Устройство для вычисления коэффициентов полинома

Союз Советских Социалистических Респ СКО ЕТЕЛЬ 1) Дополнительное к авт. свил-ву 2.78 (21) 2571455/18-2 М. К вле 06 Р 15/3 присоединением заявки Ж аудврстввииык хамитеАвторызобретени нее 7) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Вь 1 ЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛИНОМАцифровой жет быть ой для е относитсй техникев автомати Изобретен 1 числительн ческих система спользован правления. Известныовательно фо слен л ав это соответств, у,5- )ислуч можн улой оэффи пиен чис л ит ь исфо О г рован иыполняется по всемнным выше комбинагде с к и рввенст. возможным приве нератоок злеи устройства с в, элементы зрегистратор ч нмпульсо одерж адержк инфор пи ям, Эт м пульс мации, ически ент в нализвматор и исла пере зями 20 ими с изб уст татками далньизквя произво е тельнос я устройства, которые послермируют все необходимьея коэффициента комбинапии ючатель с соответствуюЫ точность аппаратуры, необходим вычисления коэффициентов.Известно также устройство для вычиск .ленин коэффипиентов полпнома ь с,1о н о : й (у,+х;1 )содержащее генератор последовательно соединенные блок ввода, блок памяти переменных, блок умножения, сумматор блок памяти результатов, блок регистрации и устройство управления, соединенное с указанными блоками 2)Работа этого устройства основана на вычислении правых частей равенств коэффициентов нри одинаковых степенях независимой переменной 1 .Так, например, при о =4 эт ва имеют виаз: 4,=О =У Хат Ч 4 2 Хз 4+4 хтвУ 4 4 2 в 444, 2а =ЧУ К К+УХ Ч ХХ У У Х ЧХ Х Чф4242 за 42 з 4 42 з 4 тт з 425 Реелизация этого соотношения обеспечивает решение поставленной задачи на Г 1-ом шаге реккурсин ( 1 = О 1,3 73471Время работы устройства являетсязначительным и с ростом и производительность устройства резко падает, Ужепри Ь ) 10 решение задачи автоматичес-,кого управления в некоторых системах.становится практически невозможным.Цель изобретения - сокращение времени, требуемого для вычисления всей последовательности коэффициентов апк (к =04,п 1 полинома Е О 1 =й (м 1 х;1),и увеличение производительности устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство для вычисления коэффициентов полинома, содержащее генератор 15импульсов, блок ввода, блок памяти переменных, блок умножения, сумматор,первый блок памяти результата, блок ь-гистрации, причем выход блока ввода подсоединен к первому входу блока памятипеременных, первый выход первого блокапамяти результата подключен к первомувходу блока умножения, второй выход первого блока памяти результата подключенко входу блока регистрации, содержитузел формирования первого импульса последовательности, семь элементов задержки, счетчик переменных, первый и второй счетчики, элемент КЕ, семь элементов И, три элемента ИЛИ, блок сравне 30ния, второй блок памяти результата,блок буферной памяти, причем выход геНератора импульсов подсоединен ко входуузла формирования первого импульса по 55следовательности, первому входу счетчика переменных и первому входу первогоэлемента И, выход узла формированияпервого импульса последовательностиподключен к первому входу первого эле40мента ИЛИ, вторые входы счетчика переменных и первого элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента И, атретий вход счетчика переменных подключен к другому вь,ходу блока ввода, вы 45ход счетчика переменных подключен ковторому входу первого алемента И и второму входу блока памяти переменных,выход блока сравнения подключен ко входуалемента ВЕ, третьему входу первогоэлемента И и первому входу второго эле 50мента И, выход первого элемента ИЛИподсоединен ко входу первого элементазадержки, второго элементе задержки,. первому входу третьего элемента И и55первому входу второго алемента ИЛИ,группы выходов первого и второго счетчика подключены к соответствующим входам блока сравнения, нулевой вход первого счетчика подсоединен к первому выходу третьего элемента задержки, а единичный вход связан с выходом четвертогоэлемента задержки, выход первого счетчикаподсоединен ко второму