Устройство для воспроизведения полиномов

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфе Советск и кСфциалистичесинкРеспублик и 930321(51)М. Кл. С 06 Р 15/32 с присоелинением заявки Ле Ъсударстаенный комитет СССР(23) Приоритет но дедам изобретений и открытийОпуоликовано 23. 05. 82. Бюллетень 19 Дата опубликования описания 25.05,82(7) Заявитель Рязанский радиотехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ПОЛИНОИОВИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано либо в качестве автономного устройства для развертывания цифровых функций времени, либо в составе специализированных автоматических управляющих и вычислительных систем.Известно устройство для вычисления в цифровой форме значений поли-номиальных функций 11,Характерным для него является циклицеский процесс вычисления результата, основанный на использовании арифметического устройства последователь-, но выполняющего необходимые операции. Это приводит к тому, что значение полинома определяется через достаточно большой промежуток времени,Отмеченное обстоятельство затруд-няет использование такого устройства для воспроизведения цифровых полиномиальных функций времени, где их значение необходимо вычислять с приходом каждого импульса число-импульсного аргумента.Таким образом, недостатком является низкое быстродействие при воспроизведении функций времени.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для выцисления полиномов, содержащее регистр, накапливающие сумматоры, схему сравнения. Устройство позволяет воспроизводить полиномиальные функции число- импульсного аргумента 2 ).Однако его недостатком является низкое быстродействие,обусловленное получением результата за два такта и сложность за счет большого количества накапливающих сумматоров, которая возрастает с увеличением степени полинома.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия.9303 На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 3Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для воспроизведения полиномов, содержащее регистр, первый и второй накапливающие сумматоры, схему сравнения, введены два блока памяти, блок управления, суммирующий и вычитающий счетчики, причем, входы начальных значений накапливающих сумматоров соединены с выходом первого блока памяти, первый вход ко-торого является входом полиномиальных коэФФициентов устройства, второй вход - входом записи устройства, адресный вход блока памяти подключен к выходу суммирующего счетчика и перво му входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом вычитающего счетчика и адресным входом второго блока памяти, выход которого подключен к входу первого накапливающего сумматора, а вход - квыходу первого накапливающего сумматора и входу регистра, выход которого соединен с входом второго накапливающего сумматора, а первый вход блока управления подключен к выходу переполнения суммирующего счетчика,второй - к выходу схемы сравнения,третий - к входу опорной частоты устройства, четвертый - к входу запуска36 устройства, пятый - к входу крда степени и полином устройства, а первый выход блока управления соединен с входом установки в "О" регистра, входом установки начального значения и вычитающего счетчика, счетным входом суммирующего счетчика, второй выход - с входом чтения первого и второго блоков памяти, третий - с входом установки начального значения первоо го накапливающего сумматора, четвертый - с импульсным входом первого накапливающего сумматора, пятый - с входом записи второго блока памяти, шестой - с счетным входом вычитающего счетчика, седьмой - с входом записи45 регистра, восьмой - с импульсным входом второго накапливающего сумматора, выход которого является выходом устройства, а также тем, что блок управления содержит пять триггеров, дешиФ- ратор, делитель частоты, схему сравнения, элемент задержки, три счетчика, шесть элементов И и три элемента ИЛИ, причем, счетный вход первого триггера подключен к счетному входу второго триггера и к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго эле 21 4мента ИЛИ, с выходом первого элемента И и является первым выходом блока управления, выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами третьего, четвертого и первого элемента И и является третьим входом блока, а выход второго элемента И подключен к выходу первого счетчика, первый выход которого соединен с входом дешифратора, первый выход которого подключен к первым входам пятого и шестого элементов И, а второй, третий