Генератор систем базисных функций аристова

(19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 06 Р 1/02 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТ 1 2(61) 1599850 определяемых й/2-х элементным системо- (21) 4844348/24образующим вектором и инвариантных к (22) 15.05,90основанию степенного базиса, генератор со- (46) 07.08.92. Бюл. М 29 держит два и-разрядных счетчика (й = 2" - (71) Дальневосточный филиал Научно-исс- размерность системы функций), и элементов ледовательского института "Аргон" Научно- НЕ, п (е + 1)разрядных коммутаторов (гл - производственного объединения "Персей" число разрядов вдвоичном представлейии (72) Г.Н,Аристов числа М/2 - .1, М - число значений, прини- (56) Авторское свидетельство СССРмаемых функциями, М - четное целой чисВ 1180871, кл,006 Е 1/02,1985.ло), сумматор по еоб М/2, и регистровАвторское"свидетельство СССР: сдвига, и+ 1 ключевых элементов и форми- Ь 1599850, кл.Ъ 06 Р 1/02, 23.05.89,: рователей дополнительного кода, и-разряд- (54) ГЕЙЕРАТОР СИСТЕМ БАЗИСНЫХ ный коммутатор, детектор рядом стоящих .ФУНКЦЙЙ АРИСТОВА единиц, три преобразователя кодов, форми- (57) Изобретение относится к автоматике и . рователь п временнйх стробов, вход зада- вычислительной технике и может быть ис- ния системы функций, вход тактовых пользовано, например, в цифровых систе-импульсов, функциональный выход, выход мах передачи данных. С целью расширения номера генерируемой функции, выход конфункциональных возможностей генератора ца периода генерируемых функций. 1 табл., путем формирования М систем функций, 3 ил.г осится к автоматйке и ике, может быть ис р, в цифровых систе-. нных. и является м устройства по авт. орфункцийУолша,со- .Е, четыре элемента И, етчика, два элемента мматор по еоб 2, и2 первой группы, ивторой группы,п комор Формирует базиспринимающие значе.его недостатком; такИзобретение отнвычислительной технпользовано, напримемах передачи даусовершенствованиесв. ЬЬ 1753465.Известен генератдержащий элемент Ндва и-разрядных счИЛИ, п-входовый сусумматоров по еобсумматоров по еоб 2мутаторов,Данный генератные функции Уолша,ния1, что является Ч как не позволяет формировать другие аисте- Ю мы базисных функций ОдНаиболее близким к йредлвгаемому по4 Ъь технической сущноСтй является генератор . (Ь систем баэиснйх функций, содержащий (Л два и-разрядных счетчика (й" - размерность системы функций), и элементов НЕ,.,Ф п(е+ 1)-разрядййх коммутаторов (е - число Ю разрядов в двоичной представлении числа М/2-1, М - число значений, принимаемых функциями, М - четйое целое число, сумматор по еоб М/2, л регистров сдвига, и ключевых элементов, и формирователей дополнительного кода, и-разрядный коммутатор, детектор рядом стоящих единиц, три преобразователя кодов, формирователь п временных стробов, вход задания системы1753465функций, вход тактовых импульсов, функци- подключен к первому входу группы последоональный выход, выход номера генерируе- вательно входа соответствующего регистоа мой функции, выход конца периода сдвига, выходы с 2-го го п) + 1)-й й/2-й генерируемых функций; в котором счетный разрядной группы 1-го регистра сдвига соеиип егвход первого счетчика и входы синхрониза динены с соответствующими входам ц р гистров сдвига подключены к входу пы последовательного входа каждогои груп- тактовых импульсов генератора, разрядные регистра сдвига непосредственно.выходы первого счетчика подключены к вхо- Недостатком данного генератора систедам элемента И, выход которого подключен . мы базисных функций являетсяего неспок входу управления записью п регистров 10 собность формировать системы базисных.сдвига, счетному входу второго счетчика и функцийс отличными отд значениями первыходу конца периода генерируемых функ- вого элемента системообразующего вектоций генератора, разрядные выходы второго ра А (й/2) (аппаратно формируется счетчика подключены к входу детектора ря- значение до =1), что приводит к сужению его дом стоящих единиц, входуданных первого 15 функциональных вбзможностей (фактичепреобразователя кодс первому информа- ски формируется М системы базисных ционному входу и-разрядного коммутатора, функций).