Устройство для логарифмирования

(191 01) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН 0 6 Г 7/556 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН л. У 27В.А. Горьков,Н.шихалеев8)свидетельство С6 Г 7/556) 1975видетельство ССС6 Г 5/00, 1977 15 Ц)(57) УСТРОйс РЭВАНИЯ содержа истр, входы кот входами устройст динены с входами старшего разряда ВО ДЛЯ ЛОГАРИФМИ- ее входной рерого соединены с а, а выходы сое" блока выделения выходы которого ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(прототип). через элементы ИЛИ первой группысоединены с входами первой группырегистра результатов, дешифратор,выходы которого через элементы ИЛИ,второй, третьей, четвертой группсоединены соответственно с входамм второй, третьей, четвертой группрегистра результатов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и достижения постоянной скорости вычислениялогарифма, введен блок коммутаторовинформационные входы которого соединены с выходами входного регистра,управляющие входы подключены к выходам блока выделения старшего разрядаа выходы блока коммутаторов соединены с входами дешифратора.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольэовано в цифровых вычислительныхи измерительных устройствах, а также в устройствах электронного синтеза телевизионных изображений,Известен цифровой логарифматор,содержащий запоминающий регистр,сдвигающий регистр, блок вычисления характеристики, регистры характеристики и мантиссы, дешиФратор иблок априорной информации 1).Недостатком устройства являетсянедостаточное быстродействие,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для логарифми"рования, содержащее регистр результата, входной регистр, регистр сдри"га, блок выделения старшего разряда,дешифратор, блок элементов ИЛИ,Время вычисления логарифма числаТ в этом устройстве определяетсяравенствомТЕ- К-)Тт+.ЕХ), С 1)где (К-в) - количество сдвигов дво ичных разрядов логарифмируемого числа;К - число входов в дешифраторе;е - характеристика логарифма;Т " период тактовых импультсов;время задержки включениявыходного сигнала относительно входного в регистре сдвига, дешифраторе, блоке элементовИЛИ, регистре результатаи блоке выделения старшего разряда 12.Как видно иэ выражения (1) времявычисления логарифма Т зависит отхарактеристики логарифма и непосто"янно:.для различных чисел, Данныйнедостатокне позволяет испольэоватьустройство е различных системах моделирования, работающих в реальноммасштабе времени, например при формировании сигнала телевизионногоизображения с помощью цифровых вычислительных машин,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и достижениепостоянной скорости вычисления логарифмаУказанная цель достигается тем,что в устройство для логарифмирова" 1030800 3ния, содержащее входной регистр, входы которого соединены с входами устройства, а выходы соединены с входами блока выделения старшего разряда, выходы которого через элементы ИЛИ первой группы соединены с вхо" дами первой группы регистра результатов, дешифратор, выходы которого через элементы ИЛИ второй, третьей, четвертой групп соединены соответственно с входами второй, третьей,цетвертой групп регистра результатов,введен блок коммутаторов, информационные входы которого соединеныс выходами входного регистра, управляющие входы подключены к выходамблока выделения старшего разряда, авыходы блока коммутаторов соединеныс входами дешифратора,На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства для логарифмирования; на фиг. 2 " принципиальная схема блока выделения старшего разряда.Устройство содержит информацион 25 ный вход 1 устройства, входной регистр 2, блок 3 коммутаторов, блок4 выделения старшего разряда, дешиФратор 5, блок 6 элементов ИЛИ,первая, вторая, третья и четвертаягруппы элементов ИЛИ 6- 1, 6-2, 6-3и 6-4 соответственно, регистр 7результата, первая, вторая, третьяи четвертая группы регистра результата 7-1, 7-2, 7-3 и 7-4 соответственно, элементы И 8-10.