Устройство для вычисления квадрата и квадратного корня

пОскольку на управляющем входе последнего присутствует сигнал логичес кОго нуля с входа задания режима вь 1 числения квадрата устройства в дво 5 иЧном параллельном коде, Но сигнал лОгической единицы с входа сброса устройства поступает на вход установкй нуля накапливающего сумматора 3, а т:1 кже, пройдя через третий элемент И 6, поступает на вход установки нуля реверсивного счетчика 1, Тем самым рверсивный счетчик 1 и накапливаюпрй сумматор 3 устанавливаются в нулевое состояние После окончания дей славия сигнала логической единицы на входе сброса устройства на вход числ-импульсного кода устройства начинют поступать прямоугольные импульсз, представляющие собой число-им пльсный код входного числа, Зти импульсы проходят через второй элемент 214-ИЛИ 15 и поступают на суммирующий вЖод реверсивного счетчика 1 и через в 1 орой элемент ИЛИ 8 на вход приема 25 информации накапливающего сумматора 3, По переднему Фронту прямоугольных импульсов к содержимому накапливающе- гФ сумматора 3 прибавляется умноженное нЭ два содержимое реверсивного счет чика 1 плюс единица, Зто достигнуто зф счет того, что на разрядные входы накапливающего сумматора 3 содержимЬе реверсивного счетчика 1 с его разрядных выходов подается со смещенем на один разряд в сторону старш 1 их разрядов, а на вход младшего разряда разрядных входов накапливающего сумматора 3 подан сигнал логической еДиницы, По заднему фронту входных 40 прямоугольных импульсов содержимое реверсивного счетчика 1 увеличивается на единицу, Таким образом, в накаплйвающем сумматоре 3 формируется сумма нечетных чисел 1,3,5,(2 п)в 45 равная, как известно, квадрату числа и, т,е, после поступления и входных прямоугольных импульсов содержимое накапливающего сумматора 3 будет равно5 0(2 п) = и, Код квадрата числа1и с выхода результата накапливающего сумматора 3 поступает на разрядные входы первого мультиплексора 10, проХодит через него, поскольку на уп равляющем входе последнего присутствует сигнал логического нуля и поступает на выход устройства. В режиме вычисления квадратного корня в число-импульсном коде сигнал логической единицы подается на вход задания режима вычисления квадратного корня в число-импульсном коде устройства, откуда он поступает на вход первого элемента 2 И-ИЛИ 14, .Как и в предыдущем режиме, на вход сброса устройства поступает сигнал логической единицы, который устанавливает в нулевые состояния накапливающий сумматор 3 и реверсивный счетчик 1, Как и в предыдущем режиме, после окончания сигнала логической единицы на входе сброса устройства, на вход число-импульсного кода устройства начинают поступать прямоугольные импульсы, представляющие собой число- импульсный код входного числа, Зти импульсы проходят через первый элемент 2 И-ИЛИ 14 и поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 1, Каждый раз, когда содержимое реверсивного счетчика 1 равно нулю и приходит импульс на его вычитающий вход, на его выходе переноса появляется . импульс, который проходит через второй элемент ИЛИ 8 и поступает на вход приема информации накапливающего сумматора 3. По переднему Фронту этого импульса к содержимому накапливающего сумматора 3 прибавляется единица, поскольку на всех его разрядных входах, кроме первого, на который постоянно подан сигнал логической единицы, присутствует содержимое реверсивного счетчика 1, равное в этот момент нулю, Кроме того, импульс с выхода переноса реверсивного счетчика 1 проходит через элемент задержки 2 и, пройдя второй мультиплексор 11, поскольку на управляющем входе последнего присутствует сигнал логического нуля с входа задания режима вычисления квадрата в двоичном параллельном коде, поступает на вход разрешения приема кода реверсивного счетчика 1. К этому моменту новое, увеличенное на единицу содержимое накапливающего сумматора 3 с его выхода результата, пройдя через третий мультиплексор 12, со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов, т,е. умноженное на два, поступает на разрядные входы,реверсивного счетчика 1По импульсу на входе разрешения приема кода реверсивного счетчика 1 удвоенное эна5 15чение содержимого накапливающего сумматора 3 заносится в реверсивный счетчик 1, Подобным образо, всегда, когда приходит входной импульс, а реверсивный Счетчик 1 находится в нулевомсостоянии, содержимое накапливающегосумматора 3 увеличивается на единицуи удвоенное значение этого содержимого заносится в реверсивный счетчик1, Первое увеличение содержимого накапливающего сумматора З.происходитпосле прихода первого импульса, второе - после четвертого, третье - после девятого и т,д т.е, в накапливающем сумматоре 3 формируется код,целой части корня квадратного изчисла импульсов, поступивших на входчисло-импульсного кода устройства,Дапее содержимое накапливающего сумматора 3 с его выхода проходит черезпервый мультиплексор 10 на выходустройства,В режиме вычисления квадрата вдвоичном параллельном коде сигналлогической единицы подается на входзадания режима вычисления квадратав двоичном параллельном коде, Навход параллельного кода устройстваподается двоичный параллельный кодчисла, квадрат которого необходимовычислить, Затем, на вход сбросаустройства подается сигнал логичес,кой единицы. По этому сигналу накапливающий сумматор 3 устанавливаетсяв нулевое состояние, Кроме того,сигнал логической едины с входа сбросасустройства проходит через второймультиплексор 11, поскольку на управляющем входе последнего присутствует сигнал логической единицы с входа задания режима вычисления квадрата в двоичном параллельном коде ипоступает на вход разрешения приемакода реверсивного счетчика 1, Темсамым двоичный параллельный код входного числа заносится в реверсивныйсчетчик 1, Двоичный параллельный кодвходного числа поступает на разрядные входы реверсивного счетчика 1,пройдя через третий мультиплексор 12,так как на управляющем входе последнего присутствует сигнал логическойединицы с входа задания режима вычисления квадрата в двоичном параллельном коде, Этим же сигналом логи- .ческой единицы, поступающим на инверсный вход третьего элемента И 6,предотвращается поступление сигнала 50512 блогической единицы с входа сбросаустройства на вход установки нуляреверсивного счетчика . С входасброса устройства сигнал логической 5единицы поступает на вход запускающего сигнала управляемого генератора16 прямоугольных импульсов. Сигналлогической единицы с входа сбросаустройства поступает на второй входэлемента ИЛИ-НЕ 19. Вследствие этогона выходе элемента ИЛИ-НЕ 19 присутствует сигнал логического нуля, который проходит через первый элементНЕ 17, второй элемент НЕ 18 и присутствует на первом входе элементаИЛИ-НЕ 19, Длительность сигнала логической единицы на входе сбросаустройства выбирается достаточной 20 для того, чтобы конденсатор 21 успелзарядиться и на выходах элементовНЕ 7 и 18 сигналы достигли уровнейлогических единицы и нуля соответственно, На первый вход элемента 25 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, являющийся входом управления начальной фазой выходного сигнала управляемого генератора16 прямоугольных импульсов, поступает сигнал логической единицы с входа 30 задания режима вычисления квадратав двоичном параллельном коде, Поэтому на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 происходит инвертирование сигнала, поступающего на его второй вход с выхода элемента ИЛИ-НЕ 19, Таким образом, при действии сигнала логическойединицы на входе сброса устройства,на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ20, являющегося выходом управлявмо го генератора 16 прямоугольных импульсов, присутствует сигнал логическойединицы, а после окончания действияуказанного сигнала на вход сбросаустройства, на выходе элемента ИЛИ НЕ 19 сразу же появляется сигналлогической единицы, а, значит, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 -сигнал логического нуля, Затем управляемый генератор 16 прямоугольных им пульсов начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, но важно, что вданном режиме вначале формируетсяспад импульса, т,е, задний фронт, Онпроходит через третий элемент ИЛИ 9,через первый элемент 2 И-ИЛИ 14 и лос 1тупает на вычитающий вход реверсивного счетчика 1, уменьшая его содержимое на единицу, То есть, если в реверсивный счетчик 1 было занесено 1значение и по сигналу логической еДиницы на входе сброса устройства, то теперь содержимое счетчика становится равным п Кроме того, импльсы с выхода управляемого генератора 16, пройдя третий элемент ИЛИ 9, первый элемент И 4 и второй элемент ИЛИ 8, поступают на вход приема инфс 1 рмации накапливающего сумматора 3 н по переднему фронту прибавляют к с держимому последнего удвоенное содержимое реверсивного счетчика 1 плюс единица. То есть по первому имп 1 льсу содержимое накапливающего 5 .сумматора станет равным 2 п+12 п. Затем, по заднему фронту этоимпульса содержимое реверсивного советчика 1 уменьшится еще на единиц и станет равным п, По переднем фронту второго импульса к содермому накапливающего сумматора 3 ибавляется 2 п+1 = 2 пи т.д., те, в накапливающем сумматоре 3 накапливается сумма нечетных чисел. 25 Это происходит,до тех пор, пока содержимое реверсивного счетчика 1 не станет равным нулю, Тогда при поступлении на его вычитающий вход очередного импульса на его выходе пере нса появляется сигнал логической е иницы, который проходит через перв й элемент ИЛИ 7, третий элем нт ИЛИ 9 и поступает на первый вод первого элемента И 4 и на вход первого элемента 2 И-ИЛИ 14, Тем самрм предотвращается снятие сигнала логической единицы с вычитающего входа реверсивного счетчика 1 и входа приема информации накапливающего 40 сумматора 3, Работа схемы прекращаетсй. Сигнал логической единицы с выхода первого элемента ИЛИ 7 является сйгналом конца режима в двоичном параллельном коде .Передним фронтом последнего и-го импульса, т.е. когда содержимое реверсивного счетчика равно нулю, к содержимому накапливающего сумматора прибавляется единица,Таким образом, в накапливающем сумма О торе накоплена суммао;Е(2 п) = п,Содержимое накапливающего сумматора 3 с его выходов результата проходит через первый мультиплексор 10на выход устройства,В режиме вычисления квадратного корня в двоичном параллельном коде сигнал логической единицы подается на вход задания режима вычисления квадратного корня в двоичном параллельном коде, откуда поступает на со- . ответствующий вход второго элемента 2 И-ИЛИ 15, на вход второго элемента ИЛИ 8 и на управляющий вход первого мультиплексора 1 О. На вход двоичного параллельного кода устройства подается двоичный параллельный код, квадратный корень которого необходимо вычислить, Этот код должен стоять на входе параллельного кода устройства все время вычисления квадратного корня, Далее подается сигнал логической единицы на вход сброса устройства, Этим сигналом останавливается управляемый генератор 16 прямоугольных импульсов и устанавливаются в нулевое состояние реверсивный счет,; чик 1 и накапливающий сумматор 3.После окончания действия сигнала логической единицы на входе сброса устройства управляемый генератор 16 прямоугольных импульсов начинает выдавать на своем выходе прямоугольные импульсы, Причем, поскольку на входе управления начальной фазой управляемого генератора 16 присутствует, в данном режиме, сигнал логического нуля, который поступает на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЗЗЕЕ ИЛИ 20, то сразу после окончания сигнала логической единицы на входе сброса устройства на выходе управляемого генератора 16 возникает передний фронт импульса, Импульсы с выхода управляемого генератора 16 прямоугольных импульсов проходят через третий элемент ИЛИ 9, второй элемент 2 И-ИЛИ 15 и поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 1 и через второйэлемент ИЛИ 8 на вход приема информации накапливающего сумматора 3. По переднему фронту импульсов ксодержимому накапливающего сумматора 3 прибавляется удвоенное содержимое реверсивного счетчика 1 плюс единица, а по заднему фронту к содержимому реверсивного счетчика 1 добавляется единица,т,ев накапливающем сумматоре 3 копится сумма нечетных чисел, равная квадрату числа, находящегося в реверсивном счетчике 1, т,е, содержимое реверсивного счетчика 1 - есть целая часть корня квад 1550512ратного из содержимого накапливающего сумматора 3 Содержимое накапливающего сумматора 3 сравнивается на схеме 13 сравнения с кодом числа, поступающим на вход двоичного параллельного кода устройства, Схема 13 сравнения может быть выполнена, например, на основе микросхем типа 533 СП 1, Пусть на вход довичного параллельного кода устройства поступает код числа А, Причем и ( А и+1).2 2 Тогда при поступлении п импульсов с выхода управляемого генератора 16 прямоугольных импульсов содержимое реверсивного счетчика 1 будет равно п, а содержимое накапливающего сум 11яматора 3 - (2 п) = и . При поступ 1ленни следующего (п+1)-го импульса 20 он своим передним Фронтом прибавит к содержимому накапливающего сумматора 3 -(2 п+1) и содержимое его будет равно2511+11Г 2(п+.1)-13 = (и+1) )АЪЗначит на выходе схемы 13. сравнения появится сигнал логической единицы, который пройдет через второй 30элемент И 5,первый элемент ИЛИ 7,третий элемент ИЛИ 9, второй элемент 2 И-ИЛИ 15 и тем самым предотвратит появление заднего фронта(и+1)-го импульса, и всех остапьных 35на суммирующем входе реверсивного ссчетчика 1, Кроме того, сигнал логической единицы сохранится на входеприема информации накапливающегосумматора 3. Значит устройство прек 40ратит вычисление, Содержимое реверсивного счетчика проходит через пер-.вый мультиплексор 10, так как на егоуправляющем входе присутствует сигналлогической единицы, на выход устрой 45ства, Сигнал логической единицы свыхода первого элемента ИЛИ 7 свидетельствует об окончании операции вычисления квадратного корня и поступает на выход сигнала конца режима 50в двоичном параллельном коде,Таким образом, устройство позволяет вычислять квадрат и квадратныйкорень при задании входной информа 55ции как в виде число-импульсного, таки в виде двоичного параллельного кодов, что достигнуто за счет введенияновых элементов и связей,Формула изобретения Устройство для вычисления квадрата и квадратного корня, содержащее реверсивный счетчик, элемент задержки, вход которого соединен с выходом переноса реверсивного счетчика, накапливающий сумматор, первый и второй элементы И, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом перекоса реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с разрядными входами накапливающего сумматора, вход млад" шего разряда и вход установки луля которого подключены к входу логической единицы и входу сброса устройства соответственно, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения области применения за счет возможнос" ти вычисления как в число-импульсном, так и в двоичном параллельном коде, в него введены первый, второй и третий мультиплексоры, схема сравнения, управляемый генератор прямоугольных импульсов, третий элемент И, второй и третий элементы ИЛИ, первыйи второй элементы 2 И-ИЛИ, причеи выход пер" вого мультиплексора является выходом устройства,а первый и второй информационные входы соединены с выходами реверсивного счетчика и накапливающего сумматора соответственно, а управляющий вход, объединенный с первыми входами второго элемента И и второго элемента 2 И-ИЛИ, подключены к входу задания режима вычисления квадратного корня в двоичном параллельном коде, прямой вход третьего элемента И соединен с входом сброса устройства, инверсный вход является входом задания режима вычисления квадрата в двоичном параллельном коде устройства, а выход соединен с входом установки нуля реверсивного счетчика, вход вычитания и вход сложения которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов 2 И-ИЛИ, а вход разрешения за- писи и информационный вход подключе" ны к выходам соответственно второго и третьего мультиплексоров, выход накапливающего сумматора соединен с первым входом схемы сравнения и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с первым информационным входом третьего мультиплексора, 1550512 12Вход младшего разряда которого соедиНен с входом логического нуля устройства, второй информационный вход третьего мультиплексора и второй вход5 Схемы сравнения соединены с входом Двоичного параллельного кода устройСтва, а управляющий вход подключен к 1 ходу задания режима вычисления квад 1 ата в двоичном параллельном коде устройства и соединен с управляющимходом второго мультиплексора, перым входом первого элемента 2 И-ИЛИ,входом управления управляемого геератора прямоугольных импульсов ипервым входом первого элемента И,торой вход которого, объединенный сторыми входами первого и второголементов 2 И-ИЛИ, подключен к выходуретьего элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого .лемента ИЛИ и является выходом сигнала конца режима в двоичном параллельном коде, а второй вход соединенвыходом управляемого генератора 25 прямоугольных, импульсов, вход за 1 уска которого подключен к прямому входу третьего элемента И, выходсхемы сравнейия соединен с вторымвходом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второгоэлемента ИЛИ подкпючен к входу приема информации накапливающего сумматора, первый .вход которого соединен свыходом первого элемента И, второйвход - с выходом переноса реверсивного счетчика, а третий вход " с выходом второго элемента 2 И-ИЛИ, .третий вход которого подключен к входузадания режима вычисления квадратав число-имлгульском коде устройства,третий вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с входом задания режимавычисления корня квадратного в числоимпульсном коде, четвертые входыпервого и второго элементов 2 И-ИЛИподключены к входу число-импульсногокода устройства, выход элемента задержки подключен к второму информационному входу второго мультиплексора,1550512 ябуха Корректор Т,Пал едак Заказ дписное В кий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производственно-изд СоставителПчолинская Техред М Тираж 561 дарственного комитета 113035, Москва, по и -35,бретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб д. 4/5