входу формирователя и временных стробов Цель изобретения - расширение ф нки выходу номера генерируемой функции ге- циональных возможностей генераторара ора, выход формирователя и времен тем базиСных функций за счет ных стробов подключен кпервому формирования М систем базисных функ- информациоНному входу второго преобра- ций;инвариантных коснованиюстепенного зователя кодов и управляющему входу пер- базиса.вого преобразователя кодов выход Поставленная цель достигается тем, что которого подключен к второму информаци в генератор систем базисных функций, соонному входу и-разрядного коммутатора, держащий два и-разрядных счетчика управляющий вход которого подключен к (И .= 2"-размерность системы функций), и выходу детектора рядом стоящих единйц, элементов Н, и п+ 1)-разрядных коммутавыход и-разрядного коммутатора подклю- торов (л 1 - число разрядов в двоичном предчен к второму информационному входу вто ставлении числа М/2-1, М - число значений, рого преобразователя кодов выходы принимаемых функциями, М - четное целое разрядов с 1-го по п-й которого соединены число), сумматор по воб М/2, и регистров соответственносуправляющимйвходамис, сдвига, и ключевых элементов, и формиро-го по и-й ключевых элементов, выходы вателей дополнительного кода, и-разряд- разрядов с 1-го по(п+1)-й второго преобра ный коммутатор, детектор рядом стоящих зователя кодов подключены к входутретье- единиц,три преобразователя кодов, формиго преобразователя кодов, выходы рователь и временных стробов, вход задаразрядовс 1-го по и-й которого подключены ния системы функций, вход тактовых к входам управленйя соответственно с 1-го импульсов, функциональный выход, выход по и-й (е + 1)-разрядных коммутаторов, вы номера генерируемой функции, выход конходы которых подключены к соответствую- ца периода генерируемых функций, в котощйм входам сумматора по аоб М/2, выход . ром счетный вход первого счетчика и входы которого соединен с функциональным выхо- синхронизации и регистров сдвига подклюдом генератора, ня разрядная группа па. чены к входу тактовых импульсов генератораллельного входа 1-го регистра сдвига 45 ра, выход переполнения первого счетчика Г = , ,г , -соединена с ( 2 .и подключен к входам управления записью лИразрядной группой входа заданйя сйстемы регистров сдвига, счетномувходу второго функций генератора (размер группы равен счетчика и выходу конца периода генериргп+ 1), выход М/2-й разрядной группы 1-го емых функций генератора, параллельный регистра сдвига подключен к входам дан выход второго счетчйка подключен к входу ных 1-го ключевогоэлементы, выходы кото- детектора рядом стоящих единиц, входу рых соединены с входами соответствующих дан ных первого преобразователя кодов, формирователей дополнительного кода и первому информационному входу и-разрядпервымиьинформационными входами соот- ного коммутатора, входу формирователя и ветствующих (гп + 1)-разрядных коммутато временных стробов и выходу номера гене. ров, вторые информационные входы рируемой функции генератора, выходы с 1- которых подключены к выходам соответст- го по и-й формирователя п временных вующих формйрователей дополнительного стробов подключены к первому информацикода, первый выход М 2-й разрядной груп- . онному входу втОрого преобразователя копы-горегистрасдвигачерез 1-йзлементНЕ дов и управляющему входу первогоПредлагаемый генератор систем базисных функций, инвариантных к основанию степенного базиса, реализует способ формирования систем базисных функций через 5 деление модифицированных функций Радемахера 6 (г, р)= 5 гдето=О,1 и.6(1,р)= А - си бЬразующий вектор, А = 19 ),- О, й/2 - 1; д- основание степенного базиса; М - числозначений, принимаемых нкциями, М -О четрое целое число; ЬЕ О, М 2-1, (1) гиобд - операция деления степеней д по еобМ/2,Системы функций(1) не зависятот основания степенного базиса д (инвариантны по5 отношению к нему). Поэтому одна и та жесистема функций, формируемая предлагаемым генератором, может быть использова-.в для проведения различных0123реобрэзовэний, Например, А = (9 9 9 9 ),М = й = 8, при д = ехрО ) - преобраэова 2 лние фурье, при д = 2 - преобразованиеферма, ири д = 1 - преобразование Уолша,В качестве примера рассмотрим по 85 строениесистемыфункцийА-(9 д 9 9 ), М=8=8 А - А; стем оо н п 33333333 О6(8 5 любых ксных, иях) в эльно" Систе начений екторны оответс ти О О, 1 ) 6 т М,-,опряженная ф вляются обра ии 61 в смыслН схем врем генер (д д - 1 где 6 - с которой я ми, функц рации.Систем ме (2), име кция, элементы ыми элемента- групповой опеженная систе функций, сопвид преобразователя кодов, выход которого соединен с вторым информационным входом и-разряДного коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу детектора рядом стоящих единиц, выход и-разряд-. ного коммутатора подключен к второму информационному входу второго преобразователя кодов, выходы разрядов с 1-го по и-й которого подключены соответственно к входам управления с 1-го по и-й ключевых 1 элементов, выходы разрядов второго преобразователя кодов с 1-го по (и + 1)-й подключены к входу третьего преобразователя кодов, выходы разрядов с 1-го по и-й которого подключены к входам управления соот ветственно с 1-го по и-й (ги + 1)-разрядных коммутаторов, выходы которых подключены к и входам сумматора по глод М, выход которого соединен с функциональным выходом генератора, вход -й разрядной группы 2 -го регистра сдвига ( = 1, М/2,= 1,и) соединен с ( 2 )-й разрядной группой вхоьда задания системы функций генератооа (размер группы равен щ + 1), выход й/2-й разрядной группы -го регистра сдвига под ключен к входу данных соответствующего ключевого элемента, выходы ключевых элементов соединены с входами соответствующих формирователей дополнительногО кода и первыми информационными входа ми соответствующих (ги + 1)-разрядных коммутаторов, вторые информационныЕ входы которых подключены к выходам соответствующих формирователей дополнительного кода, первый выход И/2-й разрядной группы -го регистра сдвига через -й элемент НЕ подключен к первому входу группы последовательного входа соответствующего регистра сдвига, выходы с 2-го по (а + 1)-й Й-й разрядной группы -го регистра сдви га соединены с соответствующими входами группы последовательного входа каждого регистра непосредственно, введен (и + 1)-й ключевой элемент, причем и-й выход формирователя и временных стробов соединен 4 с входом управления (и + 1)-го ключевого элемента, и/2-я разрядная группы входа задания системы функций генератора соединена с входом данных (и + 1)-го ключевого элемента, выход которого 5 соединен с (и + 1)-м входом сумматора по вод М. а фиг. 1 приведена функциональнаяа генератора для ч = 8; на фиг, 2 - %енные диаграммы, поясняющие работуатора; на фиг. 3 - система базисйыхций, соответствующая вектору Ад д ) и основанию степенного базиса5,) водам, г =2" 1+ (2 - г(м), р) (2Р ) проб й ) г =2 ф ма (2) ортогональна дляд (действительных, комплех, матричных и их расширевии с условием ортогон41753465 1 1 1 1 1 1 1 1ц ЯРУО 9 1 93 у УЯЯЯ Я 99 9 Я 6 (8)= О 3 2 Г 0321Обратная матрица 6 (8) для проведенияобратного преобразования находится пообщему для ортогональных преобразований правилу: транспортируется матрицапрямого преобразования 6(й), элементытранспонированной матрицы заменяютсяих обратными значениями.В предлагаемом енераторе значениябазисных функций представляются в двоичном коде следу 1 ющим образом:ЯО = 000; ц = 001; д = 010; 93 = 011;-Я =100;-д =101;-ц =110;-93 111, 2О, 1, 2, 3В закодированном виде операция деления степеней д в (1) сводится к арифметическим операциям над кодами показателей и :. знаков степеней и не зависит от основанияСтепеней цЛ(КК), р) = (Ь(1,(2" р) х5.х вод И. Л (2 -ф),р вод М/2;Я(п,к), р) =8(1,(2 р) хх глоб М)93(2 -Щ р)Ю 10 го кода; 15-17 - выходы разрядов функционального выхода генератора 20, - на примере ормирования системы функций 7 (9 Я Я 9)=011010001000, М =И=8 25 (д = 1,5).:Генератор работает следующим обра зом.Закодированные значения элементовсистемообразующего вектора А (й/2) под ают на вход задания системы генератора 1соответственно, на вход четвертой разрядной группы - значение первого элемента, на вход третьей разрядной группы - значения второго элемента и т,д, Первый счетчик 7 35 считает поступающие на его вход тактовыеимпульсы(фиг, 2,1) и таким образом, формирует период генерируемых функций т = К т где т - период следования тактовых импульсов. Второй счетчик 6 считает 40 поступающие йа его вход импульсы переполнения счетчика 7 (фиг. 2,2) и формирует на своихвыходах параллельный код номера генерируемой функции (фиг. 2.3 - 5), В начале каждого периода по переднему фронту 45 0-го тактбвого импульс, производится оп 50 санной в них информации, формируя на выходах 4, 2 и 1-й соответственно разрядных О, если знак степени д Л положителен;1, если знак степени ЯЛ отрицателен;- перенос, формируемый при выполнении (5).О, еслиаыделение целого М/2произошло четное число раз; 1, если выделение целого М/2произошло нечетное число раз,Матрица (2) в закодированном виде (в котором ее формирует предлагаемый генератор) имеет вид 011 011 011 011 011 011 011 011 011 010 001 000 111 110 101 100011 001 111 101 011 001 111 101 .6(8) = 000 101 010 111 100 101 110 011011 111 011 111 011 111 011 111 011 110 001 100 111 010 101 000 000 010 100 110 000 010 100 110 000 001 010 011 100 101 110 111 Генератор (фиг, 1) содержит вход 1 задания системы функций, вход 2 тактовых импульсов, п(п = 3) регистров сдвига - соответственно 3-5, первый п-разрядный счетчик 7, второй и-разрядный счетчик 6, детектор 8 рядом стоящих единиц в коде данных, первый преобразователь 9 кодов, и элементов НЕ - 10, и ключевых элементов 11, и-разрядный коммутатор 12, п формирователей 13 дополнительного кода, (и + 1)й ключевой элемент 14, п(щ + 1)-разрядных коммутаторов 15, второй преобразователь 16 кодов, третий преобразователь 17 кодов, формирователь 18 и временных стробов,сумматор 19 по аоб М/2, функциональный выход 20, выход 21 номера генерируемой функции, выход 22 конца периода генерируемых функцийНа фиг. 2 показаны эпюры напряжений: 1 - вход тактовых импульСов генератора; 2 - выход переполнения первого счетчика 7; 3-5 выходы разрядоввторого счетчика 6;6-8 выходы формирователя 18 временных стробов;9 в 11 выхо 4-й разрядной группы первого регистра сдвига 3; 12-14 - выходы первого формирователя 13 дополнительнорос состояния входа 1 генератора и соответствующая информация фиксируется в регистрах 3-5 сдвига. В тактах 1-7 регистры 3-5 сдвига работают в режиме сдвига запигрупп отсчеты модифицированных функций Радемахера - Й 1(фиг. 2,9-11), Я 2 и Я 4, которые поступают на входы с 1-го по и-й клЮчевых элементов 11, где над ними выполняется операция, эквивалентная воэведению в стЕпень 1 (отсчеты функции проходят без изменения при наличии на входе управления ключевого элемента сигнала высокого уровня) или 0 (запрет прохождения).В формировании отсчетов функций 81- В 2 и дз(2), =1;4 участвуют элементы НЕ 10, формирую- ц = д(1)уд(2),= 2,п;щие знаковый разряд(а+ 1)-й отсчетов фун- д(1),= и + 1,кций, С выхода ключевых элементов 11 где д 1(1), д(2) - соответственно -е разрядыотсчеты модифицированных функций Раде данных с первого и второго входовЛ- опемахера поступают на входы соответствую- рация логического ИЛИ.щих формирователей 19 дополнительного Преобразователь реализуется логичекода, в которых прямой код отсчетов функ- скими элементами ИЛИ,ций заменяется их двоичным дополнением, .