Вычислительное устройство для решения уравнений

(23) Приоритет ио делам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 23,09,82 1А. А. Першин, Г, Г, Безыменко и Л, Т, 11 тушкова(72) Авторы изобретения арагандинский филиал Особого проектнсесоюзного научно-исследовательскогочерной металлургии(71) Заявитель 54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИ УРАВНЕНИЙзобретение относится к вычислитель ной технике, конкретнее к устройствам для обработки информации в частности к устройствам для решения уравнений, и может быть использовано, например, для обработки информации во влагомервх сыпучих материалов и в системах весового дозирования с коррекцией по влажности,Известно вычислительное устройство, предназначенное для обработки информации, пропорциональной отношению частот двух импульсных последовательностей, содержащее три счетчика, три триггера, двв элемента И, элемент ИЛИ,две группы элементов И. Первые входы первого и второго триггеров соединены с первым входом элемента ИЛИ, с входами .установки в 1 "0" всех счетчиков и подключены к первому входу устройства, Второй вход первого триггера соединен с входами первой и второй групп элементов И и под- ключен к второму входу устройства, Один выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, а один выход второго триггера - к второму входу первого элемента И, на третий входкоторого, являюшийся третьим входомустройства, подается сигнал контролируемой частоты 1, Выход первого элемен 5та И подключен к, счетным входам первого и второго счетчиков,Выходы первой группы элементов Иподключены к группе входов первого счет.чика, а выходы второй группы элементовИ - к группе входов второго счетчика,группы входов первой и второй групп элементов И являются группами входов уст- ройства, Выход второго счетчика подключен к второму входу триггера и к второму входу элемента ИЛИ, выход которогоподключен к первому входу третьего триггера, Выход первого счетчика подключен к второму входу третьего триггера,20. выход которого подключен к первому входу второго элемента И, На второй входвторого элемента И, являющийся четвертым входом устройства, подается сигналэталонной частоты 10. Выход второго элеО П И С А Н И Е ( )9 в 0841ИЗОБРЕТЕН Ия3 960841 4мента Р. подкпючен к счетному входу тре тым входом устройства, группы входовтьего счетчика 1.1.В ст йпервой и третьей группы эпем н в Ипе ентовустро стве вычисляется уравнение являются группами вх д й 2и входов устро ства 23.вида В устройстве вычисляется уравнение5 видаЙ.1 К.1-К, )где 11 - число разрядов счетчика,Однако это устройство не решает более спожную математическую зависимость 10с большим числом аргументов дпя обработки информации, например, в приборах дляконтроля параметров материалов металпургического производства, таких, как влажность и масса сыпучего материапа с коррекцией по влажности и массе пустой тары, в которых при решении таких задачнеобходимо испопьзование двух известныхустройств,в комплексе с другими устройствами например сумматорами, что значительно усложняет общую схему.Наиболее близким к предпагаемому является чиспо-импульсное решающее устройство, содержащее два счетчика триэлемента И, три группы элементов И, два 25триггера, формироватепь импульсов, причем первые входы триггеров и счетчиковсоединены с первым входом устройства,нупевой выход первого триггера,подкпючен к первым входам первого и второгоэлементов И, единичный выход второготриггера подключен к вторым входам первого и второго эпементов И, выход первого элемента И подкщочен к второмувходу первого счетчика, выход второгосчетчика через формирователь - к второ 35му входу второго триггера и является выходом устройства, третьи входы первогои второго элементов И явпяются соответственно вторым и третьим входами уст 40ройства, причем выходы эпементов И первой группы подключены к группе входовпервого счетчика, группа выходов которого через вторую группу элементов Иподкпючена к первой группе входов второгосчетчика,к второй группе входов поспедне 45го подкпючены выходы третьей группы эпементов И, выход второго счетчика подключен к входу второй группы элементовИ, входы первой и третьей групп эпементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входу устройства, нупевой выход второго триггераподключен к первому входу третьего элемента И, выходы второго и третьего эпементов И подключены к входам эпемента ИЛИ, выход которого подключен квторому входу второго счетчика, второйвход третьего элемента И явпяется ляН = Г Ьв 1+ К ) = ( 1+К, ) 2=2" Ь, " .