Матричное вычислительное устройство тригонометрических функций

(71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институтим. В.И. Ульянова (Ленина)(56) Авторское свидетельство СССР У 809173, кл, О 06 У 7/548, 1978,Авторское свидетельство СССРУ 1032454, кл. О 06 Р 7/548, 1981. (54) МАТРИЧНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к област вычислительной техники и может быть 801238 использовано в родействующихпроцессорах и с ализированных вычислительных устройствах. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство вычисляет элементарные функции впЧ и сову по методу "цифра зацифрой". Упрощение основано на допущении, что= 1 щ/2, где- число итераций, ш - разрядность. Такимобразом в результате допущения имеется возможность сократить количествоитераций и в. результате использования допущений упростить устройство.Устройство содержит матрицу вычислительных ячеек, состоящую из двух ча- .:е у = у +6.,Хей ,е Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в быстродействующих процессорах в специализированных вычислительных устройствах.5Цель изобретения - упрощение устройства.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - конструкция матрицы с первой по 1-ю .строки; на О фиг. 3 -конструкция остальной части матрицы; на фиг. 4 - структура вычислительной ячейки; на фиг. 5 - структура сдвоенной ячейки.Устройство содержит часть матри цы 1 с первой по 1-ю строки, мультиплексор 2, остальную часть матрицы 3, входы 4-6, выходы 7"8 1-й строки матрицы, вход 9,выходы 10 и 11 мультиплексора,выход 12 устройства. Матрица 20 состоит из вычислительных ячеек 13, одноразрядных сумматоров 14 и сумматоров 15 по модулю два. Каждая вычислительная ячейка содержит сумматор 16 по модулю два, одноразрядный 25 сумматор 17, управляющий вход 18, входы 19 и 20 слагаемых, вход 21 переноса, выход 22 переноса, выход 23 управления и выход 24 суммы. Элементы НЕ на фиг, 1-3 представлены штри- З 0 хами на связях.Матричное вычислительное устройство вычисляет элементарные функции зз.п у и созпо методу "цифра за цифрой",35 Р курентные соотношения, описываеющие алгоритм " цифра з а цифрой для функций з п 9 и с оз Ч , следующие .9. = зя, - , агс 1 2+ этап 14, = зКпО; где х , у - текущие координаты вектора;х у - конечные координаты векьфтора; 50п - число шагов итераций.Начальные условия: г =Ч, х = 1/К,у.: О,где К - коэффициент деформации вектора зависящий только от числа 55Эшагов итераций.Результаты вычислений: х = сову = в 3.пР,Матрица выполняет второй этап ,- горитма и работает следующим обра:"ом.На входы 4 матрицы подаются начальные условия у на входы группы входов 5 матрицы подаются начальные условия х на входы группы входов 6 матрицы подаются значения управляющих сигналов, вырабатываемых управляющей матрицей матричного вычислительного устройства, причем +1 кодируется нулем, а -1 - единицей. Каждая строка вычислительных ячеек 13 вычисляющей матрицы 1 выполняет две операции алгебраического суммированияНа выходах 24 вычислительных ячеек 13 второго ряда в.з.-й строке имеется значение у а на выходах 24 вычислительныхячеек 13 первого ряда - х,.Видно, что на х-й итерации в формировании у. участвуют два числа х и у причем для получения 1-го разряда У необходимо иметь 1-й разряд у и (Д-з.)-й разряд х., что является причиной задержки, Но х ., - зто зна-. чение совс точностью з.-разрядов, т,е. после з-й итерации значения з." старших разрядов х 3 = з., +1,п) не изменяются. С другой стороны, в формировании у., величина х, участвует без (ш-з,) младших разрядов,Теперь допустим, что з. =Щ В этом случае все х.Д = з., (з.+1)-(п3,1 участвующие в формировании у=(-+ +1)п), будут одинаковы и равны." Такие же рассуждения справедливы идля выражения Таким образом конструкция устройства обеспечивает выполненение операций алгоритма и состоит из подматрицы 1, вычисляющей значение х и1238060 если Г=О У, если Г= 1; 1 О 15 20 25 О 0030 01 0 1 О 1 0 40 1 10 1 45 1 0 1050 0 0 О 1 1 0 у , мультиплексора 2, работа которого описывается выражениями х, если Г=Э У, если =О,подматрицы 3, вычисляющей значениеБ, где вопч, если Г = 0Б сову, если Г = 1,Конструкция вычислительной ячейки 13 описана в таблице и не имеет принципиального значения для функционирования устройства. Входы Выходы 19 20 21 23 2 18 2 24 О 0 О 0 0 0 О 00 О О 1 0 0 0 0 1 1 0 35О 1 0 О О 00 1 0 1 0 0 10 0 0 1О0 0 О1 0 0 1 1 1 00 1 1 01 1 1 1 0 О 1 1 1 0 1 1 1 1 О 1 О О 11 1 1 1 4Формула изобретения 1. Матричное вычислительное устройство тригонометрических функций, содержащее матрицу вычислительных ячеек и группу элементов НЕ, причем -я строка матрицы (5. = 1,2 где 1 равно наибольшему целому от половины номера последнего столбца ш, где ш - разрядность) содержит два ряда вычислительных ячеек, К-я строка матрицы для Х = ( 1+1)п, где и - . число итераций, содержит один ряд вывычислительных ячеек, вход управления вычислительной ячейки первого и второго рядов з-й строки (з = 1,2п) ,)-го столбца ( = 1,2, ш) соединен