Устройство для возведения в квадрат и извлечения квадратного корня

. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 391560, кл. С 06 Р 7/552, 1973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 3396077/24,кл. С 06 Г 7/552, 18.02,82 (прототип)г(54)(57) УСТРОЙСТВО Р 1 ЯВ КВАДРАТ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГОКОРНЯ, содержащее регистр основания,блок возведения десятичной цифры вквадрат, умножитель, десятичный счетчик, преобразователь десятичногр числа в двоичный код, схему сравнения,генератор импульсов, блок заданияконстант, первый элемент И, блокуправления, вьчитающий счетчик, причем блок управления содержит генератор тактов, счетчик. первьп 1. второйи третий дешифраторы, второй, третийи четвертый элементы И, счетчик циклов, счетчик тактов, первый и второйтриггеры, элемент ИЛИ, группу эле -ментов ИЛИ, триггер операций, выходгенератора тактов соединен со счетнымвходом счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационнымивходами первого дешифратора, выходыс первого по пятый которого соединены с первыми входами элементов ИЛИгруппы, вторые входы которых соединены с первого по пятый выходамивторого дешифратора, информационныевходы которого соединены с разрядными выходами счетчика циклов, счетныйвход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактов и с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счет-. ным входом счетчика тактов, разрядные выходы которого соединены с информационными входами третьего дешифратора, первый выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом сброса счетчика циклов и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход первого триггера соединен с шестым выходом второго дешифратора, с вторым входом элемента ИЛИ и с первым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, первый выход триггера операций соединен с входами стробирования первого и второго дешифраторов, вто-, рой выход триггера операций соединен с входом стробирования третьего дешифратора, второй выход первого триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, выходы элементов ИЛИ группы соединены соответственно с первыми управляющими входами блока возведения десятичной цифры в квадрат, регистра основания, умножителя, преобразователя десятичного числа в двоичный код и десятичного счетчика, входы выбора операций устройства соединены с первым и вторым входами триггера операций, информационный вход устройства соединен с входом установки числа регистра основания, разрядные выходы которого сое1133593 динены с первыми разрядными входамиблока возведения десятичной цифры вквадрат и умножителя, выход которогосоединен с первым входом преобразователя десятичного числа в двоичныйкод, выход которого соединен со счет-,ным входом десятичного счетчика, разрядные входы которого соединены свыходом блока возведения десятичнойцифры в квадрат, вторые разрядныевходы которого соединены с разрядны -ми выходами вычитающего счетчика и свторыми разрядными входами умножителя, разрядные выходы регистра основания соединены соответственно с первой группой управляющих входов схемысравнения, вторая группа управляющихвходов которой соединена соответственно с разрядными выходами десятичногосчетчика, первый информационный входсхемы сравнения соединен с первымвходом первого элемента И и с шестымвыходом группы элементов ИЛИ, выходсхемы сравнения соединен с вторымвходом первого элемента И, третий .вход которого соединен с вторым информационным входом схемы сравненияи с вторым выходом третьего дешифратора, третий, четвертый, пятый,шестой и седьмой выходы третьего дешифратора соединены соответственно свторыми управляющими входами блока Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьприменено в цифровых приборах дляобработки результатов измерения.Известно устройство, содержащее 5регистр основания, матрицу разрядов,матрицу произведения двух разрядов,накопитель, преобразователь числа вкод, генератор импульсов и схемууправления 1 .10Недостатком данного устройстваявляется невозможность извлечения квадратного корня из заданногочисла. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для возведения в квадрат и извлечения квадратного корня, содержащее возведения десятичной цифры в квадрат, умножителя, регистра основания, преобразователя десятичного числа в двоичный код и десятичного счетчика, выход первого элемента И соединен со счетным входом вычитающего .счетчика, вход начальной установки которого соединен с седьмым выходом второго дешифратора, выход генера тора импульсов соединен с вторым входом преобразователя десятичного числа в двоичный код и с четвертым входом первого элемента И, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, в него введены дешифратор и коммутатор, информационные входы которого соединены с выходами блока задания констант, управляющий вход ко - торого соединен с управляющим входом дешифратора, стробирующим входом коммутатора и седьмым выходом второго дещифратора, управляющие входы коммутатора соединены соответственно с выходами дешифратора, вхсды которого соединены соответственно с разрядными выходами регистра основания,. выходы коммутатора соединены соответственно с разрядными входами вычитающегосчетчика, выход схемы сравнения соединен с вторым входом второго триггера,2регистр основания, матрицу возведения