Устройство для извлечения квадратного корня

(594 С 06 Р 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВРГ 4(1 Ц ю 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ных пре мерител информа импульс повышен Бюл. У 14 кевич и В Макси ва. Вв одержа ментовляемого соответствующими лен ных2,связями позволяет значительн ок т етел л и это наНр ивше ойст ос тв тно ьса тся к выч ет быть и ункционал нои связи,и м овых(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРАТНОГО КОРНЯ(57) Изобретениелительной техникепользовано в цифр Рыжевский А. ка частотных сигналов. М. рис. 65.ство СССР 552 ф 1976. ВЛЕЧЕНИЯ КВАД бразователях и цифровых и ных приборах для обработк ии, - представленной число ным кодом. Цель изобретени е быстродействия устройст ение в состав устройства,его счетчик 5, группу 4 эл элементы ИЛИ 1,2, управ счетчика 3 и блока б местть импульсныи поток в тельной обратной связ ждому импульсу, посту формационный вход уст тствует не более одно пи положительной обра ил., 2 табл.1388856 Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых функпиональных преобразователях и цифровых измеритель 5ных приборах для обработки информации, представленной число-импульснымкодом,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. ОНа фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства для извлечения квадратного корня; на фиг. 2 и 3 - варианты реализации управляемого счетчика и блока местного управления соответственно,Устройство (фиг, 1) содержит первый 1 и второй 2 элементы ИН 1, управляющий счетчик 3, группу 4 элементовИ, счетчик 5 и блок б местного управленияВ состав управляемого счетчика 3(фиг. 2) входят элементы И 7 - 7,счетные триггеры 8, - 8 и элементыИЛИ 9, - 9 25Блок 6 местного упра.вления (фиг. 3)содержит элементы ИЛИ 10,-10иэлементы ИСКЛОЧАМЩЕ.", ИЛИ 11, -11,Общее число разрядов управляемогосчетчика 3 равно ш а счетчика 5 - 30тУстройство работает следующимобразом,Перед началом работы сигнал, поданный на установочный вход устройства, переводит счетчики 3 и 5 внулевое исходное состояние. Выходныесигналы схемы 6 управления однозначно определяются числом содержащимсяв счетчике 5. При этом уровень "1" 40в каждый момент времени присутствуеттолько на одном из ее выходов в зависимости от того, сколько нулейподряд содержится в старших разрядахсчетчика 5, 45Соответствие между входными и выходными сигналами блока 6 управленияприведено в табл. 1 В табл. 1 приняты следующие обоз 50начения: Ьою Ь,Ь, , Ь , Ь значения разрядов числа, содержащегося в счетчике 5 с с, с,с,сс 1, - значения выходных сигналов блока 6 управления; К - безразличное значение разряда.Согласно табл. 1 в исходном состоянии устройства единица присутствует на том выходе блока 6 управления который соединен с элементом И 7 управляемого счетчика 3, т.е, с, =1.Следовательно, первый импульс, поступивший на информационный вход устройства, проходит через элементы И 7 иИЛИ 9 управляемого счетчика 3 и записывает единицу в счетчик 5. В соответствии с весами разрядов счетчиков 3 и 5, приведенными на фиг, 1,результат преобразования, зафиксированный в них после поступления первого входного импульса, равен М =1.После этого уровень "1" появляетсяна следующем выходе блока 6 управления, т.е, с =1, Второй импульс, поступивший на информационный входустройства, проходит через элементыИ 7., и ИЛИ 9управляемого счетчика 3 и поступает на счетный входтриггера 8Таким образом, прис = управляемый счетчик 3 работаетгв режиме двухразрядного счетчика, Вдальнейшем каждое изменение на единицу количества нулей, содержащихсяподряд в старших разрядах счетчика 5,приводит к появлению уровня "1" наочередном выходе блока б управленияи, следовательно, переходу управляемого счетчика 3 в режим работы сувеличением на единицу количества егоего разрядов,В общем случае при Ь =О, Ь ;-О, где Я принимает любое значение из ряда 0,1,2ш. При с =1 в управляемом .счетчике 3 открыт элемент 7 ; Следовательно, импульсы, поступающие на вход счетчика 3, проходят чеРез элементы И 7 в, и ИЛИ 9на счетный вход триггера 8 ,. Таким образом, при с, =1 в работу включены триггеры 8, , состав управляемого счетчика 3, т,е. он работает в режиме (8+2)-разрядного двоичного счетчика. Управляемый счетчик 3, группа 4 элементов И, счетчик 5 и элемент ИЛИ 2 составляют двоичный умножитель, При с =1 в работе двоичного умно 5 ФТжителя участвуют 8+2 старших разрядов счетчика 3 и 8+1 младших разрядов счетчика 5. Число, содержащееся в этих разрядах счетчиков 3 и 5, обозначим И и представим его в ви 5де(14) 35+1 г 5 г=." а, 2+Ь 2,с - Ф-2 Ф 1 с 1-5-2 1- .