с выходом управления вычислительной ячейки соответствующего ряда а-й строки (-1)-столбца, вход управле ния вычислительной ячейки второго ряда х-й строки первого столбца соединен через элемент НЕ с входом управления вычислительной ячейки первого ряда -й строки первого столбца и со-. единен с входом управления матрицы, вход переноса вычислительной ячейки первого и второго рядов в-й строки ,)-го столбца соединен с выходом переноса вычислительной ячейки соответствующего ряда в-й строки (+1)- го столбца, вход переноса вычислительной ячейки ш-го столбца соединен с выходом управления той же вычислительной ячейки, вход первого слагаемого вычислительной ячейки первого и второго рядов -й строки, кроме первой, 1-го столбца соединен с выходом суммы вычислительной ячейки соответственно второго и первого рядов. (х)-й строки -+1)-го столбца, вход второго слагаемого вычис" лительной ячейки первого и второго рядов з-й строки, кроме первой и (1+1)-й)-го столбца соединен с выходом суммы вычислительной ячейки соответствующего ряда (в)-й строки ,)-го столбца, вход второго слагаемого вычислительной ячейки первого ряда первой строки )-го столбца соеди" нен с входом первого слагаемого вычислительной ячейки второго ряда первой строки )-го столбца и соединен.с первым информационным входом матрицы, вход второго слагаемого вычислительной ячейки второго ряда первой строки )-го столбца соединен с входом первого слагаемого вычислительной ячейки первого ряда первойстроки -го столбца и соединен с вторым информационным входом матрицы, вых 9 д суммы вычислительной ячейки первого и второго рядов -й строки, кроме 1-й, первого столбца соединен с входом первого слагаемого вычислительной ячейки соответственно второго и,первого рядов (+1)-й строки последовательно с второго по 1 О (1+1)-й столбец, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью упроще" ния устройства, оно содержит мультиплексор, группу одноразрядных сумма- тоРОВ и ГРуппу сумматоров по модулю 15 два, причем (1+1)-ястрока матрицы (ц = 1,2 п) содержит вычислительные ячейки только с номерами . (1+ц), (Г+ц+1) ,ш, выходы суммы вычислительных ячеек первого Ряда;. 20 1-й строки каждого столбца соединены, с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с выходами суммы вычислительных ячеек второго 25 ,ряда Г-й строки каждого столбца, управляющий вход мультиплексора соединен с входом задания кода Функции устройства, вход управления вычислительной ячейки (1+)-й строки (2+ц)- рО го столбца соединен с выходом с 1-го сумматора по модулю два, входами которого являются ( 1+ц)-й разряд управляющего входа матрицы и вход кода функции устройства, выход первого разряда первого выхода мультиплексора соединен через элемент НЕ с входами первого слагаемого вычислитель" ных ячеек (:1+)-й строки (1+с 1)-го столбца, выход р-го разряда первого щ выхода мультиплексора (р - 2,3 1г) соединен с входом первого слагаемого вычислительной ячейки ( 1+1)-й строки (Х+ц+р)-го стОлбца, вход второго слагаемого вычислительной ячейки (1+1)=й строки -го столбца соединен с выходом 1-го разряда второго выхода мультиплексора, выход суммы вычислительной ячейки (.1+)-й строки ( 1+с 1)-го столбца соединен с входом первого слагаемого (1+ц)-го одноразрядного сумматора, выход переноса вычислительной ячейки (1+1)й строки (Х+1)-го столбца, кроме О = 1, соединен с входом второго слагаемого (1+ +с 1-1)-го одноразрядного сумматора, выход переноса вычислительной ячейки (1+1)-й строки 1+1)-Го столбца соединен через элемент НЕ с входами второго слагаемого с первого по 1-й одноразрядных сумматоров, вход первого слагаемого,1-го одноразрядного сумматора дляХ соединен с выходом ,1-го разряда второго выхода мультиплексора, вход переноса,1-го одноразрядного сумматора соединен с выходом переноса (1+1)-го одноразрядного сумматора, выход суммы каждого одноразрядного сумматора является выходом соответствующего разряда значения функции устройства, вход второго слагаемого а-го одноразрядного сумматои 11 С ра соединен с входом логической 1 устройства. 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждая вычислительная ячейка содержит сумматор по модулю два и одноразрядный сумматор, вход первого слагаемого которого соединен с входом второго слагаемого вычислительной ячейки, вход первого слагаемого которой сое" динен с первым входом сумматора по модулю два, второй вход которого соединен с входом и выходом управления вычислительной ячейки, вход пе-" реноса которой соединен с входом переноса одноразрядного сумматора, вход второго слагаемого которого соединен с выходом сумматора по модулю два, выход суммы и переноса одноразрядного сумматора соединен с одноименными выходами вычислительной ячейки.12380 бО Составитель А, Зоринвтин ТехредМ.Ходанич Корректор В.Бутяг В 11303 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,Проект едактор М. аказ 3292/ ираж 671 ИИ 1 И Государственно делам изобретени Москва, Ж, Раодписноекомитета СССРи открытийская наб., д, 4/5