десятичной цифры в квадрат, матрицу произведения двух разрядов, десятичный счетчик, преобразователь десятичного числа в двоичный код, схему сравнения, генератор импульсов, блок констант, элемент И, блок управления, вычитающий счетчик, разрядные выходы которого соединены с разрядными входами матриц возведения десятичной цифры в квадрат и произведения двух разрядов, выходы которых соединены соответственно с входами десятичного счетчика и преобразователя десятичного числа в двоичный код, выход которого соединен со счетным входом цесятичного счетчика, выход которого соединен с первой группой управляющих входов3 11335 схемы сравнения, вторая группа управ- лАющих входов которой соединена с выходами регистра основания,Извлечение квадратного корня в данном устройстве производится ме 5 тодом последовательных проб эа несколько циклов, начиная с максимального числа, определяемого разрядностью устройства 2 .Недостатком известного устройства 10 является большое время, необходимое для достижения результата при малых значениях подкоренного числа.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства 15 (уменьшение времени выполнения операций). Поставленная цель достигается тем, что в устройство для возведения в квадрат и извлечения квадратного кор ня, содержащее регистр основания, блок возведения десятичной цифры в квадрат, умножнтель, десятичныйсчетчик, преобразователь десятичного числа в двоичный код, схему сравнения, генератор импульсов, блок задания констант, первый элемент И, блок управления, вычнтающий счетчик, причем блок управления содержит генератор тактов, счетчикпервый, второй 30 и третий дешнфраторы, второй, третий и четвертый элементы И, счетчик циклов, счетчик тактов, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, группу элементов ИЛИ, триггер операций, выход З 5 генератора тактов соединен со счетным входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами первого дешифратора, выходы с первого по пятый которого соедине ны с первыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с первого по пятый выходами второго дешифратора, информационные входы которого соединены с разрядными выходами 45 счетчика циклов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактов и с первым входом третьего элемента И, вы ход которого соединен со счетным входом счетчика тактов, разрядные выходы которого соединены с информационными входами третьего дешифратора, первый выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом сброса счетчика циклов и с первым входом элемента 93 4ИЛИ, выход которого соединен с первымвходом первого триггера, первый выходкоторого соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход первоготриггера соединен с шестым выходомвторого дешифратора, с вторым входомэлемента ИЛИ и с первым входом второго триггера, выход которого соединенс вторым входом четвертого элемента И,перзый выход триггера операций соединен с входами стробирования первогои второго дешифраторов, второй выходтриггера операций соединен с входомстробирования третьего дешифратора,второй выход первого триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, выходы элементов ИЛИ группы соецинены соответственно с первыми управляющими входами блока возведения десятичной цифры в квадрат, регистра основания, умножителя, преобразователядесятичного числа в двоичный код идесятичного счетчика; входы выбораопераций устройства соединены спервым и вторым входами триггераопераций. информационный вход устройства соединен с входом установки числа регистра основания разрядныевыходы которого соединены с первымиразрядными входами блока возведениядесятичной цифры в квадрат и умножителя 1 выход которого соединен спервым входом преобразователя десятичного числа в двоичный код, выходкоторого соединен со счетным входомдесятичного счетчика, разрядные входы которого соединены с выходомблока возведения десятичной цифрыв квадрат, вторые разрядные входыкоторого соединены с разрядник выходами вычитающего .счетчика и,свторыми разрядными входами умножителя, разрядные выходы регистра основания соединены соответственно спервой группой управпякицих входовсхемы сравнения, вторая группа управляюпрх входов которой соединена соответственно с разрядными выходами десятичного счетчика, первый информационный вход схемы сравнения соединен с первым входом первого элемента И и с шестым выходом группы элементов ИЛИ, выход схемы сравнениясоединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с вторым информационным входомсхемы сравнения и с вторым выходомтретьего дешифратора, третий, чет 1133593вертый, пятый, шестой и седьмой выходы третьего дешнфратора соединены соответственно с вторыми управляющими входами блока возведения десятичной цифры в квадрат, умножителя, 5 регистра основания, преобразователя десятичного числа в двоичный код и десятичного счетчика, выход первого элемента И соединен со счетным входом вычитающегося счетчика, вход начальной установки которого соединен с седьмым выходом второго дешифратора, выход генератора импульсов соединен с вторым входом преобразователя десятичного числа в двоичный 15 код и с четвертым входом первого элемента И, введены дешифратор и коммутатор, информационные входы которого соединены с выходами блока задания констант, управляющий 20 вход которого соединен с управляющим входом дешифратора, стробирующим входом коммутатора и седьмым выходом второго дейифратора, управляющие входы коммутатора соединены соответственно с выходами дешифратора, входы которого соединены соответственно с разрядными выходами регистра основания, выходы коммутатора соединены соответственно с разр ряпными вхопами вычитаюшего счетчика, выход схемы сравнения соединен с вторым входом второго триггера,На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема преобразователя десятичного числа в двоичный код.