В основе работы устройства длялогарифмирования лежит следующеесвойство логарифмов,Так как мантиссы цисел, кратных40дРуг дРугу по основанию логарифма, е степени и где п=1,2,3,)одинаковы, зная мантиссы, чисел,например, от 65 до 127, можно определить мантиссы других цисеа, непопавших в эту группу, путем деле 45ния или умножения на 2, Такое депление или умножение осуществляетсяпростьк сдвигом двоичных раэрядоедвоичного кода вправо или влевосоответственно,50С учетом этого свойства входящие в устройство вычислительныеблоки выполнены следующим образом,Блок 3 коммутаторов состоит из шести групп элементов 2 ИИЛИ, Первые входы первых элементов И всех55шести групп соединены и образуютпервую шину управления. Первые входы вторых элементов и всех шести308 оо 4 5 10 15 О 5 30 35 40 45 50 55 3 1 Огрупп также объединены и образуютвторую шину управления и т,д. Всего соответствующие входы (по номеру до 8) образуют восемь шин управления, Вторые входы элементов Ивсех шести групп образуют сороквосемь информационных шин, Вторыевходы первых элементов И всех шести групп соединены соответственнос шестью младшими разрядами входного регистра 2. Первая шина управления соединена с шестым выходом блока 4 выделения старшего разряда.Вторые входы вторых элементов И всехшести групп соединены с шестью младшими разрядами входного регистра та"ким образом, чтобы обеспечить аппаратный сдвиг кода числа на один разряд влево.Вторая шина управления соединенас пятым входом блока 4 выделениястаршего разряда и т,д, до шестыхэлементов И всех шести групп. Вторыевходы седьмых элементов И всех шести групп соединены с шестью младшимиразрядами таким образом, чтобы обес"печивать сдвиг кода чисел на одинразряд вправо, а седьмая шина управления соединена с седьмым выходомблока 4 выделения старшего разряда,Вторые входы восьмых элементов Ивсех шести групп соединены с входным регистром таким образом, чтобыобеспечивать аппаратный сдвиг кодачисла на два разряда вправо, а восьмая шина управления соединена с вось.мым выходом блока выделения старшего разряда, Выходы блока 3 коммутаторов соединены с входами дешийратора 5,Блок 4 выделения старшего разря-,да состоит иэ последовательно соединенных ячеек, каждая из которых соответствует определенному разряду,Количество ячеек определяется числом разрядов логарифмируемого числа. Ячейка нулевого разряда состоитиэ одного логического элемента И 8,гервый вход которого соединен с выходом следующей ячейки, второй входсоединен с нулевым выходом входного регистра, выход не соединяетсяни с чем, так как 1 о 1=0. Каждаяиз ячеек последующих разрядов состоит из двух логических элементов И 9и 10, В данных ячейках первые входы11 двух логических элементов И 9 и10, соединены с выходом второго логического элемента И 10 следующей ячейки, второй вход 12 первого логического элемента И 9 соединен ссоответствующим выходом входногорегистра, Выход 13 первого логического элемента И 9 соединен с вторыминверсным входом второго логического элемента И 10 и соответствующимуправляющим входом блока 3 коммутаторов, Первый вход и-ой ячейки соединен с источником логической единицы. В блоке 4 вход старшего разряда имеет высший приоритет по сравнению с младшим. Например разряд 2ии имеет приоритет выше разрядов 22 2 , разряд 2 имеет приории- Ъ п-дтет выше разрядов 2 , 2 , 2 и т,д,Это значит, что число, записанноев двоичном коде "1", в старшем разряде будет иметь высший приоритетпо сравнению с другими разрядамипройдет на соответствующий выходблока 4 выделения старшего разряда,исключив тем самым прохождение "1 "на вьход блока от разрядов, имеющихменьший приоритет,Каждый выход блока 4 соединяется в группе элементов ИЛИ 6 с темиэлементами ИЛИ, которые обеспечивают набор е деоично-десятичном кодечисла, соответствующего характеристике логарифмируемого числа,Дешифратор 5 представляет комбинационную схему, которая дешифрирует шестираэрядньй код в один иэ шестидесяти четырех выходов и имеетшесть двоичных входов, т,е. К=6, Таким обаязом, дешифратор расшифровывает 2 =64 комбинации кодов чиселот 0 до 63, появляющихся на выходахблока 3 коммутаторов, Первому выходу дешифратора 5 соответствует мантисса числа 65, второму выходу-мантисса числа 66, третьему - мантиссачисла 67 и т,д шестидесяти третьему - мантисса числа 127=2-2 -1, т,е,6каждому выходу дешифратора соответствует своя мантисса (см, таблицу),Каждый выход дешифратора 5 соединяется в блоке 6 элементов ИЛИ с темиэлементами ИЛИ, которые в своейгруппе обеспечивают набор в деоично-десятичном коде мантиссы, соответствующей выходу дешифратора.