Устройство для вычисления тригонометрических и гиперболических функций

СОЮЗ СОВЕТСНИХсвелюпнесыижРЕСПУБЛИК 09) (11) за) С 06 Р 7/548 ТЕН рофимов, ч и К.И.Рогозин моделированияКиевский инанской авиации ьство СС 1977.Смолов В.Б.элементарны д. ЛГУ, 1975 тип). п ун71,н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИД(71) Институт проблемв энергетике АН УССРститут инженеров гражд(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ И ГИПЕРБОЛИЧЕСКИХФУНКЦИЙ, содержащее блок памяти, первый и второй регистры и комбинационый сумматор, первый информационный вход которого соединен с выходом первого регистра, вход разрешения записи которого соединен с тактовым входом устройстваи с входом разрешения записи второго регистра, входы установки первого и второго регистров соединены с входом начальных условий устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет обеспечения возможности дополнительно вычислять функции секанса, косеканса, гиперболических секанса и косеканса, арксеканса, арккосеканса и гиперболического арккосеканса, в него введены счетчик, триггер, сумматор по модулю два, накапливающий сумматор-вычитатель, коммутатор и два арифметических блока, выходы первого и второго арифметических блоков соединены соот- ъ ветственно с информационным входомпервого регистра, выходом секанса и гиперболического секанса устройства и информационным входом второго регистра, выходом косеканса и гиперболического косеканса устройства, выходы первого и второго регистров соединены с соответствующими информаци" онными входами каждого арифметического блока, третьи и четвертые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти, третий выход и вход которого сое" динены соответственно с первым информационным входом накапливающего сумматора-вычитателя и выходом счет-чика, вход установки и счетный вход которого соединены соответственно с входом задания начального адреса устройства и тактовым входом устройства, соединенным с тактовыми входами р триггера и накапливающего сумматора-вычитателя, выход и вход управления режимом которого соединены соот ветственно с выходом арксеканса, ар)скосеканса, гиперболического арксеканса и входом задания режима вычисленйе прямых и обратных форм функций, соединенного с управляющим входом коммутатора, первый и второй информационные входы и выход которого соединены соответственно с выходом знака накапливающего сумматора-вычитателя, выходом знака комбинационного сумматора-вычитателя, выходом знака комби- фф национного сумматора и первым входом сумМатора по модулю два, соединенно;го с управлякщим входом второго арифметического блока и входами разрешения комбинацнон ого сумматора и накапливающего сумматора-вычитателя, вторые1113798 1 информационные входы которых соедине"ны с входом начальных условий устройства, второй вход и выход сумматорапо модулю два соединены соответственно с входом задания режима вычислениятригонометричесикх или гиперболических функций и управляющим входом первого арифметического блока, причемкаждый арифметический блок содержитдва умножителя, сумматор-вычитательи блок деления, выход которого соединен с выходом арифметического блока,первый и второй информационные входыкоторого соединены соответственно спервыми входами первого и второго умножителей и вторым входом первого ум"ножителя, подключенного к первомуинформационному входу сумматора-вычитателя, второй информационный вход иуправляющий вход которого соединенысоответственно с выходом первого умножителя и управляющим входом арифметического блока, третий и четвертыйинформационные входы которого соединены соответственно с вторым входом второго умножителя и третьим входомпервого умножителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом сумматора-вычитателя, Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, а именно к устройствам обработки информации специального назначения, например для синтеза и анализа сложных математических функций, и может быть применено в мультипроцессорных вычислительных системах для решения задач аэронави-. гации, энергетики, в управлении технологическим процессом, 1 ОИзвестно устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее счетчик аргумента, коммутаторы, ключ, группы элементов И, реверсивный счетчик числа .участков аппроксимации,15 дешифратор, шифратор, группу элементов ИЛИ, блок управления, сумматоры,два реверсивных счетчика результата и делителя аргумента, причем первый вход первого коммутатора соединен с 20 вторым входом второго сумматора, а второй - с вторым входом первого сумматора, вход которого соединен с входом первого реверсивного счетчика результата 1.25Недостаток известного устройстваограниченные функциональные возможности поскольку оно позволяет моделировать только две функции: у= =вес х, у=созес х, 30Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее два регистра, блок памяти и два сумматора, выход первого сумматора через блок памяти35 соединен с первыми входами сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом первого регистра, вход которого соединен с первым выходом второго сумматора, третий вход и второй выход которого соединены с выходом н входом второго регистра 21.