Устройство для возведения в степень

/5 д С 0 ОС БРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ( 6 07 б/1802. 8204.84. В/38, 1971 АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ, содержащее регистроснования, матрицу умножения двухразрядов, матрицу возведения десятичной цифры в квадрат, десятичный счетчик, преобразователь десятичного числа в число-импульсныйкод, генератор импульсов, блок управления, содержащий генератор тактов, первый дешифратор, выход генератора тактов соединен со счетным входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами первого дешифратора, разрядные выходы регистра основания соединены с первыми группами разрядных входов матриц умножения двух разрядов и возведения деся-тичной цифры в квадрат, разрядныевыходы матрицы возведения десятичной цифры в.квадрат соединены с разрядными входами десятичного счетчика, счетный вход которого соединенс выходом преобразователя десятичного числа в число-импульсный код,разрядные входы которого соединеныс разрядными выходами матрицы умно- .жения двух разрядов, тактовый входпреобразователя десятичного числа вчисло-импульсный код соединен с выходом генератора импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения области его примененияпутем обеспечения воэможности извлечения квадратного корня из десятичзо .1084787 д ного числа в него введены реверсив ный счетчик, группа элементов И, элемент ИЛИ формирователь одиночных импульсов, триггер, первая и вторая схемы сравнения, в блок управления введены элемент ИЛИ, первый и второй триггеры, триггер режимов, первый, второй и третий элементы И, счетчик циклов, счетчик тактов, второй и третий дешифраторы, группа элементов ИЛИ, первый второй, третий, четвертый и пятый выходы первого дешифратора соединены с первыми входами соответствующих элементов группы ИЛИ, первый вход шестого элемента группы ИЛИС соединен с первым выходом второгоЕ дешифратора, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов группы ИЛИ, выходы. элементов группы ИЛИ с первого по шестой соединены соответственно с управляющими входами регистра основания, мат- Я рицы возведения десятичной цифры в квадрат, десятичного счетчика, матрицы умножения двух разрядов, преобразователя десятичного числа в число-импульсный код, управляющим входом первой и второй схем сравнения, первая группа информационных входов первой схемы сравнения соединена с первой группой информационных входов второй схемы. сравнения и разрядными выходами регистра основания, вторые группы информационных входов первой и второй схем сравнения соединены с разрядными выходами десятичного счетчика, выход первой схемы сравнения соединен с входом установки в единицу триггера, информаионным входом формирователя одиночных импульсов, первым входом первого элемента группы И, входом установки в единицу второго триггера блока управления, выход втьрой схемы сравнения соединен с пер1084787 вым входом второго элемента группыИ,. первый вход третьего элементагруппы И соединен с третьим выходом,второго дешифратора, входы начальной установки в ноль триггера, реверсивного счетчика и формирователя одиночных импульсов соединены свторым выходом второго дешифратора,.выход генератора импульсов соединен с вторыми входами всех элементов группы И, выходы которых соединевы с первой группой входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя одиночных импульсов, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, входперевода в режим вычитания импульсов которого соединен с инверснымвыходом триггера, разрядные выходыреверсивного счетчика соединены свторыми группами разрядных входовматриц умножения двух разрядов и возведения десятичной цифры в квадрат,информационные входы регистра основания соединены с входом устройства, в блоке управления прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетнымвходом счетчика циклов, разрядныевыходы которого соединены с информационными входами второго дешифратора, второй выход которого соединен с входом установки в ноль второго триггера и первым входом, второго элемента ИЛИ, выход генератоИзобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в цифровых приборах для обра.ботки результатов измерения,Известно устройство содержащее генератор импульсов,группу элементовИ, счетчик результата, счетчикчисла, группу дешифраторов нуля.