатора соединенного пер вым выходом со вторым входом второго сумматора, а вторим - со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен со входом первого реверсивного счетчика результата, управляющие входь 10 акоторого соединены с выходами первогоблока управления режимом, а выход - совторыми входами элементов ИЛИ группы,выходы которых соединены со входамиэлемента И, выход которого подключен ковходам первого и второго блоков управления режимом,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг, 2 - графики функцийУ=вес х и у:совесс,Схема устройства содержит генератор1 счетных импульсов: ключ 2, с разрешающим входом 3,делитель 4 аргументасчетчик 5 аргумента, делитель 6 длиныучастка аппроксимации, реверсивный счетчик 7 числа участков аппроксимации,блок 8 управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации, дешифратор 9, первый и второй шифраторы10 и 11, первую и вторую группы элементов 12 и 13 И, счетчик 14 управляемогоделителя, первый и второй элементы 15и 16 ИЛИ, первый и второй коммутаторы17 и 18, иервый и второй сумматоры19 и 20, первый и второй реверсивныесчетчики 21 и 22 результата, третийэлемент 23 ИЛИ, элемент 24 И, первыйи второй блоки 25 и 26 управления,ключ 2 содержит также запрещавшийвход 27, коммутатор 17 содержит первый и второй выходы 28 и 29, коммуьтатор 18 импульсов содержит первыии второй выходы 30 и 31,Узлы устройства связаны следующимобразом, Выход генератора 1 подключенко входу ключа 2, выход которого соединен со входами делителя 4 аргумента,делителя 6 длины участка аппроксимациии счетчика 14 управляемого делителя.Выход делителя 4 аргумента подключенко входу счетчика 5 аргумента, выходкоторого соединен запрещающим входом27, Выход делителя 6 длины участкааппроксимации подключен ко входу счетчика 7 участков аппроксимации, выходкоторого соединен со входом блока 8управления реверсивным счетчиком числаучастков аппроксимации, выходы которогосвязаны с управляющими входами счетчика 7, выходы которого подключены ковходам дешифратора 9, выходы которогосоединены со входами шифраторов 10 и11, выходами связаиньа с первыми входами элементов И групп 12 и 13.Вторые входы элементов И групп 12 и13 подключены к выходам счетчика 14управляемого делителя, выходы элементов,К ф - ЛО .К й 2 лп х И группы 12 подключены ко входам первого элемента 15 ИЛИ, а выходы элементов И группы 13 подключены ко входам второго элемента 16 ИЛИ. Выходы первого н второго элементов 15 и 16 ИЛИ подключены к первым входам коммутаторов 17 и 18, вторые входы которых связаны с выходом блока 8 управления реверсивным счетчиком числа участков аппроксимации. Первый выход 10 28 и 30 коммутаторов 17 и 18 подключен ко входу первого сумматора 19, а второй выход 29 и 31 - ко входу второго сумматора 20. Выходы первого и вгорогосумматоров 19 и 20 подключены ко входам реверсивных счетчиков 21 и 22 результата, выходы которых связаны со входами третьего элемента 23 ИЛИ, выход которого подключен ко входу .элементов 24 И, выход которого связан 20 со входом первого и второго блока управления 25 и 26, выходы которых подключены ко входам реверснвных счетчиков 21 и 22 результата.Устройство реализует кусочно-линейнуюаппроксимацию функций У= Ьес кУ=соэес х (фиг. 2). Аппроксимация выполнена с постоянным шагом ЬХ, причем отрезок 0-ЗГ /2 разбит на п рав нык участков тХ = Х/2= Хт.30Устройство работает следующим образом еПри подаче сигнала на разрешающий вход 3 отпирается ключ 2 и импульсы с выхода генератора 11 поступают нв вхо- з 5 ды делителей 4, 6 и 14. Через делитель 4 аргумента число-импульсный эквивалейт переменной Х поступает на счетчик 5 аргумента, коэффициент пересчета которого равен 10 Х, где 10 - масштаб фйх йхный коэффициент при Х. Через делитель 6, определяющий длину участка аппроксимации, коэффициент деления К ь которого равен где гп - число участков аппроксимации половины периода функции УеС Х (у=собес х )50- коэффициент деления делителяхаргумента 4,. определяющегодискретность представления ХИмпульсы поступают в счетчик 7 част ков, полное число состояний которого равно М /2. Выходы счетчика 7 через дешифратор 9 управляют шифраторами 10 и 11, задающими угловые коэффициенты аппрок 10 6симнруюшнх отрезков при помощи элементов 12 и 13 И. Импульсы с выходовэлементов 12 и 13 Р через элементы15 и 16 ИЛИ поступают на входы коммутаторов 17 и 18 и далее через сумматоры 19 и 20 на входы реверсивных счетчиков 21 и 22. Выходной код с реверсивных счетчиков 21 н 22 результата поступает на входы третьего элемента 23ИЛИ, а с выхода на вход элемента 24И, импульсы с которого поступают в блоки 25 и 26 управления, выходы которыхподключены к входам реверсивных счетчиюв 21 и 22 результата.При переполнении счетчика 7 блок 8управления счетчиком числа участковаппроксимации изменяет направление счета, устанавливая триггеры счетчика 7 вединичное состояние. Кроме того,: блок 8управления счетчиком числа участковаппроксимации переключает коммугаторы17 и 18 таким образом, что коммутатор17 отключается по выходу 28 от первогосумматора 19 и подключается по выходу29 ко второму сумматору 20, а коммутатор 18 отключается по выходу 31 отвторого сумматора 20 и подключаетсяпо выходу 30 к первому сумматору 19.