Устройство для вычисления спектра уолша функций синуса и косинуса

Союз СоветсимкСоцивлистичесиикРеспубиии ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 864291(23) П риоритет 0 еударстааней кфивтвт СССР ав Юеван взабветеаиЯ и еткрмтвЯ(72) Автор изобретения В П. 111 мерко Минский радиотехнический ин 71) Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯУОЛША ФУНКЦИ ВЫЧИСЛЕНИЯ СПЕКТ ИНУСА И КОСИНУСА Изв я спторы-вычНаибявляетсспектра оси" нуса, сратор,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных.процессоров для преобразований спектральных характеристик в различных базисных системах функ- а ций, цифровых многоканальных систем связи, систем автоматизированного синтеза сложных структурных элементов цифровой техники методом спектральных отображенийр аппаратуры распознавания и.имитации образов, а также при создании диагностической аппаратуры для систем и устройств, работающих в базисе функций Уолша.1 стно устройство для вычислектра Уолша, содержащее суммаитатели и регистры сдвига 1 олее близким к предлагаемому я устройство для вычисления Уолша функций синуса и к одержащее блок памяти, дешиф" блок умножения, коммутатор,блок формирования кода Грея блок син-, хроииеации, а такие триггера 21,Однако эти устройства не позволяют вычислять отдельные, заданные своим номером компоненты спектра Уолша функций синусаи косинуса, Кроме того, обладая определенной универсальностью относительно анализируемыз процессов н сигналов, эти устройства требуют избыточных преобразований для сигналов типа Функций синуса и косинуса, что отражается на нх эксплуатационных характеристикахСаппаратурные затраты, меньшая эффективность и т,д,1,Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устройства за счет вычисления отдельных заданных компонент спектра, а также улучшение его эксплуатационных характеристик.Поставленная .цель достигается тем, что устройство для вычисления спектра Уолша Функций синуса и косинуса, содержащее блок памяти, дешифратор адреса, блок умножения, коммутатор,). действительиой илн мнимой величины5 гдЕ 5; максимальный номер функции Радемахй ра в структуре данной функций Уолша; параметр 5 определяется как разность Е- множества ЕФ(1,2, ,пфи номеров 5 функций Радемахе: ра, Знак и признак действительной или мнимой величины при -1/2 й. 81/2 может быть определен в (4) на основании,выраженияЗнак и признак1действительной)ьили мнимой велитчины сЯ где а, - количество функций Радемахера в представлении г-й функции Уолша; 2 фй 60,1 Ъ - значение первого млад- щего разряда в представлении номераг в коде Грея 6 (г).Таким образом, на основании(1 (2) спектр Уолша функций синуса и 25 косинуса также определяется соотношением(4), причем для заданного М 1 й 2 й йвычисляются компоненты г= ) 2,.й 11.В качестве примера приведен спектр Уолша (см, таблицу) системы тригонометрических. функций, полученный из (4), для диапазона гие(1 й 2 й 7).Следовательно, каждая спектральная компонента Уолша функций синуса и коси- З 5 нусайописывается отличным от других соотношением. ектральные компоненты Уолша51 и (ФФИ) 5 с (М 12)МИ ОЛ 2 ) Ми (ЮЦ 4)бс 1(йФ 4)-ЯИфЦ 2)Юи (ФВ/4) ЮИ(ЮЦ 8) бсср(МВ 8) У 11 фаей)соь(циЦ 4) БМ 1 ИЮ(111 Ф) -сов(МСЗЦ 2)сов(ЮЦ 4) миЦСЗЦ 8)ВС 1(ЮЦЬ) Регистр 1 предназначен для приемаи хранения номера Йт определяккцего частоты анализируемой функции синуса или косинуса, В блоке памяти хранятся константывида 111 ,С 05 2(МИ 2 г)( у:):с,Щ Ю КаМ 11 Ц= ",н, (6)где М 1,т щ,Регистр 5 сдвига предназначен для:приема кода О (г)с выхода блока 4 развертки его в последовательный код путем сдвигов содержимого в сторонумладших разрядов по тактирующим им"5пульсам, поступающим от блока синхронизации, и формирования, тем самым,на первом выходе одноразрядного признака функций синуса или косинуса,За-.несение информации в регистр осуществО ляется по второму входу, На второйего выход передается о-разрядный кодсостояния в данный момент времени,Дешифратор, нуля 6 препнаэначен дляанализа на нуль состояния регистра 5сдвига и формирования таким образомпризнака фнкций синуса, косинуса(уровень логической единицы) либо функции отсчетов (уровень логического нуля) .Дешифратор нуля 7 предназначен дляанализа на нуль состояния блока 4и формированияй тем самым, признакаконца вычислений (уровень логического нули).Блок умножения 8 предназначен длявыполнения последовательного перемножения операндов, поступающих на.первый вход. Полученному результату присваивается знак и признак действительной или мнимой величины, формируемые4 в в соответствии с(5).Счетчик 9 предназначен для заданияномеров 1 й 2 й,.й Йспектральныхкомпонент Уолша. Попервому его входуосуществляется задание начального но. -мера йгспектральной компонентыУолша, а второй вход является счетным,Циклический регистр 10 сдвига предназначен для организации кодированиясомножителя аргумента Ж/2 й Ы 1 й 2 йи.е-й разряд двоичного представления номера г функции Уолша. Кодирование осуществляется но правилу , йй/20019 фй/4 -Ф 0010 й Т/8-ф 00100 и т.д. По первому входу осуществ"ляется сдвиг предварительно записанной.единицы в сторону старших разрядов, а с выхода снимается в-разрядный код состояния. Второй вход яв. ляется установочным: наличие сигнала10 15 20 25 30 35 40 45 на этом входе приводит к установкерегистра в состояние 001.Входы и выходы блока синхронизации11 имеют следующее функциональноеназначение.По первому входу, который является управляющим, задается признак перехода на последний такт данного цикла (высокий логический уровень); повторому упраляющему входу задаетсяпризнак конца вычислений (высокийлогический уровень). На первый выходпередаются импульсные сигналы дляувеличения состояния счетчика 9 и задания тем самым номера очереднойспектральной компоненты Уолша; этисигналы обеспечивают также установкув исходное состояние циклического регистра 1 О сдвига; на второй выход передаются импульсные сигналы для син- .хронного сдвига на один разряд содержимого регистра 5 сдвига и циклического регистра 10 сдвига.Первый 12 и второй 13 вычислительные узлы обеспечивают преобразованиекода 6 1,2.М)номера спектральной компоненты Уолша в номер функции.3 =3", Ж 5362,4,6й 11,спектральной компоненты Уолша в режиме вычисления спектра Уолша функции косинуса.Вычислительный узел 13 выполняетпреобразование вида=з -, ы 1 дь,к.11где г - состояние счетчика 9 в режиме вычисления спектра Уолша функциисинуса.Коммутатор 14 предназначен для коммутации информационных потоков, поступающих на второй и третий входы, навыход в зависимости от управляющегосигнала на первом входе,Устройство работает следующим образом.На подготовительном этапе задается режим работы (управляющий вход коммутатора 14), начальный номер йфункции Уолша(установочный вхуд счетчика 9), и параметр частоты% (регистр1).После этого по управляющему сигналу с первого выхода блока 11 .в циклический регистр 10 сдвига записываетсяисходный код 001, а состояниесчетчика 9 увеличивается на 1 (моментвремени 1. Фиг.2). Затем преобразованное первым 12 либо вторым вычислительным узлом 13, состояние счетчика 9 представляется на выходе блока 4 в коде Грея, последний переписывается врегистр 5 сдвига,Таким образом, на входах дешифратора адреса 2 сформированы следующие признаки для задания адреса константы.На первом входе - логический уровень единицы (содержимое регистра 5 сдвига не равно нулю), т.е. из трех возможных функций задаются две;синуса либо косинуса, На втором входе -логический уровень нуля или единицы в зависимости от конкретного номера функции Уолша в коде Грея младшего разряда), т,е, задается признак функции синуса либо косинуса на третьем входе - код, определяющий частоту 1(6 11,2Мфункции синусаили косинуса, На четвертом входекод 001, т,е, определяется сомножитель В/2 аргумента функций. По сигналу из блока 11 по сформированному адресу из блока памяти 3 считывается константа (значение функции), передается в блок умножения 8 и хранится в его локальной памя ги до поступпения очередного операнда,На этом заканчивается первый такт работы устройства на первом цикле.На втором такте блок синхронизации 11 на втором своем выходе выра- батывает сигнал (12 ), по которому осуществляется сдвиг на один разряд содержимого регистра 5 сдвига и циклического регистра 1 О сдвига. Тем самым задаются очередные признаки Функций и сомножителей аргументов.1Дальнейшая работа устройства на данном такте по своему логическому содержанию не отличается от первого такта.Количество тактов определяется логическим сигналом на выходе дешифратора нуля 6 и, если он равен нулю,то устройство переходят на последний такт работы первого цикла (1), причем на последнем такте формируется адрес Функции отсчетов от аргумента, определенного на предыдущем такте, Значение функции отсчетов умножается вблоке 8 на результат, полученный отперемножения операндов всех предыдущих тактов, в соответствии с(5) Формируется знак и признак действительной или мнимой величины и результатпередается на выход устройства, Наэтом заканчивается первый цикл.