Данное устройство позволяет нозвоцить десятичные числа, представленные двоично-десятичным кодом, вквадрат 1,Недостатком данного устройства является невозможность извлеченияквадратного корня из заданного числа.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство, содержащее регистр основания, матрицу разрядов, матрицупроизведения двух разрядов, накопитель, преобразователь числа н код,ра тактов соединен с вторым входомпервого элемента И и первым входомвторого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходомпервого триггера, вход сброса которого соединен с третьим выходом второго дешифратора, вход установки нединицупервого триггера соединен свыходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И и входом1 сброса счетчика циклов, первый входтретьего элемента И соединен с первым выходом третьего дешифратора,информационные входы которого сое,динены с раэряднымц выходами счетчика тактов, счетный вход которого соединен с выходом, второго элемента И,второй вход третьего элемента И соединен с прямым выходом второго триггера, стробирующие входы первого ивторого дешифраторов соединены спервым .выходом триггера режимов, авторой выход последнего - со стробирующим входом третьего дешифратора,второй, третий, четвертый, пятый,шестой и седьмой выходы третьегодешифратора соединены соответственно с упранляющими входами регистра.основания, матрицы возведения десятичной цифры в квадрат десятичногосчетчика, матрицы умножения двух разрядов, преобразователя десятичкого числа в число-импульсный код и управляющим входомпервой и второй схем сравнения,2генератор импульсов и схему управления 21,Недостатком, известного устройства также является невозможность извлечения квадратного корня: из заданногочисла.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем обеспечения нозможности извле 1 О чения квадратного корня из десятичного числа,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для возведения в степень, содержащее регистроснования матрицу умножения двух15 разрядов, матрицу возведения десятичной цифры н квадрат, десятичныйсчетчик, преобразователь десятичного числа в число-импульсный код,генератор импульсов, блок управле 20 ния, содержащий генератор тактон,счетчик, первый дешифратор, выходгенератора тактов соединен со счетным входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами первого дешифратора, разрядные выходы регистра основания соединены с первыми группами разрядных входов матриц умножения двух разрядов и возведения десятич ной цифры в квадрат, разрядные выходы матрицы возведения десятичной цифры в квадрат соединены с разрядными входами десятичного счетчика, счетный вход которого соединеи с выходом преобразователя десятичного числа в число-импульсный код, разрядные входы которого соединены с разрядными выходами матрицы умножения двух разрядов, тактовый вход преобразователя десятичного числа в число-импульсный код соединен с выходом генератора импульсов, введены реверсивный счетчик, группа элементов И, элемент ИЛЙ, Формирователь одиночных импульсов, триггер, первая и вторая схемы сравнения, в блок управления введены элемент ИЛИ, первый и ,рторой триггеры, триггер режимов, первый, второй и третий элементы И, счетчик циклов, счетчик тактов, второй и третий дешифраторы, группа элементов ИЛИ, первый, второй, тре- тиЫ, четвертый и пятый выходы перво го дешифратора соединены с первйми ,входами соответствующих элементов группы ИЛИ, первый вход шестого элемента группы ИЛИ соединен.с первым выходом второго дешифратора, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов группы ИЛИ, выходы элементов группы ИЛИ с первого по шестой соединены соответственно с управляющими входамн регистра основания, матрицы возведения десятичной цифры в квадрат, десятичного счетчика, матрицы умножения двух разрядов, преобразовате-. ля десятичного числа в число-импульс ный код, управляющим входом первой и второй схем сравнения, первая груп па информационных входов первой схемы сравнения соединена с первой груп пой информационных входов второй схемы сравнения и разрядными выходами регистра основания, вторые группы информационных входов первой . и второй схем сравнения соединены с разрядными выходами десятичного счетчика, выход первой схемы сравнения соединен с входом установки в единицу триггера, информационным входом формирователя одиночных импульсов, первым