Устройство работает следующимобразом,информационного входа 1 на входной регистр 2 оступает код числа,выхода входного регистра 2 код числа поступает через блок 3 коммутато1030800в,сло со- ветствущее выходу швЬратора Иантисчисла 0,600 О) 615 0,630 65 бб,782 979 ,808 ,821 77 78 79 80 0,30 0,32 113 114 0,834 0,846 0,340 0,358 ров на дешифратор 5 и на блок 4 вы"деления старшего разряда. При подачена вход блока 4 выделения старшегоразряда вода числа логическая единица в старшем разряде имеет наивыс"ший приоритет по сравнению с единицами в других разрядах. Эта единицастаршего разряда появляется на вы"ходе соответствующей ячейки, С выхо.да этой ячейки единица поступает наинверсный вход второго элемента ИНа выходе этого. элемента появляетсялогический нуль, который поступаетна все первые входы элементов И следующих ячеек и тем самым запреща"ет прохождение логических единиц востальных разрядах, Логическая еди"ница поступает на соответствующий,управляющий вход блока 3 коммутаторов и на блок 6 элементов ИЛИ, Блок6 элементов ИЛИ Формирует двоичноДесятичный код характеристики лога" рифмируемого числа. Блок 3 коммутаторов осуществляет аппаратный сдвиг кода логарифмируемого числа согласно свойств логарифмов, Код данного числа дешифрируется в дешифраторе 5 и на одном из выходов дешиФра.тора 5 появляется логический уровень единицы, которому соответству Оет мантисса логарифмируемого числа. Данная логическая единица поступает на соответствующие входы блока 6 элементов ИЛИ, на выходе кото" 1 рого появляется соответствующий двоична"десятичный код мантиссы, С блока6 элементов ИЛИ коды, соответствующие характеристике, и мантиссы поступают на регистр результатов, В 20 таблице представлены выходы дешифра"тора и соответствующие им мантиссы.1030800 Продолжение таблицы 0,376 52 116 117 18 0,393 0,410 54 0,427 0,443 119 120 0,460 121 58 122 0,492 0,508 0,524 123 124 60 61 125 126 62 127 0,570 0,585 б 5 Время вычисления логарифма в предлагаемом устройстве определяется ра" венством в= Л, И)гдеГ" суммарное время задержкивключения выходного сигнала относительно"входного сигнала во входном регистре, в блоке выделения старшего раз 35ряда,в деаифраторе,в блоке элементов ИЛИ, в регистре результата время задержки включения выходного сигнала относительно сигнала управления в блоке коммутаторов.В предлагаемом устройстве время вычисления логарифма определяется только суммарным временем задержки45 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 83 84 85 86 87 88 89 90 9 92 93 94 95 96 0,859 0,871 0,883 0,895 0,908 0920 0,932 0,943 0955 0,966 0,978 0,989 в блоках 2-7, не зависит от лога" рифмируемого числа и меньше времени вычисления в ранее известном устройстве на величину Т -Т-(К-в)Тг/В ХГу Л.у, так как ; у., то Т -Т в-(К-в)тт, 13)Из выражения (3) следует, что быстродействие вычисления логарифма в предлагаемом устройстве выше, чем в известном на величину (К-в)Тт, т,е. на длительность сдвигов двоичных разрядов логарифмируемого числа,Таким образом, введение в вычис" лительное устройство блока коммута торов позволяет значительно ловы" ., сить быстродействие вычисления лога-. рифма, а также достигнуть постоянной скорости вычисления функции,1030800 Корректор О,Бил дактор Н.Джуг каз 5214/ о лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул тная, М 9 ВНИИПИ по.де 113035, ставитель АЯуляПовхред М Тепер Тираж 706 Подписносударственного комитета СССРам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д, 4