и четвертый выходы являются соответственно вторым, пятым и шестым выходами блока, второй выход первого счетчика соединен с первым входом второго счетчика, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой является пятым входом блока, а выход соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен к вторым входам второго счетчика и первого элемента ИЛИ, выход второго триггера соединен с вторым входом третьего элемента И; выход которого является восьмым выходом блока и подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого является седьмым выходом блока и подключен к входу третьего счетчика, выход которого соединен с установочным входом второго триггера, к второму входу третьего элемента ИЛИ и к второму входу второго элемента ИЛИ, третий вход которого является четвертым входом блока, в выход - с счетным входом четвертого триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И; первый вход блока управления соединен с счетным входом пятого триггера, инверсный .выход которого подключен к второму входу шестого элемента И, выход которого является третьим выходом блока, а третий вход шестого элемента И является вторым входом блока и соединен с вторым входом пятого элемента И, выход которого является четвертым выходом блока.930 х1=Еп в в1 - номер текущего интервала аппроксимации;и - порядок полинома;а( )( 1) а(л- величины ( 1 ) ыхполи номинальных коэффициентов на(1-1)-ом и 1-ом интервалах соответственно;а - коэффициент постояноный на всех интервалах при 1 у и; прип ап= О.Работа устройства основана на раз 55 дельной аппаратурной реализации выраженной (1) и (2).Так, развертка функции на всехЪ интервалах осуществляется линейным 5вариант конкретной реализации блокауправления,Устройство содержит первый блок 1памяти, суммирующий счетчик 2, схему 3 сравнения, первый накапливающий 5сумматор 4, регистр 5, второй накапливающий сумматор 6, второй блок 7памяти, вычитающий счетчик 8, блок 9управления.Блок управления (фиг. 2) содержит 10элементы ИЛИ 10-12, триггеры 13- 17элементы И 18-23, делитель 24 частоты,счетчики 25-.27, дешифратор 28, схему 29 сравнения, элемент 30 задержки. Предлагаемое устройство воспроизводит цифровые функции времени,подверженные высокой степени сматияпри передаче их по каналу связи.Переданный полином воспроизводится как кусочно-линейная функция, ко- Зфторая на 1-ом интервале аппроксимации описывается следующей совокупностью выраженийг(х) = г(х " 1) + а; . (1)а; - а 1(; 11+ а. 25аь = аИ;-Ч+ аЗ 1 (2)а(о- а(пц 1-1) + а п 1где х=1, 2, 3 - число-импуль сныйаргумент, связанныйс дискретным време- ЗЕнем СХ соотношением=СХ, здесь ь" -.период следования.опорной частоты .Го,г(х) - текущее значение 35функции;г(х)- значение Функции допоступления импульсачисло-импульсногоаргумента Х; 46 321 6интерполятором, который в течение периода времени Т = 2/Г 6 работает самостоятельно за счет постоянства коффициента а 1; . Одновременно. с раэ" вертыванием функции периоде Т операционная часть устройства вычисляет значение коэффициента а ц;) необходимого для работы интерполятора на следующем (1+1)-ом участкеаппроксимации.Рассмотрим работу операционной части устройства, в основу которой положено поочередное выполнение сложений (3), начиная с последнего, и запоминание промежуточных результатов в блоке 7 памяти.В начале каждого интервала Т по сигналу у 1 происходит установка регистра Р 1 в "0", в счетчик 8 заносится число и, а содержимое счетчи; ка 2 увеличивается на единицу. После этого и раз повторяется следующая последовательность операциЙ.По сигналу у 2 из блоков 1 и 7.памяти читается содержимое ячеек ло адресам счетчиков 2 и 8 соответственно.Если содержимое счетчика 2 адреса равно содержимому счетчика 8,. то регистру Р 1 накапливающего сумматора 6 присваивается выходной код блока 1 памяти (сигнал у 3), иначе в регистр Р 1 записывается содержимое сумматора СИ 1(т.е., производится суммирование выходного кода блока памяти 7с содержимым регистра Р 1),(сигнал у 4).Эта операция позволяет в процессеразвертки постепенно при переходе от .участка к участку переписывать иэпервого блока памяти во второй коэффициенты а.о,аФОфаЗоапа.По сигналу. у 5 во второй блок 7 памяти по адресу счетчика 8 записывается содержимое регистра Р 1.По сигналу у 6 содержимое счетчика 8 уменьшается на единицу.В конце интервала Т по сигналу у 7 происходит запись содержимого регист" ра Р 1 во входной регистр 5 интерпо" лятора, и устройство подготовлено к работе на следующем участке аппроксимации.