к,).Однако хотя это устройство решаетболее спожную задачу, чем предыдущее,при его использовании в системах и приборах для контроля физических параметров материапов, например в обогатительном, метаппургическом и других производствах ограниченные функционапьныевозможности не позволяют решать бопеесложную математическую зависимостьс большим чиспом аргументов, в результате чего требуется нескопько таких устройств в комплексе с устройствами получения произведения, депения и разностикодов, что значитепьно усложняет общуюсхему,Белью изобретения явпяется увеличение напежности устройства.Эта цепь достигается тем, что в вычислительное устройство для решенияуравнений, содержащее два счетчика импульсов, триггер разрешения умножениядепения, триггер управления режимом,три элемента И и первый элемент ИЛИ,выход которого подкпючен к счетномувходу первого счетчика импупьсов, а первый и второй входы первого элементаИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, единичный выход триггера разрешения умножения-депения подкпючен к первым входампервого и третьего элемента И, а нулевойвыход соединен.с первым входом второго элемента И, синхронизируюший входустройства подключен к вторым входамвторого и третьего элементов И, а выходтриггера управления режимом соединенс третьим входом третьего эпемента И,введены третий счетчик импульсов триггер разрешения сложения-вычитания, четвертый элемент И, второй элемент ИЛИ,входной регистр, выходной регистр, регистр сдвига и блок задания режима, первый, второй, третий и четвертый выходыкоторого подкпючены соответственно кнулевому и единичному входам триггераразрешения умножения-депения и к нулевому.и единичному входам триггера разрешения сложения-вычитания, выход триг5 9608гера разрешения спожения-вычитания соединен с входом управпения,спожением-вычитанием второго счетчика импупьсов,синхрониэируюший вход устройства подкпючен к синхронизирующему входу регистра сдвига и счетному входу третьего счетчика, выход которого соединен свторым входом первого эпемента И и первым входом четвертого эпемента И, второй и третий входы четвертого элемента 1 ОИ подключены соответственно к нулевомувыходу триггера разрешения умножениядепения и выходу триггера управпения режимом, первый и.второй входы второгоэпемента ИЛИ соединены с выходами соответственно третьего и четвертого эпементов И, а выход эпемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счетчикаимпульсов, вход первой константы устройства соединен с входом входного регист ра выход которого подключен к информационному входу третьего счетчика импуль.сов, вход второй константы устройствасоединен с информационным входом первого счетчика импупьсов, выход которого 25подключен к информационному входу регистра сдвига, первый, второй и третийвыходы регистра сдвига соединены соответственно с нулевым входом триггерауправпения режимом, управляющим вхо рдом выходного регистра и счетным входом блока задания режима, четвертый выход регистра сдвига полкпючен к входамуправления записью первого и второгосчетчиков импульсов и управпяюшему вхо 55ду входного регистра, пятый выход регистра сдвига соединен с единичным входом триггера управпения режимом, входтретьей константы устройства подкпюченк информационному входу второго счетчи 40. ка импупьсов, выход которого соединенс входом. выходного регистра, а выходвыходного регистра подкпючен к информационному выходу устройства.