Недостаток известного устройства - ограниченный класс решаемых задач.Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности дополнительного вычисления функций секанса, косеканса, гиперболических секанса и косеканса, арксеканса, арккосеканса и гиперболического арккосеканса.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления тригонометрических и гиперболических функций, содержащее блок памяти, первый и второй регистры и комбинационный сумматор, первый информационный вход которого соединен с выходом первого регистра, вход разрешения записи которого соединен с тактовым входом устройства, входом разрешения записи второго регистра, входы установки первого и второго регистров соединены с .входом начальных условий устройства, дополнительно введены счетчик, триггер, сумматор по модулю два, накапливающий сумматор-вычитатель, коммутатор и два арифметических блока, выходы первого и второго ариф3 1113 метических блоков соединены соответственно с информационным входом первого регистра, выходом секанса и гиперболического секанса устройства и . информационным входом второго регист 5 ра, выходом косеканса и гиперболического косеканса устройства, выходы первого и второго регистров соединены с соответствующими информационнъ- ми входами каждого арифметического блока, третьи и четвертые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти, третий выход и вход которого соединены соответственно с первым инфор мационным входом накапливающего сумматора-вычитателя и выходом счетчика, вход установки и счетный вход которого соединены соответственно с входом задания начального адреса устройства и тактовым входом устрой 20 ства, соединенным с тактовыми входами, триггера и накапливающего сумматора-вычитателя, выход и вход управления режимом которого соединены со 25 ответственно с выходом арксеканса, арккосеканса, гиперболического арксеканса и входом задания режима вычисления прямых и обратных функций, соединенного с управляющим входом коммутатора, первый и второй информационные входы которого соедииены соответственно с выходом знака накапливающего сумматора-вычитателя, выходом знака комбинационного сумматора-вычитателя,выходом знака комбинационного 35 сумматора и первым входом сумматора по модулю два, соединенного с управляющим входом второго арифметического блока и входами разрешения комбинационногосумматора и накапливающего сум матора-вычитателя, вторые информационные входы которых соединены с входом начальных условий устройства, второй вход и выход сумматора по модулю два соединены соответственно с входом45 задания режима вычисления тригонометрических или гиперболических функций и управляющим входом первого арифметического блока, причем каждый арифметический блок содержит две умножи теля, сумматор-вычитатель и блок деления, выход которого соединен с выходом арифметического блока, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с первыми 55 входами первого и второго умножителей и вторым входом первого умножителя, подключенного к первому информацион 798 ух=созесс 0(аС( -2(1) реализуется по выражениям у =вес(К +1 И +ЬЫ.1 ); х, =созес(+д 4.), представленным какЬо Х:Ь (2)4+л х -у е ЕС 1+едау. х,1.(3) ному входу сумматора-вычитателя, второй информационный вход и управляющий вход которого соединены соответственно с выходом первого умножителя и управляющим входом арифметического блока, третий и четвертый информационные входы которого соединены соответственно с вторым входом второго умножителя и третьим входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом сумматора-вычитателя.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 - блок-схема арифметического блока.Устройство для вычисления тригонометрических и гиперболических функций содержит арифметические блоки, 1, накапливающий сумматор-вычитатель 2, блок памяти 3, счетчик 4, комбинационный сумматор 5, триггер 6, регистры 7, сумматор по модулю два 8, коммутатор 9, входы задания начальных условий 10-14, выходы устройства 15- 17, входы задания режима вычисления 18-19, тактовый вход 20.Арифметический блок 1 содержит умножители 21 и 22, блок деления 23, сумматор-вычитатель 24, информационные 25-28 и управляющий 29 входы арифметического блока.Устройство для вычисления тригонометрических и гиперболических функций реализует за п тактов вычисление следующих функциональных зависимостей:у=зесс; х=сояессс; с=агсзес у; А=агссояес х; ц=яес Ьх; з=созес Ьх; х=агзесЬ ц; х=агсозес г.