входу второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ подсоединен ко входу четвертого и пятогоэлементе задержки, выход пятого элемента задержки подключен к первому входучетвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента КЕ,а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход блока памяти переменных подключен ко второму входу третьего элемента И, выход третьего элементаИЛИ соединен со входом блока умножения, выход которого подключен ко входупятого элемента И, второй вход которогои шестого элемента задержки подсоединены к выходу первого элемента задержки,а выход шестого элементе задержки - кпервому входу шестого элементе И, второй вход которого связан с выходом сумматора, е выход - со входом блока буферной памяти, с первым входом первогоблока памяти результата и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента задержки соединен с первым входом седьмого элемента И и вторым входом второго блоке памяти результата, выход которого соединен с первйм"входом первого блока памяти результата,выход блока буферной памяти подключенко второму входу седьмого элемента И,выход которого соединен со вторым входом первого блока памяти результата,выход пятого элемента И соединен совходом сумматора, выход второго элемента задержки подключен к третьему входувторого элемента И, выход которого подсоединен ко входам третьего и седьмогоэлементов задержки, а выход седьмогоалемента задержки подключен ко входувторого счетчика. Это позволяет вычислять значениякоэффициентов на основе реккурентногосоотношения: а= К;а + У.,а 1;734714 7мента 21 И разрешения копирования, элемент 27 задержки с регистром 28 счетчика,Выход блока 26 сравнения соединенс третьим входом элемента 21 разрешьния копирования, а также через элемент29 НЕ со вторым входом элемента 21 И.Выход элемента 21 И разрешения копирования, кроме того, соединен черезэлемент 30 задержки с нулевыми входа 1 Оми счетчика 25 циклов блока 18 счетчиков памяти результатов и вторым входом элемента 12 И,Выход блока 7 памяти результатовсоединен с блоком 31 регистрации.15Блок 31 регистрации служит для сопряжения с аппаратурой АСУ, если информация используется в следуюших устройствах или для отображения информациисредствами индикации, выполненными ца20элементах ИН,Для обеспечения возможности автономной работы устройства в блоке регистрации 31 введено устройство перевода ре 25зультата из двоичной систем, счисленияв десятичную.Выход генератора 13 соединен такжес первым входом элемента 32 И разрешения прохождения импульсов, второй входЗОкоторого соединен с блоком 26 сравнения,а третий вход с выходом счетчика 3 переменных. Выход элемента 32 И разрешения прохождения импульсов соединен Свходом элемента 15 ИЛИ, Элемент 32И разрешения прохождения импульсов35представляет собой трехвходовую схемуИ,Конструктивно устройство вычислениякоэффициентов полинома выполнено в видеэлемента АСУ, я также как автономное40устройство, представлякиее собой спецвычисл итщ ьВ рамках предлагаемого изобретениявозможны и другиетехнические решенияпредлагаемых блоков. Например, в блоках45памяти могут быть использованы гонкиемагнитные пленки, блок регистрацияможет содержать элекгрофицированцую пи-,шушую машинку (например, типа Консул"),дисплей например, СИЛили ЕС 507066) с блоками управления. В схемахИ, ИЛИ, счетчиках и других блоках могутбьггь использован интегральные элементы других серий (например, 137, 187серии).55Устройство работает следучошим образом.Перед началом работы сигналом ссинхронизатора АСУ усройство приводится в исходное состояние, а именно: в блоке 2 памяти переменных, в блоке 11 памяти ( результатов 7) во все ячейки записываются нули, в блоке 7 памяти результатов во вторую ячейку записывается единица, а во все остальные ячейки - нули; счетчик 25 циклов и счетчик 3 переменных устанавливается в нуль; в блоке 18 счетчиков памяти результатов счетчик 7 управления блоком памяти результатов, предназначенный для реалисяции операции умножения с использованием переменной Х, устанавливается в нуль, я счетчик 7 управления блоком памяти результатов, предназначенный для реализации огерации умножения с использованием переменной у, устанавливается в единицув регистр 25 счетчика циклов записывается цифра "2 и триггер узла 14 формирования первого импульса последовательности устанавливается в 1.