Таким образом, с момента переполнения счетчика 7 угловые коэффициенты свыходов шифраторов 10 и 11 задаютсяв обратной последовательности; вход счетчика 21 функции У=чес х подключаетсяк каналу воспроизведения функции У:совесх,а вход счетчика 22 функции У:собес Кподключается к каналу воспроизведенияфункции у: вес х .,Блоки 25 и 26 управления управляютработой реверсивных счетчиков 21 и 22результата, осуществляя переключениережима работы счетчиков результата.Выходной код, поступающий с выходовреверсивных счетчиков 21 и 22 результата через элемент 23 ИЛИ, сравнивается элементом 24 И с единицей. При равенстве одного из выходных кодов единице, импульсы с элемента 24 И черезблоки 25 и 26 управления поступают навыходы реверсивных счетчиков 21 и 22результата, осуществляя их реверсирование.Так, если в первоначальный моментреверсивный счетчик 21 результата работает как суммирующий, а реверсивныйсчетчик 22 результата как вычитвюший,то,как толью выходной код с реверсивного счетчике 22 будет равен единице,сэлемента 24 И поступят импульсы, ко7 73 торые через блоки 25 и 26 управления осуществляют реверсирование счетчиков 21 и 22 результата, теперь реверсивный счетчик 21 результата будет вычитающий, а реверсивный счетчик 22 результата суммирующий.На первом участке для функции сояесх и на последнем участке для функции = ес х обычная кусочно-линейнаа аппроксимация невозможна, однако устройство позволяет отрабатывать, на первом участке и, следовательно, на последнем участке полупериодов аппроксимации функций, отрезок прямой. Для этого на первом участке задают коэффициент деления управляемого делителя 14 равным единице, а на последующих участках в соответствии с выражениемх о-л 1У =Ч +дУ : собес +О о и 2 Р(п-л), ЭсъЬл - - Б 1 О -2 гг 2 гЗсо . Л. (о- )5 п"1 - Я О2 ГОгде О - номер участка аппроксимацииО( ОО )т - число участков аппроксимации;- новая вспомогательная переменная (О 11 1), в начале участка аппроксимации=О, в конце 1. =1 .Из которого видно, что Ь У, равноУ Ч:2 Ч:2 ьур О 4 ИфУ 2. УЧ О =1 Ч О3 г ХУ= 2. сО 3 е. с - 4 О2, пгвводится в вычитаюший счетчик 22 ре-зультата,При воспроизведении первой четвертипериода счетчик 22. работает на вычитание, а счетчик 21 на сложение,В момент переполнениа сче. чика 5аргумента на его выходе появляется сигнал, запираюший ключ 2, и рабеа устройства переключается,Формула изобретенияУстройство для вычисления функций У=ес У, у- соес Х, содержащее ключ, информационный вход которого подключен к выходу генератора счетных ими льсов, а разрешающий и запрещающий увходы соединены соответственно с управляющим входом устройства и выходом счетчика аргумента, выход ключа поцклю 4"1 О 8чен к счетчику, выход которого подключен ко входам элементов И первой группы, реверсивный счетчик числа участковаппроксимации, подключенный первым 5 выходом ко входу дешифратора, выходкоторого годключен ко входу первогошифратора, выход которого подключен ковторым входам элементов И первойгруппы и первый реверсивный счетчик 0 результата, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью повьпшения точностии быстродействия, в него введены делитель длины участка аппроксимации, блокуправления реверсивным счетчиком числаучастков аппроксимации, второй шифратор,вторая группа элементов И, группа элементов ИЛИ, элементы ИЛИ, коммутаторы, сумматоры, второй реверсивный счетчик результата, блоки управления режимом, р 0 элемент И и делитель аргумента, подключенный входом к выходу ключа, а выходомко входу счетчика аргумента, вход делителя длины участков аппроксимации соединен с выходом ключа, а выход - с пер вым входом реверсивного счетчика числаучастков аппроксимации, ко второму выходу которого подключен блок управленияреверсивным счетчиком числа участковаппроксимации, выход которого подключен 30 ко второму входу реверсивного счетчикачисла участков аппроксимации и первымвходам коммутаторов первой и второ%групп, вход второго шифратора подключен к выходу дешифратора, а выход - к з 5 первым входам элементов И второй группы, вторые входы которых соединены свыходом счетчика, а выходы - со входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу второго 40 коммутатора, первый выход которогоподключен к первому входу первого сумматора, а второй - к первому входу второго сумматора, выход которого подключен ко входу второго реверсивного счетф чика результата, управляющие входы которого подключены к выходам второгоблока управления режимом, а выход - ковходам элементов ИЛИ группы, вход первого элемента ИЛИ подключен к выходам 10 элементов И первой группы, а выход -ко второму входу первого коммутатора,соединенного первым выходом со вторымвходом второго сумматора, а вторым - совторым входом первого сумматора, выход 5 которого соединен со входом первогореверсивного счетчика результата, управляющие входы которого соединены свыходами первого блока управления режи734710 101. Авторское свидетельство СССР% 415686, кл, С б 6 Р 15/34,1974. мом, а выход - со вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены со входами элемента И, выход которого подключен ко входам первого и второго блоков управления режимом.Источники информапии,принятые во внимание при экспертизе 2. Авторское свидетельство СССР М 376778, кл. С 06 Р 15/34, 1973 (прототип) .