Вычисление функций(ИХ =СоьесЬХ. реализуется по выражениям и =весЬ,1 1 Х+4)О Вычисление обратной Функции о=агсьес у (6)реализуется как Ч- Ф-чс 1+Ц Д.ф 7Опри)с =х -ЕО ч вКогда;1=1,Я =1 У:ЯесбдХ,со . си с=СИьх; ЮьХ: Вычисление обратной гиперболическойфункции с 1+0 с 11(1- РЦ;= при 11(д иХ= . 1 дх:22 иЕ с"1 ЛС; : 4. (К) Устройство работает следующим об-,разом,для вычисления прямых Функций у= =весС.; х=созесК; ц=весЬх; г=созесЬх на вход 18 подается единичный сигнал, а при вычислении обратных. функций Ос =агсзес у; М =агссозес х; х=агвесЬц; х=агсозесЬг - нулевой сигнал. Кроме того, на вход 19 подается единичный сигнал, когда вычисляются тригонометические функции, и нулевой сигнал, если вычисляются гиперболические. Режим вычисления у=вес сХ.; хсовес сС На входы 18 и 19 подаются единичные сигналы, благодаря чему первый арифметический блок 1 и накапливающий сумматор-вычитатель 2 настраиваются на выполнение зависимостей (2) и (5) соответственно. В первый и второй регистры 7 через входы 13 и 14 заносятся начальные значения у х 1, На7 .11137вход счетчика 4 через вход 12 записывается адрес, по которому из блокапамяти 3 считываются значения Ьос , Е , а на вход 10 подается исходное значение с , после чего в схеме 5протекает переходной процесс. Послеокончания переходного процесса впервом и втором арифметических блоках 1 моделируются выражения (2) и(3), благодаря чему на их выходах и 1 Осоответственно выходах 16 и 17 образуются очередные искомые значения ууи х. В накапливающем сумматоре-вычитателе 2 моделируется выражение(5), благодаря чему на его выходе 15знакового разряда по выражению (4)образуется значение Е , котороеР 1через одноразрядный коммутатор 9 по-ступает на входтриггера 6, Послеэтого на вход устройства 20 подает Ося импульс, по переднему фронту которого значения у и х выходов арифметических блоков 1 записываются врегистры 7 и поступают на входы арифметических блоков 1, значение Яза писывается в триггер 6 и далее поступает на входы арифметических блоков1 и накапливающего сумматора-вычитателя 2. По заднему фронту импульса всчетчик 4 добавляется единица, благо-ЗОдаря чему новые значения 4 А, с.2 считываются из блока памяти 3 ийодаются на соответствующие входыблоков. После этого в схеме сновапротекает переходной процесс, по,окончании которого на вход 20 подает"ся очередной импульс. Таким образом,после реализации тактов на выходах16 и 17 образуются искомые значенияу=весс и х,совес Ы,Режим вычисления о =агсвес у; о==агссовес х. На вход 18 подается нулевой сигнал, а на вход 19 - единичный. При этом знаковый выход комбинационного сумма 45 тора 5 соединяется через одноразрядный коммутатор 9 с входом триггера 6, а первый арифметический блок на,страивается на выражение (2). Кроме того, в первый и второй регистры 7 заносятся значения у,1, х,1,на вход 10подается нуль, на вход 1 1 подается 98значение у, а в счетчик 4 записывается адрес, по которому считываются значения Лй. , с , Я. После этого в схеме протекает переходный процесс, по окончании которого на знаковом выходе комбинационного сумматора 5 по выражениям (7) и (8) образуется значение"1, которое поступает через коммутатор 9 на вход триггера 6, а на выходах первого и второго арифметических блоков 1 по выражениям (2) и (3) образуются очередные значения у, х. На вход 20 подается импульс,по которому значениезаписывается в триггер и далее поступает на входы арифметических блоков 1 и накапливающего сумматора-вычитателя 2, в регистры 7 заносятся у и х, а в счетчик 4 добавляется 1, Благода-ря этому в накапливакзцем сумматоревычитателе 2 по выражению (9) накапливается значение йо.; , а из блока памяти 3 считываются очередные значения С,ьк 1 Рь, поступающие на соответствукщие входы блоков. На этом заканчивается первый такт. После реализации и тактов на выходе 15 образуется .по выражению (9) искомое значение оС .Вычислительный процесс для определения значений и весЬх; г=совесЬх; хагвесЬц и х=агсовесЬ а реализуется аналогично с той лишь разницей, что в счетчик 4 заносится другой начальный адрес, яо которому считываются из блока памяти 3 значения Ьо( 1 , с9 1 ВВ отличие от прототипа, в предложенном устройстве за и тактов реализует вычисление прямых или обратных, гиперболических или тригонометрических функций вида у=весос; х=совеЬЖ;=агсвес у; а=весЬ х; о(=агссовес х; к=совесЬ х; х=согвесЬ и; х=агссовесЬ а. Это способствует применению устройства в качестве спецпроцессора в мультипроцессорных- вычислительньи системах, функционально ориентированных на решение нелинейных систем алгебраических и дифференциальных уравнений и реализацию вычислительного процесса в реальном масштабе времени, например управления технологическим процессором.6620/40ВНИИПИ Го За по делам