Через блок 1 ввода в блок 2 памяти переменных вводятся значения У, и У . Одновременно ца счетчике 3 переменных устанавливается их число. По окончании ввода переменных включается генератор 13. Импульсы с генератора 13 поступают на узел 14 формирования первого импульса последовательности. Этот элемент пропускает только один первый импульс, который, проходя через элементы 15 ИЛИ, 4 И, 5 ИЛИ, копирует состояние перв 1 х ячеек блока 2 памяти переменных в блоке 6 умножения, На блок 6 умножения поступает также информация из 1-ой и 2-ой ячеек блока 7 памяти результатов, после чего выполняются операции умножения Х ОиО, где С 1 и й - содержимое соответствуюших ячеек блока памяти результатов 7, а Х и У, - содержание первьх ячеек блока 2 памяти переменных. Этот же импульс через элемецт 16 задержки и элемент 8 И пересылает результат из блока 6 умножения на сумматор 9, В сумматоре 9 производится сложение результатов, полученных в блоке 6 умножения, и через элемент 17 задержки и элемент 10 И производится копирование результата суммирования ца блок 11 буферной памяти. Этот же импульс поступает ца блок 18 счетчиков памяти результатов и через элемент 19 ИЛИ, элемент 24 задержки - на счетчик 25 циклов,а через элемент 32 зедержки, элемент 23 И и 5 ИЛИ -иа копирование состояния73479 ячеек на блок 6 умножения, причем с1 блока 7 памяти результатов поступает информация 2-ой и 3-ей ячеек и выпол- нЯютсЯ опеРации Хло и У й, Затемзпроизводится суммирование и запись ре эультата суммирования в блок 11 буферной памяти, Импульс копирования результата суммирования на блок 11 буферной памяти добавляет единицу к счетчику 25 циклов, Блок 26 сравнения выдает сигнал 10 сравнения, который разрешает элементу 32 И разрешения прохождения импульсов пропуститьимпульс с генератора 13. Этот импульс вычитает из счетчика 3 переменных единицу и, проходя через элементы 15 и 19 ИЛИ, элемент 24 задержки, прибавляет единицу к счетчику 25 циклов, а также через элемент 21 И разрешения копирования, элемент 27 задержки, а также записывает новое состояние 20 счетчика 25 циклов на регистр 28 счетчика. Этот же импульс через элемент 30 задержки устанавливает в нуль счетчик 25 циклов, счетчики 18 блоков счетчиков памяти результатов, и через элемент 12 И копирует информацию из блока 11 буферной памяти на блок 7 памяти результатов. Тот же импульс со схемы 32 разрешения прохождения импульсов через схему 15 ИЛИ копирует содержимое яче- ЗО ек х и У из блока 2 буферной памяти через элементы 4 И и 5 ИЛИ на блок 6 умножения, где выполняются операции умножения х Х и УО . Результат умножения пересылается на сумматор 9 35 и после суммирования в блок 11 буферной памяти. Работа устройства продолкается аналогично огисанному выше, но число циклов будет на единицу больше, то есть три. Затем происходит разреше ф ние прохождения следующего импульса с генератора 13 и работа устройства повторяется, причем при каждом следующем повторении число циклов будет увеличи- . ваться на едИницу до тех пор, пока счет 4 чик 3 переменных не станет равным нулю. После этого происходит запрещение прохождения импульсов с генератора 13 и вычислен ия заканчиваются.Результат вычисления коэффициентов 50УОфл,2п=О,л ,1; а:а =а .=,=а:о,о-л ол ос " оиа -л а =о для ьсех 1 ал , иооа л / " // а:О прИ гсЬГпередается в блок регистрапии 31. 14 10Оценка технико-зкономического эффек-та от использования изобретения проводилась теоретически и методом мать.матического моделирования.