Устройство для возведения в квад-,рат и извлечения квадратного корня(фиг. 1).содержит регистр 1 основания, блок 2 возведения десятичнойцифры в квадрат, умножитель 3, десятичный счетчик 4, преобразователь5 десятичного числа в двоичный код,генератор 6 импульсов,. нычитающийсчетчик 7, первый элемент И 8, схему9 сравнения, блок 10 задания констант, дешифратор 11, коммутатор 12,блок 13 управления, содержащий генератор 14 тактов, счетчик 15, перв 50вый дешифратор 16, второй дешифратор 17; третий дешифратор 18, элемент ИЛИ 19, первый триггер 20, второй триггер 21 триггер 22 операций,второй элемент И 23, третий элемент 55И 24, четвертый элементИ 25, счетчик 26 циклон, счетчик 27 тактови группу элементов ИЛИ 28,Преобразователь десятичного числа в двоичный код (фиг. 2) содержит сдвиговый регистр 29, элементы И 30- 34, схему ИЛИ 35, триггер 36 и схему И 37.В предлагаемом устройстве возведение десятичного числа, например, А = 01 С в квадрат, где , - первый разряд числа, о - второй разряд . числа, а - третий разряд, алгоритм работы устройства будет следующий. Сначала первый разряд числа умножается на все разряды числа А, начиная с первого разряда. Затем на все разряды числа А умножается второй разряд и т.д. Полученные частные произведения суммируются, причем каждое последующее произведение сдвигается относительно предыдущего на один разряд влево. схА вхА асахАПри основании числа, равном десяти, произведение одного разряда на другой (5,с,сс) занимает два разряда, а их удвоенное произведение - три разряда.Преобразуем приведенную форму записи в форму, удобную для анализа(91, 99 ) тов ИЛИ 28 выдает разрешающий сигнал на умножитель 3 и преобразователь 5 десятичного числа в двоичный код, по которому производится преобразование удвоенного произведения 21 а, . 5 находящегося в умножителе 3, в пропорциональное число импульсов, которое поступает в десятичный счетчик 4.Операция извлечения квадратного корня производится следующим образом. 10Дешифратор 11 анализирует число А, поступившее в регистр 1 основания. Число (9, 9 9) из вычитающего счетчика 7 поступает на блок 2 20возведения десятичной цифры в квадрат и возводится в квадрат за несколько тактов, как было описано ранее. Затем производится сравнениеквадрата числа (91,9 9 )2, находящегося в десятичном счетчике 4,с числом А, находящимся в регистре 1основания, схемой 9 сравнения,В первом цикле, если (91,99) ) А, схема 9 сравнения выдает 30разрешение на первый элемент И 8. Последний выдает импульс, который поступает на вычитающий счетчик 7. В вычитающем счетчике 7 находится число(9,9 Я), Это число возводится в квадрат и сравнивается с чис-лом А.Во втором ци кл е, если (91, 9 8 А, схема 9 сравнения выдаетразрешение на первый элемент И 8. 40Последний выдает импульс, которыйпоступает на вычитающий счетчик 7.В вычитающем счетчике 7 находитсячисло (9 1,9 7 п). Это числовозводится в квадрат и сравнивается 45с числом А.Такие операции возведения числа,находящегося в вычитающем счетчике7, в квадрат и сравнения полученногорезультата с числом А продолжаются . 50до тех пор, пока выполняется услоВ зависимости от разрядности числа Адешифратор 11 выдает командный сигнал на коммутатор 12, по которомуиз блока 10 задания констант в вычитающий счетчикзаписывается определенное число разрядов натуральногоряда С 1, П , , О , квадрат которыхравен максимальному числу А для данного числа разрядов. В вычитающий счетчик 7 записываются: вие и" = (а, д , О А. Когда число 0 . станет меньше числа А1) т,е. впервые будет получена отрицательная разность а, - А 0, схема 9 сравнения запрещает прохождение сигналов генератора 6 импульсов, через первый элемент И 8 на счетный вход вычитающего счетчика 7. На этом операций извлечения квадратного корня из данного числа оканчивается.Изобретение характеризуется значительно меньшим временем выполнения операции извлечения квадратного корня из числа А, изменяющегося от макси-. мального значения до нуля. В зависимости от величины числа А извлечение квадратного корня начинаетсявозведением в квадрат только тех разрядов числа натурального ряда а1 фаО, квадрат которых равенмаксимальному числу А для данногочисла разрядов.При двухраэрядном десятичном числе А, из которого извлекаетсяквадратный корень, максимальное зна чение которого равно 2, количествопоследовательных операций возведения числа в квадрат составляет 10 а в известном устройстве таких операций10 ". Таким образом, в предлагаемом устройстве время выполнения операции извлечения квадратного корня уменьшено в - = 10" раз.0" и Ю1133593 Составитель А. КазанскКугрышева Техред М.Гергель рректор Е, Сирохман едакт Заказ 9 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4/40 ВНИИПИ по д 113035, Тираж 710 Государственного коми елам изобретений и отк осква, Ж, Раушская