Третий преобразователь 17 осуществи на первые информационные входы (а+1) 10 ляетпреобразование входного(п+1) го разразрядных коммутаторов 15, На вторые ин- рядного кода в и-разрядный выходной вформационные входы коммутаторов 15 по- соответствии с выРажениемступаютотсчеты функций в дополнительном.и +1коде (фиг. 2,12 - 14), В зависимости отзнэче-:Яод) вод 2,ния сигналов на управляющих входах кбм1=1мутаторов 15 на входы 1-и сумматора 19 по гдед значе ие од р р д (0,1)г е д - значение -го двоичного разряда 0,1вод М/2 отсчетов функций В 1, В 2, Й 4 посту-.вхо ного кода, М = 1,п. Преобразователь репают либо в прямом коде (производится . ализуется логическ м еализ ется логическими элементами, выполсложение показателей степеней, что соот- няющими фу циюняющими функциа сложения по вод 2,ветствует.умножению степеней с одинэко Фрм Роват РФо ми овэтель 18 и временных стровыми основаниями), либо в дополнительном бов формирует нас о од рбов фо ми ет нэ своих выходах временныекоде (производится вычитание показателей; . -р бы дли " " 9ст обы длительностьючто соответствует делению степеней). На (и+1)-йвходсумматора 19 по вод М/2 посту-:.к=(Ж)пают отсчеты дополнительйой модифициро 25 где ц (и) - период следования тактовых имванной функции РадемахеРа - Во с выходапульсов; ф) - -е состояние и-разояЛнЯго(и + 1)-го ключевого элемента 14, Функция входа формирователя, К =-1,п,=. 2 + 1,2Яо участвует в формировании генеРиРУемЫх . Формирователь 18 реализуется и-разФункций 65, Ое, 67, Оо, .: ; Рядным дешифрэтором и элементами ИЛИ,С выхода сумматора 19 по вод М/2 От осуществляющими сборку сигналов, соотсчеты генерируемых функций (фиг 2 15 1 О .:ветствующих заданным входным состоянипоступают на функциональный выход генерэтора 20. В таблице приведейй значения кодов,Элементы 8, 9, 12, 16, 17 и 18 генерэтОРэформируемых преобразователями и формиучаствуют в формировании необходимьх 5 рователями генератора(позиции 6,8,18,9,сигналов управления.: :12 16, 17), при формйоовании системы баДетектор 8 рядом стоящих единиц фор зисных функций А = (9 9 д 9 ) М == 8мируетна своем выходесигнэл пРиУслбйии . В отличие от прототипа предлагаемый,обнаружения в и-РазРяяном коде данны" . генератор формирует все системы дискрет-"двух и более рядом стоящих единиц. Детек 40 ных базисных функций, определяемых си 6-тор реализуется логическими элементам" темообразующим вектором А (М/2) и независящих от основания степенного базиса 9,Первый преобразователь 9 кодовосуществляет преобразование первых к бит Ф о р и у л а и 3 о б р е т е н и явходного и-разрядного кода и в их двоичное 45 Генератор систем базисных функций подополнение в соответствии с выражвйиемэвт. св. Ь 1599850, о т л и ч а ю щ и й с я тем,Яп) = М) + ОМ+ 1 .; что, с целью Расширения функциональныхгде 5 у - операция инвертировэнйя М возможностей генератораза счет формиропервых разрядов входного кода Ь=. 092 " вэния М/2 систем базисных функций, инва 1 Д - двоичный эквивалент сйгнала уфрэв+ 50 Риантных к основанию степенного базиса,ления, Преобразователь 9 реализуется эле.-Он содержйт и+ 1-Й блок элементов И, приментами ИЛИ-НЕ и сумматором пб ВОд/2.чем информационный вход и + 1-го блокаВторой преобразователь 16 койов осу- элементов И соединен с й/2-м входом задаществляет поразрядное сложение пО ИЛИ ния системы функций генератора, выход и+двоичных данных с двух входов; сдвинуты" 55 1-го блока элементов и соединен с и + 1-мна один разряд, в соответствии с выраженй- входом сумматора по модула М/2,ем1753465 Корректор М Максимиши едактор Л.Гратилло аказ 2768 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям прй ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-Зэ, Раушская наб., 4/5 8 9 Составитель Г,АристовТехредМ.Моргентал Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10