Рассмотрим работу устройства в целом на примере воспроизведения полинома 3-й степени.Считают, что в исходном состоянии в блоке памяти 1 записаны в естествен ном порядке следования адресов(начиная с нулевого) коды го, ад а,ц45В третьем цикле производится сложение кода а 1, прочитанного по первому адресу из блока 7 памяти, с содержимым а регистра Р 1 (так как Мф ЙВ). Полученная в регистре Р 1 суммаа 1(4 ) а 1+ аяпереписывается в ячейку с адресом второго блока 7 памяти, Вычисление коэффициента а (,), необходимого для развертывайия Функции на втором55 участке, закончено. В момент окончания периода Т коэффициента а 1(; перепишется во входной регистр, 5 ин 50 7 930аО, произведена начальная запись ввыходной регистр интерполятора кодат 0, а во входной регистр 5 и первуюячейку второго блока 7 памяти кодапервого коэффициента а 1 , остальныедве ячейки блока 7 памяти обнулены,счетчик 2 адреса имеет состояние 1,Описанное исходное состояние устройства позволяет интерполятору напервом интервале аппроксимации развертывать Функцию от начального значения ло с наклоном, задаваемым коэффициентом а 10Одновременно с началом развертывания функции осуществляется по сигналу у 1 увеличение содержимого суммирующего счетчика 2 на единицу, занесение в вычитающий счетчик 8 числа 3 (степени полинома). Содержимоеэтих счетчиков непрерывно сравнивается на схеме сравнения.Далее 3 раза выполняется последовательность операций 1-5.В первом цикле осуществляется сложение нуля прочитанного из 3-й ячейки блока 7 памяти с нулем регистраР 1, т.к. коды в счетчиках 2 и 8 неравны друг другу (ИВ 4); затем запись результата сложения, т.е. "0"в 3-ю ячейку второго блока 7 памяти З 0и от содержимого счетчика 8 вычитается "1", Теперь в нем находитсячисло 2 равное содержимому счетчика 2,Во втором цикле выполняется за несение в регистра Р 1 кода прочитанного из блока памяти 1 (так как й=М 8), затем запись содержимого регистра Р 1, те. во вторую ячейку блока 7 памяти и от содержимого счет 40 чика 8 вычитается "1". Теперь в нем находится число 1, которое не равно коду счетчика 2,терполятора и работа устройства йа"следующем интервале повторится.Отметим, что в результате выполнения рассмотренных операций во второмблоке 7 памяти будут записаны в естественном порядке следования адресов (начиная с первого) коды а)1(1=1а, о.На втором участке в первом циклеопераций 1-5 в третью ячейку второгоблока 7 памяти запишется код а , таккак Й = И 9 = 3 именно в первом цикле. В двух других циклах последовательно выполняются сложенияа (; )=а+аа 1(- ) = а (1:) + а 1(1-)и во втором блоке 7 памяти окажутсякоды"1(=)(1= М 3На всех следующих участках содержимое 3-й ячейки второго блока 7 памяти будет постоянным, так как авсегда суммируется с нулевым значением кода регистра Р 1, Остальные коэффициенты будут меняться в соответствии с выражениямиа(;,1) =а,+аа 1(1 ф 4) = а (111) +Формирование управляющих сигналов,необходимых для работы устройства,осуществляется блоком управления(фиг. 2), в котором по импульсу запуска с помощью триггера 15 и элемента И 20 вырабатывается сигнал у 1.,По этому сигналу через элемент ИЛИ 10устанавливается в единицу триггеры13 и 11, которые разрешают прохождение опорной частоты Г О (или Г) черезэлемент И 18 и И 20 соответственнона счетчик С 4 являются также импульсами суммирования у 8 для первого накапливающего сумматора ч,Потенциальные выходы счетчика 26подключены к дешифратору 28, на выходе которого вырабатываются управляющие сигналы у 2, у 5, у 6, а четвертыйсигнал в зависимости от состоянияР 2 схемы сравнения разделяется надва у 3 и у 1.Предлагаемое устройство отличается простотой, высокой точностью воспроизведения Функций, приближаемыхполиномами, имеет в 2 раза более высокое быстродействие, чем прототипи более чем двухкратное сокращениезатрат оборудования уже при п = 6.Причем степень полинома не сказывается на сложность устройства, аопределяет только длительность Т интервала линейной интерполяции. Конкретная величина Т может быть определена по формулТ=2/Гогде в = 1 оо(1 и+2)5Например, прии = 6 получим в = 5, т.е. для развертывания функции целесообразно в качестве минимального интервала аппроксимации выбрать 32 периода опорной частоты ЕО.16При общей разрядности т,= 15 кода аргумента Х такая величина интервала позволит использовать для аппроксимации полинома 6-й степени 2 узлов аппроксимации, что говорит о высоких 15 тоцностных воэможностях устройства.