Результатй теоретического расчета и математического моделирования показывают, что использование предлагаемого устройства позволяет вычислять коэффициенты о, полиномао :й у;+ю;Ч реккурентно, При этом сокрашается число выполненных операций, что обеспечивает увеличение скорости вычисления коэффициентов полинома и повышение производительности специализированности АСУ. ТакФ например, уже при и =5 число операций, выполняемых в известном устройстве, составляет; умножения - 128, сложения - 26, а в предлагаемом устройстве - соответственно 12 и 6. При этом время вычисления сокрашается примерно в 10 раз. При о = 100 получить результат с использованием исэвестного устройства практически невозможно, так как время решения будет составлять годы, а в предложенном устройстве время решения задачи занимает менее 1 мин. формула изобрет ен ия Устройство для вычисления коэффициентов полинома, содержашее генераторимпульсов, блок ввода, блок памяти переменных, блок умножения, сумматор, первый блок памяти результата, блок регистрации, причем выход блока ввода подсоединен к первому входу блока памяти переменных, первый выход первого блока памяти результата подключен к первому блоку умножения, второй выход первого блока намяти результата подключен ко входу блока регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения производительности, оно содержит узел формирования первого импульса последовательности, семь элементов задержки, счетчик переменных, первый и второй счетчик, элемент НЕ, семь элементов И, три элемента ИЛИ, блок сравнения, второй блок памяти результата, блок буферной памяти, причем выход генератора импульсов подсоединен ко входу узла формирования первого импульса последовательности, первому входу счетчика переменных и первому входу первого элемента И, выход узла формирования первого импульса последовательности подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, вторые вхопы.счетчика переменных и первого элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента И, а третий вход счетчика переменных подключен к другому выходу блока ввода, выход счетчика переменных 5 подключен ко второму входу первого элемента И и второму входу блока памяти переменных, выход блока сравнения подключен ко входу элемента НЕ, третьему ,входу первого элемента И и первому вхо- О ду второго элемента И, выход первого элемента ИЛИ подсоединен ко входу первого элемента задержки, второго элемента задержки, первому входу третьего элемента И и первому входу второго элемента ИЛИ, группы выходов первого и второго счетчика подключены к соответствующим входам блока сравнения, нулевой вход первого счетчика подсоединен к первому выходу третьего элемента задержки, 20 а единичный вход связан с выходом чет вертого элемента задержки, выход первого счетчика подсоединен ко второму входу второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ подсоединен ко входу четвертого и пятого элемента задержки, выход пятого элемента задержки подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НБ, а выход - с первым входом Зо третьего элемента ИЛИ, выход блока памяти переменных подключен ко второмувходу третьего элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен со входом блока умножения, выход которого подклю- Б 5 12чен ко входу пятого элемента И, вгорой вход которого и шестого элемента задержки подсоединены к выходу первого элемента задержки, а выход шестого элемента задержки - к первому входу шестого элемента И, второй вход которого связан с выходом сумматора, а выход - со входом блока буферной памяти, с первым входом первого блока памяти результата и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента задержки соединен с первым входом седьмого элемента И и вторым входом второго блока памяти результата, выход которого соединен с первым входом первого блока памяти результата, . выход блока буферной памяти подключен ко второму входу седьмого элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого блока памяти результата, выход пятого элемента И соединен со входом сумматора, выход второго элемента задержки подключен к третьему входу второго элемента И, выход которого подсоединен ко входам третьего и седьмого элементов задержки, а выход седьмого элемента задержки подключен ко входу второго счетчика. Источники информации,принятые во, внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР