Генератор функций уолша

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН 1 6 Р 15/31 ОСУДАРСТ 8 ЕИНЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНЕТЕПЬСТВУ ПИСА К АВТОРСКОМУ ибернетиво СССР 1977.(54)(57) ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ УОЛШАсодержащий распределитель импульспервый выход которого подключен ктактовому входу регистра сдвига итактовому входу первого регистра,информационный вход регистра сдвигаявляется информационным входом генератора, тактовым входом которогоявляется вход распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, е целью повьппения быстродействия, в него введены первый и второйсчетчики адреса, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ КПИ, первый и второй мультиплексоры, второй регистр, перваяи вторая группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,.сумматор и блок памяти,выход -го (1 = 1, в; в - разрядность) разряда которого подключенк первым входам х-х элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответственно первойи второй групп, выходы которых подключены к .д-му разряду соответственно первого информационного входапервого мультиплексора и первого Эов,з ания выхо распределит чен к входу ка адреса. под сч(71) Институт техническойки АН Белорусской ССР(прототип). входа сумматора, выход 1.-го разрядкоторого подключен к ь-му разрядувторого информационного входа перыхов, вого мультиплексора, информационный й . выход которого подключен к информационному входу второго регистра,информационный выход которого является информационным выходом гество СССР нератора и подключен к информацион 1974; ным входам блока памяти и первого фрегистра, информационный выход ко. торого подключен к второму входусумматора, вход переноса которогосоединен с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и второй групп и подключен к выходуэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первыйи второй входы которого подключенык выходам а"го и (в)-го разрядоврегистра сдвига, второй выходраспределителя импульсов подключенк управляющему входу второго мультиплексора, тактовому входу второго регистра и счетным входам первого и второго счетчиков адреса,информационные входы которых подключены соответственно к первомуи второму информационным входамвторого мультиплексора, информационный выход которого подключенк адресному входу блока памяти, управляющий вход которого подключен,к третьему выходу распределителяимпульсов, а управляющий вход первого мультиплексора является входомад режима генератора, первыйд еля импульсовклю сброса первогоОв е 202530354055 лючающее ИЛИ, сумматор и блок памяти, выход д-го (1 = 1, ш; ш - разрядность) разряда которого подключен к первым входам 1-х элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответственно пер"вой и второй групп, выходы которыхподключены к 1-му разряду соответственно первого информационного входапервого мультиплексора и первоговхода сумматора, выход -го разряда которого. подключен к д-му разряду второго информационного входапервого мультиплексора, информационный выход которого подключен кинформационному входу второго регистра, информационный выход которого является информационным выходом генератора и подключен к информационным входам блока памяти и первого регистра, информационный выход которого подключен к второмувходу сумматора, вход переноса которого соединен с вторыми входамиэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первойи второй групп и подключен к выходуэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый ивторой входы которого подключенык выходам щ-го и (щ)-го разрядоврегистра сдвига, второй выход распределителя"импульсов подключен куправляющему входу второго мультиплексора, тактовому входу второгорегистра и счетным входам первогои второго счетчиков адреса, информационные входы которых подключенысоответственно к первому и второмуинформационным входам второго мультиплексора, информационный выход. которого подключен к адресному входу блока памяти, управляющий входкоторого подключен к третьему выходу распределителя импульсов, а управляющий вход первого мультиплексора является входом задания режимагенератора, первый выход распреде-лителя импульсов подключен к входусброса первого счетчика адреса.Принцип действия генератора функций Уолша основан на использованиисрекуррентных соотношений для кусочнопостоянных Функций Уолша Ыа 1 ( ь,х),Ъ 7 аТ ( 01, х ) = ЫаЕ" (Г с/2,х) при х И/2 (1)Ъ 7 а 1 (У х + В/2)ИЭя= (-1) 17 ат ( са, х) . (2)где 11 означает целую часть;9 сложение по модулю два,3 11661Для кусочно-линейных функций Уолша, определяемых какК Б, С) .