входом первого зле мента группы И, входом установки в единицу второго триггера блока управ ления, выход второй схемы сравнения соединен. с первым входом второго элемента группы И, первый входтретьего элемента группы И соединецс третьим выходом второго дешифрагора, входы начальной установки вноль триггера, реверсивного счетчи на и Формирователя одиночных импульсов соединены с вторым выходом второго дешифраТора, выход генератораимпульсов соединен с вторыми входами всех элементов группы И, выходы 10 которых соединены с первой группойвходов элемента ИЛИ, второй входкоторого соединен с выходом формирователя одиночных импульсов, выходпервого элемента ИЛИ соединен со 15,счетным входом реверсивного счетчи" ка, вход перевода в режим вычитанияимйульсов которого соединен,с инверсным выходом триггера, разрядныевыходы реверсивного счетчика соединены с вторыми группами разрядныхвходов матриц умножения двух разрядов и возведения десятичной цифрыв квадрат, информационные вхоры регистра основания соединены с входомустройства, в блоке управления прямой выход первого триггера соединенс первым входом первого элемента И,выход .которого соединен со счетнымвходом счетчика циклов, разрядные,выходы которого соединены с информационными входами второго дешифратора, второй выход которого соединен сс входом установки в ноль второготриггера и первым входом второгоэлемента ИЛИ, выход генератора 35 тактов соединен с вторым входом первого элемента И и первым входомвторого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходомпервого триггера, вход сброса кото рого соединен с третьим выходом второго дешифратора, вход установки вединицу первого триггера соединен свыходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходом 45 третьего элемента И и входом сбросасчетчика циклов, первый вход третьего элемента И соединен с первые выходом третьего дешифратора, информационные входы которого соединены с 50 1 разрядными выходами счетчика тактов,счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, второйвход третьего элемента И соединенс прямьач выходом второго триггера,стробирующие входы первого и второго дешифраторов соединены с первымвыходом триггера режимов, а второйвыход последнего - со стробирующимвходом третьего дешифратора, второй,третий, четвертый, пятый, шестой и 60 седьмой выходы третьего дешифратора соединены соответственно с управляющими входами регистра основания,матрицы возведения десятичнойциФры в квадрат десятичного счетчи,ка, матрицы. умножения двух разрядов, преобразователя десятичного числа в число-импульсный код и управляющим входом первой и второй схем .сравнения,На .Фиг,1 представлена блок-схеМа устройства; на Фиг. 2 - блок-схема преобразователя десятичного числа в число-импульсный код; на . фиг, 3 - блок-схема блока управления.Устройство для возведения в стег пень фиг,1) содервит регистр 1 основания, матрицу 2 возведения десятичной цифры в квадрат , десятичный счетчик 3, преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код, генератор 5 импульсов, блок 6 15 управления, матрицу 7 умножения двух разрядов, реверсивный счетчик 8, элемент ЙЛИ 9, группу элементов И 10, Формирователь 11 одиночных импульсов; триггер 12, первую схему 13 20 сравнения, вторую схему 14 сравнения.Преобразователь десятичного числа в число-импульсный код (фиг.2) содержит сдвиговый регистр 15, схемы И 16 и 17, схему ИЛИ 18, триггер 19, схему И 20.Блок управления (фиг,3) содержит генератор 21 тактов, счетчик 22, первый дешифратор 23, первый элемейт И.24, счетчик 25 циклов, второй дешифратор 26, первый триггер 27, счет. чик 28 .тактов, третий дешифратор 29, второй триггер 30, второй элемент И 31, третий элемент И 32, элемент ИЛИ 33, группу элементов ЙЛИ 34, триггер 35 режимов.В предлагаемом устройстве возведение десятичного числа в квадрат .производится с использованием таблицы умножения. При таком способе возведение числа, например, А=асс в 40 квадрат, где а - первый разряд числа, Ь - второй разряд, с - третий разряд, алгоритм работы устройства следующий. Сначала первый разряд а числа умножается на все разряды 45 числа А, начиная с первого разряда. Затем на все разряды числа А умно:вается торой разряд и т.д. Полученные частные произведения суммируются, причем каждое последующее част-.50 ное произведение сдвигается относительно предыдущего на один разряд влево.