Кроме того, бпок задания режима со 45держит счетчик адреса и модупь памяти,причем счетный вход бпока соединен свходом счетчика адреса, выход которогоподкпючен к входу модупя памяти, а первый, второй, третий и четвертый выходымодуля памяти соединены соответственнос первым, вторым, третьим и четвертымвыходами блока,На чертеже показан один из оптимапьных вариантов схемного решения предлагаемого изобретения,Вычислите пьное устройство содержитсчетчики 1-3, импупьсов, входной 4 выходной 5 регистры, регистр 6 сдвига,41 6триггер 7 разрешения умножения -депениятриггер 8 разрешения сложения-вычитания, триггер 9 управпения режимом, элементы И 10-13, эпементы ИЛИ 14 и15, блок 16 задания режима, предназначенный дпя выдачи команд Умножение","деление", "Сложение", Вычитание" всоответствии с заданной программой,Вычислительное устройство работаетспедуюшим образом,В исходном состоянии триггеры 7-9установцены в нупевое состояние, Приэтом единичный потенциал с первого триггера 7 поступает на входы элементов И10 и 12, нулевой потенциал с второговхода триггера 7 - на входы элементовИ 11 и 13, нупевой потенциап с выходатриггера 8 - на вход Реверс" счетчика1 импульсов, устанавпивая его в режимсложения поспедовательнос 1 ей импупьсов.Единичный потенциал с выхода триггера 9 поступает на входы эпементов И 10и 11, при этом частотный сигнап с выхода счетчика импупьсов через эпементИ 10 и эпемент ИЛИ 14 поступает насчетный вход счетчика 1 импульсов.Частотный сигнал 1 о через эпемент И12 и эпемент ИЛИ, 15 поступает на счетный вход счетчика 2 импульсов.Необходимым условием работы устройства явпяется33.4где С - время заполнения счетчика 1импульсов;- время эапопнения счетчика 2импульсов,Частотный сигналпоступает на вход счетчика 3 импульсов, который осуществляет операцию умножения входной частоты , на код, Й, поступающий с входного регистра 4, Частота на входе счетчика 3 определяется по формуле1- о 1.Частотный сигнал Х, поступает так-: же на вход счетчика 2 импупьсов, который заполняется за время Т,2опредепяемое какГй 2.3Поспе запопнения счетчика 2 на его выходе появляется импупьс переноса, который поступает на вход регистра 6 сдвига и сдвигается тактовой частотой При этом регистр 6 сдвига поспедоватепьно задает команды, С первого выхода регистра 6 сдвига импульс поступает7 96 на первый вход триггера 9 и устанавливает его в нулевое состояние. Нупевой потенциал с выхода триггера 9 поступает на входы эпементов И 10 и 11, запрещая прохождение сигнапов на вход счетчика 1 импупьсов. Таким образом, за время С, в счетчике 1 импульсов набирается код, равный то 1ЬЬ х 1 "Ь а. +Ь-М"5тоВ случае, когда счетчик 1 импульсов работает в режиме вычитания, в нем образуется код 0841 8сигналпоступает на вход счетчика 1 импульсов, частотный сигнал Х с выхода счетчика 3 импульсов с переменным коэффициентомделения поступает на вход счетчика 2 импупьсов.Счетчик 2 импупьсов запопняется завремя, определяемое как йо. з.10За это время в счетчике 1 импупьсовнабирается кодоавныйх= ййа фй,Со второго выхода регистра 6 сдвига команца поступает на вход "Запись выходного регистра 5 и осушествпяет в него запись кода, подученного в счетчике 1 импульсов,Таким образом, на выходе регистра 5 имеется информация в коде) ьь 1 х 1 а.ъС третьего выхода регистра 6, сдвига команда поступает на вход блока задания режима, который в зависимости от. требуемой программы выдает команды умножение, Ведение, Сложение" ипи "Вычитание на соответствующие триггеры 7 и 8, С четвертого выхода регистра 6 сдвига команда поступает на входы "Зацись" входного регистра 4, счетчиков 1 и 2 импупьсов, осушествляя в них запись кодов ЙН 2й соответственно,С пятого выхода регистра 6 сдвига команда поступает на вход триггера 9, устанавливая его в единичное состояние. Единичный потенциап с выхода триггера 9 поступает на вход эпементов И 10 и 11, разрешая выпопнение очередной операции (" Умножение, "Депение", Спожение, "Вычитание ).При операциях ,Бепение" и "Вычитание триггеры 7 и 8 установлены в единичное состояние, При этом единичный лотенциап с выхода триггера 8 поступает на вход "Реверс счетчика 1 импупьсов и устанавливает его в режим вычи-тания, Единичный потенциап с выхода триггера 7 поступает на входы эпементов И 11 и 13. Нулевой потенциал с выхода триггера 7 поступает на входы элементов И 10 и 12, Таким образом, через элементы И 11 и ИЛИ 14 частотный В случае когда счетчик 1 импупьсов работает в режиме сложения, в нем образуется код2 ОДапее устройство работает анапогичным образом.25Устройство работает автоматически ипоследовательно выпопняет операции умножения, депения, спожения ипи вычитания в зависимости от требуемой программы в соответствии с апгоритмами35 .