о 1:5 Фг (1) 5значения разрядов числа, содержащегося в счетчике 3.В соответствии с весами разрядов, О приведенными на фиг. 1, результат преобразования НГ, зафиксированный в счетчиках 3 и 5, равен Рассмотрим работу устройства в ди- апазоне соответствующем с=1Учитывая, что на управляющие входы группы 4 элементов И подан инверсный код числа, содержащегося в счет-. чике 5, приращение количества импуль сов ц, поступивших на вход двоичного умножителя (т.е, на выход элемен-. та ИЛИ 2) в диапазоне (3), может быть определено иэ уравненияГ2 -Ху,1,Г --- -с (4) где р=28+3 - общее количество разрядов счетчиков 3 и 5, принимающих участие в работе двоичного умножителя п- приращение количестваимпульсов , поступивших на вход счетчика 3в диапазоне (3) Согласно принятым обозначениям можно записать25 ф 2И=2 +у, (6) . 453 В начальной точке диапазона (3) И = 2 а у = О, При М = 25 из уравнения (2) получим М =2 . ПоГ скольку диапазон (3) определен в общем виде, т.е, при 8=0,1,2шимеем ряд поддиапазонов, перекрывающих в своей совокупности весь диапазон работы устройства, то, не нарушая общности изложения, можно за 1ключить, что числу И =2 соответствует число х = М = 2 . Проинтегрирог 5Гвав с учетом вьппе определенных пределов дифференциальное уравнение (8), получим9 х 25 ф 2 1 г 25+3252 у + -у = 2 (х); (10)25+3 454 У 25+ Фу + 2 у + 2 -2 х=О. (1) Положительный корень квадратногоуравнения (11) равен5 2 25+2у = 2 .хИз уравнений (2), (6) и (12) сле- дует И (13)Уравнение ( 3) справедливо для всех Я = 0,1,2,.".ши, следовательно, во всем диапазоне работы рассматриваемого устройстваВ табл. 2 приведен пример работы устройства для извлечения квадратного корня при ш=4. Здесь у обозначает общее количество импульсов, прошедших через элемент ИЛИ 1, а сГ общее количество импульсов на выходе элемента ИЛИ 2. В последней графе табл. 2 приведены значения абсолютной погрешности устройства, определяемой уравнениемПриращение 1 у определяется суммой ду = дх +ду,(7)50 Определим результат преобразования М как функцию от числа входГных импульсов х. где 3 х - приращение количества импульсов х, поступающих на информационный вход устройства.Из уравнений (4) - (7) следует(2 +у)д у = 2 Ах. (8) 55 Существенным отличием предлагаеого устройства от устройства по прототипу является то, что каждый импульс, поступивший на его информационный вход, может вызвать не более одного импульса в цепи положительной обратной связи, замыкающейся через элементы ИЛИ 1 и 2Формула изобретенияУстройство для извлечения квадратного корня, содержащее счетчик, группу элементов И, два элемента ИЛИ,с, с с, с+ а а, а а ЬЬ, Ь2 2 2 22 2 2 0 0 3 3 0 0 О 1 1 0 О 1 0 1 0 0 0 первый и второй входы первого из которых соединены соответственно с информационным входом устройства и свыходом второго элемента ИЛИ, входыкоторого подключены к выходам элементов И группы, о т л и ч а ю щ е "е с я тем, что, с целью повьдпениябыстродействия, в него введены управляемый счетчик и блок местного управления, причем управляющие входыуправляемого счетчика подключены квыходам блока местного управления,входы которого соединены с прямымиразрядными выходами счетчика, инверсные разрядные выходы кроме старшегоразряда, которого подключены к управляющим входам элементов И группы,0 0 О 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 2 2 0 0 1 0 1 0 0 4 0 0 1 1 1 О 0. сигнальные входы элементов И которой соединены с прямыми разрядными выходами, кроме младшего разряда, 5управляемого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход переполнения " к счетному входу счетчика, устано",- вочный вход которого и одноименный вход управляемого счетчика подключены к установочному входу устройства, управляющий вход элемента И группы, сигнальный вход которого соединен с прямым выходом старшего разряда управляемого счетчика, подключен к входу "1" устройства, выходы счетчи" ка и управляемого счетчика являются выходами результата устройства,0 0 01 0 0 1 01 0 0 1,25 -0,1642 1 0 0 1,75 +0,01791388856 Составитель Н, ШелобановТехред М.Дидык Тяско Коррек актор Е, Копч каз 1580/ 49 Тираж 704 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб,; д.