К достоинству устройства следуетотнести малые затраты памяти, универсальность, высокую скорость разверты вания функции, обусловленную независимой работой интерполятора и операционной части, что позволит использо-.вать его для воспроизведения быстро- протекающих процессов. 25Формула изобретенияУстройство для воспроизведения полиномов, содержащее регистр, первый и второй накапливающие сумматоры, схему сравненияо т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия устройства, в него введены два блока памяти, блок управления, суммирующий и вычитающий счетчики, при" цем, входы начальных значений накапливающих сумматоров соединены с выходом первого блока памяти, первый вход которого является входом поли- номинальных коэффициентов устройства, второй вход - входом записиустройства адресный вход блока паФ45 мяти подключен к выходу суммирующего счетчика и первому входу схемысравнения, второй вход котороисоединен с выходом вычитающего счетчика и адресным входом второго блоЯ ка памяти, выход которого подключен к входу первого накапливающего сумматора, а вход - к выходу первого накапливающего сумматора и входу регистра, выход которого соединен с входом второго накапливающего сумма 55 тора, а первый вход блока управления подключен к выходу переполнения суммирующего счетчика, второй - к выходу схемы сравнения, третий - к входуопорной частоты устройства, четвертый - к входу запуска устройства,пятый - к входу кода степени поли-,нома и устройства, а первый выходблока управления соединен с входомустановки в "0" регистра, входом установки нацального значения и вычитающего сцетцика, счетным входомсуммирующего счетчика, второй выходс входом чтения первого и второгоблоков памяти, третий - с входом установки начального значения первого на-капливающего сумматора, четвертыйс импульсным входом первого накапливающего сумматора, пятый - с входомзаписи второго блока памяти, шестойс счетным входом вычитающего счетчика, седьмой - с входом записи регистра, восьмой - с импульсным входом второго накапливающего сумматора, выход которого является выходомустройства.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит пять триггеров, дешифратор, делитель частоты, схему сравнения, элемент задержки, три счетчика, шесть элементов И, и три элемента ИЛИ, причем счетный вход первого триггера подключен к счетному входу второго триггера и к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, с выходом первого элемента И и является первым выходом блока управления, выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами третьего, четвертого и первого элементов И и является третьим входом блока, а выход второго элемента И подключен к входу первого счетчика, первый выход которого соединен с входом дешифратора, первый выход которого подключен к первым входам пятого и шестого элементов И, а второй, третий и четвертый выходы являются соответственно вторым, пятым и шестым выходами блока; второй выход первого счетчика соединен с первым входом второго счетчика, выход которого подключен к первому входу Схемы сравнения, второй вход которого является пятым входом блока, а выход соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен к вторым входам второго счетчика и первого элемента ИЛИ; выход второготриггера соединен с вторым входомтретьего элемента И, выход которогоявляется восьмым выходом блока и подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с первым входомтретьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого являетсяседьмым выходом блока и подключен квходу третьего счетчика, выход которого соединен с установочным входомвторого триггера, к второму входу Итретьего элемента ИЛИ и к второмувходу второго элемента ИЛИ, третийвход которого является четвертым входом блока, а выход - с счетным входом четвертого триггера, выход кото рого подключен к второму входу первого элемента И; первый вход блока управления соединен с счетным входом пятого триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу шестого элемента И, выход которого является третьим выходом блока; а третий вход шестого элемента И является вторым входом блока и соединен с вторым входом пятого элемента И, выход которого является четвертым выходом блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 575648, кл, С 06 Г 7/38, 1975.2, Авторское свидетельство СССРИ 556446, кл. С 06 Е 15/32, 1975930321 Составитель Л. ЛогачевандорТехред Ж, Кастелевич ектор Г, Решетник Редактор Заказ 3173/ Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д