ЖТехнико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в том, что вычиспитепьное устройство, обпадая достаточной простотой и экономичностью, позволяет решать уравнения вида45и может быть использовано дпя обработки информации в специализированных вычислительных устройствах, в частности50во влагомерах с автоматической капибровкой и в системах автоматического дозирования с коррекцией по впажности,Сравнительный анализ показывает,чтодля обработки информации известнымиустройствами по приведенному выше ал 55горитму требуется в 1,5-2 раза большееколичество базовых эпементов. Изобретение позволяет уменьшить габариты прибора и потребпяемую им мощность,форму ла 1, Вычислительное устройство дпя решения уравнений, содержащее два счетчика импульсов, триггер разрешения умножения-деления, триггер управления режимом, три элемента И и первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, а первый и второй входы первого элемен та ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, единичный выход триггера разрешения умножения-деления подключен к .первым вхо дам первого и третьего элементов И, а 5 нулевой выход соединен с первым входом второго элемента И, синхронизируюший вход устройства подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, а выход триггера управления режимом сое динен с третьим входом третьего элемента И, о т л и ч а ю ш е е с я тем;что, с целью увеличения надежности устройства, оно содержит третий счетчик импульсов, триггер разрешения сложения З вычитания, четвертый элемент И, второйэлемент ИЛИ, входной регистр, выходной регистр, регистр сдвига и блок задания режима, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответ- Зй ственно к нулевому и единичному входам триггера разрешения умножения-деления и к нулевому и единичному входам триггера разрешения сложения-вычитания, выход триггера разрешения сложения-вычитания соединен с входом управления сложением-вычитанием второго счетчика импульсов, синхронизируюший вход устройства подключен к синхронизируюшему входу регистра сдвига и счетному входу третьего счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом четвертого элемента И, второй и третий входы четвертого элемен. та И подключены соответственно к нулево- му выходу триггера разрешения умножения-деления и выходу триггера управления режимом, первый и второй входы второго 10лемента ИЛИ соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, а выход элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, вход первой константы устройства соединен с входом входного регистра, выход которого подключен к ин формационному входу третьего счетчика импульсов, вход второй константы устройства соединен.с информационным входом первого счетчика импульсов, выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, первый, второй и третий выходы регистра сдвига соединены соответственно с нулевым входом триггера управления режимом, управляюшим входом выходного регистра и счетным входомблока задания режима, четвертый выход регистра сдвига подключен к входам управления записью первого и второго счетчиков импульсов и управляюшему входу входного регистра, пятый выход регистра сдвига соединен с единичным входом триггера управления режимом, вход третьей константы устройства подключен к информационному входу второго счетчика импульсов, выход которого соединен с входом выходного регистра, а выход выходного регистра подключен к информационному выходу устройства.2, Устройство по п, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок задания ре жима содержит счетчик адреса и модуль памяти, причем счетный вход блока соединен с входом счетчика адреса, выход которого подключен к входу модуля памяти, а первый, второй, третий и четвертый выходы модуля памяти соединены соответственно с первым вторым, третьим 1и четвертым выходами блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент Японии % 47-30864,кл. Я 06 Р 15/32, опублик. 1972,2, Авторское свидетельство СССР