Формула изобретения 55 Начаио второго цикла работы устройства характеризуется формированием сигнала на, первом выходе блока синхронизации 11 (14 ), по которому увеличивается на единицу состояние счетчика 9 и устанавливается в исходное состояние 001 циклический регистр сдвига, Работа устройства на втором цикле по своему логическому содержанию адекватна первому циклу.Результатом второго цикла является компонента спектра Уолша с номером, равным состоянию счетчика 9, Переполнение счетчика 9 (нули во всех разрядах) фиксируется дешифратором нуля 7, Это яв- . ляется признаком конца вычисленийН ).Расширение Функциональных возможностей предлагаемого устройства обусловлено возможностью вычисления от-. дельных или групп спектральных компонент Уолша Функций синуса или косинуса, а также возможностью задания анализируемых функций только параметром частоты.Улучшение эксплуатационных характеристик выражается в том, что анализируемые функции задаются без их ,воспроизведения во времени только с помощью параметра частоты, а также тем, что устраняются избыточные вычисления, присущие известным устройствам при выполнении аналогичных функций.. Устройство для вычисления спектра Уолша функций синуса и косинуса, содержащее блок памяти, дешифратор адреса, блок умножения, коммутатор, блок формирования кода Грея и блок синхронизации, причем выход дешифратора адреса подключен к адресному входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу блока умножения, второй вход блока умножения подключен к выходу блока Формирования кода Грея, выход блока умножения является выходом устройства, уп- равляющий вход .коммутатора является входом управления режимом работы устройства, выход коммутатора подключен ко входу блока формирования кода Грея, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что-, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет вычисления отдельных заданных компонент спектра, а также улучшения его эксплуатационных характеристик оно содержит регистр, регистр сдвига, циклический регистр сдвига, счетчик, первый и второй вычислительные узлы, первый и второй дешифраторы нуля, причем вход регистра является информационным входом параметра частоты устройства, выход регистра, выход младшего разряда регистра сдвига, выход всех разрядов циклического регистра сдвига и выход первого дешифратора нуля под" ключены ко входам дешифратора адреса, выход блока формирования кода Грея подключен ко входу регистра сдвига и ко входу второго дешифратора нуля, выходы всех разрядов регистра сдвигаподключены ко входам первого дешифратора нуля, выход которого подключен к первому управляющему входу блока синхронизации, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго дешифратора нуля, установочный вход счетчика является входом начального номера функции Уолша устройства, выход счетчика подключен ко входам первого и второго вычисли тельных узлов, выходы которых подключены ко входам коммутатора, первый выход блока синхронизации подключен к счетному входу счетчика и установочному входу циклического регистра сдвига, а второй выход блока синхронизации - ко входам синхронизации регистра сдвига и циклического регистра сдвига, вход управления запуском блока синхронизации соединен со входом запуска устройства.2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации состоит из задающего генератора, блока деления частоты, двух элементов И, элемента ИЛИ и формирователя импульсов, причем управляющий вход задающего генератора, объединенный с первым входом элемента ИЛИ, является входом управления запуском блока синхронизации, выход задающего генератора через блок деления частоты подключен к первому входу первого элемента И, выход которого является вторым выходом блока синхронизации, а 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 второй вход первого элемента И подключен к выходу второго элемента И,первый управляющий вход блока синхронизации подключен к первому входу второго элемента И, второй управляющийвход - ко второму инверсному входу второго элемента И и второму входу1 864291 1, АвторскоеУ 620974, кл. 6 элемента ИЛИ, выход которого подключенко входу формирователя импульсов, вы-ход формирователя импульсов являетсяпервьаи выходом блока синхронизации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 12свидетельство СССР 06 Г 5/00, 1976. 2. Авторское свидетельство СССРВ 519642, кл. 6 О Р 23/00, 1975/ХОР ДиаЛ Составитель Редактор М, Хома Техред З,Фаняга,48 ого к ий и ка Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проект 7794/72 Тираж НИИПИ Государствен по делам изобрете 113035 Москва ЖБайковКорректор В,Подписноемитета СССРткрытийрпская наб, д. 4/5