При основании числа, равном десяти, произведение одного разряда на другой( с 1 Ъ, а с, Ьс) занимает два, 55 а их удвоенное произведение три разряда.Преобразуем приведенную форму записи в Форму, удобную для анализа60 Как видно из приведенной формызаписи, суммирование частных произведений для возведения десятичногочисла в квадрат реализуется при помощи десятичного счетчика.Частные произведения, равные удвоенным произведениям двух разрядов,число-импульсный код и поступают в .определенные разряды счетчика, гдесуммируются с находящимся там числом.Число-импульсный,код удвоенногопроизведения 2 сЬ поступает на счетный вход 2-го разряда счетчика (еди.ницы) и на счетный вход 3-го разряда счетчика десятки) .Число-импульсный коц удвоенногопроизведения 2 сч поступает на счетный, вход 3-го разряда счетчика единицы) и на счетный вход 4-го разряда счетчика (десятки),Число-импульсный код удвоенногопроизведения 2 Ь 4 поступает на счетный.вход 4-го разряда счетчика (единицы) и на счетный вход 5-го.разряда счетчика десятки,Извлечение квадратного корня впредлагаемом устройстве иэ десятич-ного числа А производится методомпоследовательных проб за несколькоциклов. Для этого последовательновозводятся в квадрат числа натурального ряда о,а,а а, отличающиеся друг от друга на. одну градацию (единицу), начиная с младшегоразряда, и сравниваются с числом А.Последовательность таких операцийпродолжается до тех пор, пока выполняется неравеиство о,сА, т.е, ооущеЯствляется условие а 11- АсО.Операция извлечения квадратногокорняиэ десятичного числа А оканчивается в тот момент,.когда выполнено неравенство а Ъ А. Квадратныйкорень из числа А будет меньше наодну градацию того числа о;, когда .впервые будет получена положительнаяразность а;-АтО.Блок 6 управления, реализующийописанные алгоритмы возведения числа в квадрат и извлечения квадратного корня, работает следующим Ьб.разом.операция возведения в квадратпроизводится следующим образом.При поступлении первого импульсаиз генератора 21 тактов в счетчик22 первый дешифратор 23 выдает разрешающий потенциал на регистр 1 основания, по которому в него записывается число А=асс, которое необходимо возвести в квадрат.При поступлении в счетчик 22 втрого импульса из генератоРа 21 так тов первый дешифратор 23 выдает ра решающий потенциал на матрицу возведения десятичной цифры в квадрат.По этому сигналу квадрат каждогоразряда аф, Ьф, с числа Л поступает.на соответствующие разрядные входы десятичного счетчика 3.. При поступлении в счетчик. 22 третьего импульса из генератора 21 тактов, первый дешифратор 23 вщает разрешающий сигнал на матрицу 7 умножения двух разрядов и на преобразователь 4 десятичного числа в число импульсный.код. По этому сигналу удвоенное произведение 2 сЪ единицы) из матрицы 7 умножения двух раз-. рядов поступает на преобразователь.4 десятичного числа в число-импульсный код.При поступлении в счетчик 22 .четвертого импульса из генератора 21 тактов первый дешифратор 23 выдает разрешающий сигнална матрицу 7 умножения двух разрядов ина преобразователь 4 десятичногочисла в число-импульсный код . По этому сигналу удвоенное произведение 2 сЬ (,десятки) из матрицы 7 умножения двух разрядов поступает на.преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код.При поступлении пятого и шестого импульсов из генератора 21 тактовв счетчик 22 производится преобразование удвоенного произведения 2 са-в пропорциональное число импульсов,которые поступают в счетчик 3.При поступлении седьмого и вось- .мого импульсов из тактового генератбра,21 в счетчик 22 первый дешифратор 23 выдает разрешающий сиг- .нал на матрицу 7 умножения двух разрядов и преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код, 40по которому производится преобразование удвоенного произведения 2 Ъонаходящегося в матрице 7, в пропорциональное число импульсов, которыепоступают в счетчик 3. 45Операция извлечения квадратногокорня производится следующим образом.При поступлении первого импуль-.са из генератора 21 тактов в счетчик 25 .циклов второй дешифратор 26выдает сигнал начальной установкиНУ, устанавливающий все блокиустройства, имеющие цифровую памятьв исходное состояние. При поступлении в счетчик циклов второго импульса из генератора 21 тактоввторой дешифратор 26 выдает разрешающий потенциал на регистр 1 основания. По этому сигналу в регистр 1основания записывается число А=аЬс, 60 иэ которого необходимо извлечь квадратный корень. Кроме того, по сигналу второго дешифратора 26 формирователь 10 счетных импульсов выдаетимпульс, поступающий на реверсивныщ 65ф счетчик 8, а первый триггер 27 ус.танавливается в исходное состояние При этом выходной сигнал первого триггера 27 запрещает прохождение сигналов генератора 21 тактов через первый элемент И. 24 на счетчик .25 циклов.и разрешает прохождение этих сигналов через третий элемент И 32 на счетчик 28 тактов.По первому импульсу,.поступившему из генератора 21 тактов в счет.чик 28 тактов через третий элемент .И 32, третий дешифратор 29 выдает разрешающий потенциал на матрицу 2 возведения десятичной цифры в квадрат. По этому сигналу квадрат каж дого раэрядасР, Ь",с числа, находящегося в реверсивном счетчике 8, поступает иа соответствующие разрядные входы десятичного счетчика 3При поступлении в счетчик 28 тактов второго импульса иэ генератора 21 тактов третий дешифратор 29 выдает разрешающий сигнал на матрицу 7 умножения двух разрядов и на преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код. По этому сигналу удвоенное произведение 2 сЬ единицы) из матрицы 7 умножения двух разрядов поступает на преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код.При поступлении в счетчик 28 тактов третьего импульса из генератора 21 тактов третий дешифратор 29 выдает разрешающий потенциал на матрицу 7 умножения двух разрядов и на преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код.По этому сигналу удвоенное произведение 2 сЬ десятки) из матрицы 7 умножения двух разрядов поступает на преобразователь 4 десятичного числа н число-импульсный код.При поступлении четвертого и пятого импульсов из генератора 21 тактов в счетчик 28 тактов производится преобразование удвоенного произведения 2 сб в пропорциональное число импульсов, которые поступают в счетчик 3.При поступлении шестого и седьмого импульсов из генератора 21 тактов в счетчик 28 тактов третий дешифратор 29 выдает разрешающий сигнал на матрицу 7 умножения двух разрядов и преобразователь 4 десятичного числа в число-импульсный код, по которому производится пре.образование удвоенного произведения 2 Ъа, находящегося в матрице 7 умножения двух разрядов, в пропорциональное число импульсов, которые поступают в счетчик 3. При поступлении восьмого имнульса из генератора 21 тактов в счетчик 28 тактов третий дешифратор 291084787 ис ис. выдает разрешающий потенциал на схе му 13 сравнения, по которому производится сравнение числа А, хранящегося,в регистре 1, из которого производится извлечение квадратного корня и числа (а Ьс), находящегося в счетчике 3, Кроме того, по этому сигналу формирователь 10 счетных импульсов, если АЪ(аЬс)ф, выдает импульс, поступающий через .элемент ИЛИ 9 на реверсивный счетчик 8. Восьмой импульс генератора 21 тактов устанавливает. счетчик 28 тактов в исходное состояние. Последовательность работы устройства при поступлении следующих групп из восьми импульсов на счетчик 28 тактов аналогична описанной вьазе.Когда будетвыполнено условие АсаЬс) схема,14 сравнения выдает управляющий сигнал на формирователь 10 счетных импульсов и единичный вход второго триггера 30. По этому сигналу второй триггер 30 выдает разрешающий потенциал на эле;цент И 31, через который проходитсигнал третьего дешифратора 29. Этот сигнал поступает на нулевойвход первого триггера 27, которыйвыдает разрешающий сигнал на первыйэлемент И 24 и запрещающий сигнал5на третий элемент И 32. Сигнал генератора 21 тактов поступает через первый элемент И 24 насчетчик 25 циклов и переводит егов нулевое состояние. По этому сигналу дешифратор 25 выдает управляющий сигнал на схему 14 сравнения. Наэтом операция извлечения квадратного корня из десятичного числа окавчивается.15 Использование новых элементовреверсивного счетчика, триггера, схемы ИЛИ, Формирователя счетных импуль-.сов, формирователя одиночных им пульсов и двух схем сравнения выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позвоуляет выполнять две операции: возведение в квадрат и извлечениеквадратного корня.1084787 едактор Т.Кугрыше КорректорьА.Тяско дписное Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А.Казанский ва Техред Л. Иикеш акаэ 2011/43 Тираж 699 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Я, Раушская наб., д, 4