=иа 1 (1, х)дх,отакже справедливы следующие рекуррентные выражения:Кд ( ) = К ( /2 )й( Я/2(3)К,щ,(1, ) = К цр (Г 1/2, Я/2-1) +(4)Генерирование кусочно-линейныхфункций Уолша осуществляется заи шагов (и = ТОЯ 2 Я) е Алгоритм формирования кусочно-линейных функцийУолша можно сформулировать следующим образом,В исходном состоянии (на нулевом шаге) имеем массив02ЯЯ х,(1)=( О ОО О).На к-м шаге при= о, Ь,;В-%где Ь .=. 2если 1 +7 д = О, то хЦ) =25= х (1) 1 (7). Зрх(д + Ь 1 = х., Ь - 1)- х (д) (8)Для Я =. 8 матрица кусочно-линейных Функций Уолша имеет вид 20 3:К = 40 1 2 3 4 5 6 78 1 2 3 4 3 202 1 0 -1 -2 -1 . 0 1 2 1 01 2 1 0 1 0 -1 00 -1 О 1 0 -1 0 -1 00 1 00 -1 0 -1 0 1 0 1 О, 1 0 1 0 рим формирование кусо Рассмот чно-линейной функции Уолша дляЯ 8,и=3, 1= (0111)г =7.В исходном состоянии Х(г)(1 ОО 1 О 1 О).На Фиг. 1 представлена функциональная схема генератора функцийУолша, на Фиг. 2 - первые восемьфункций Уолша и соответствующиеим кусочно-линейные функции Уолша;на Фиг. 3 - временные диаграммыработы блока формирования пачекимпульсов и таблицы состояния блоков устройства при Формированиивторой кусочно-линейной функцииУолша (код 0010) и пятой кусочнопостоянной функции Уолша (код 0101)в соответствии с тактами работысустройства, на фиг. 4 и 5 - функциональные схемы распределителя импуль-,сов и арифметического блока соответственно.Генератор функций Уолша содержитмультиплексор 1, группу элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, регистр 3, арифметический блок 4, распределитель5 импульсов, блок 6 памяти, мультиплексор 7, счетчики 8 и 9 адреса,регистр 10, регистр 1 1 сдвига, эле мент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, информационный выход 13 устройства, выходы14-16 блока 5, информационный вход17 устройства, вход 18 задания режима устройства, тактовый вход 19устройства.Распределитель импульсов (фиг. 4)содержит циклический регистр 20сдвига, двоичный счетчик 21, группуэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22, элемент ИЛИ-НЕ 23, линию 24 задержки,О элементы И 25 и 26, триггер 27.Схема 4-разрядного арифметического блока содержит группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28 и (полный)сумматор 29.Распределитель импульсов работает следующим образом.Время задержки С 5 на линии 24задержки равно Т/4 (Т - период сле 1166134дования та.;товых импульсов), Импульсы, поступающие с выхода линии 24 задержки, перемножаются с тактовыми импульсами элементом И 25, на выходе .14 которого формируется временная последовательность (фиг, 3). В исходном состоянии в кольцевом регистре 20 сдвига записан код 001, триггер 27 установлен в "0", в двоичном счетчике 21 установлен код "001". На группе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22 и элементе ИЛИ-НЕ 23 собрана схема совпадения кодов, вырабатывающая импульс иа выходе 16 при совпадении кодов на выходах двоичного счетчика 21 и кольцевого регистра 20 сдвига.По спаду первого тактового импульса тригер 27 установится в "1" и элемент И 26 разрешит проходение импульсов с выхода элемента ИЛИ-НЕ 23 на тактовый вход кольцевого регистра 20 сдвига. Таким образом, на выходе 17 распределителя импульсов вырабатывается импульс и по второму такту, при этом происходит сброс,в "0" двоичного счетчика 21 и сдвиг "1" в соседний старший разряд кольцевого регистра 20 сдвига. Следующие импульсы на выходе 16 блока 5 появятся по 2, 2, 2 тактовым импульсам соглас-вно временной диаграмме (фиг. 3).Арифметический блок 4 работает следующим образом.При "0" на управляющем входе в сумматоре происходит сложение прямых кодов, поступающих на его входы. При "1" на управляющем входе код, поступающий на входы группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28, инвертируется, в младший разряд сумматора добавляется "1" и происходит сложение полученных кодов. В этом случае при отрицательном результате сложения он будет представлен в дополнительном коде.Генератор функций Уолша работает следующим образом. Мультиплексор 1 управляет формированием класса генерируемых функций. Если выходы элементов 2 через мультиплексор 1 подсоединены к входу регистра 3, то на выходе 13.устройства формируются кусочно-пос.тоянные Функции Уолша. В случае . подключения выхода арифметического блока 4 к входу регистра 3 на выхо 5 О 15 20 Й 5 ЭО ЗЗ 49 де 13 будут сформированы кусочно- линейные функции Уолша.Кусочно-линейные функции Уолша формируются следующим образом.В исходном состоянии в регистре 3 записан код 001, а в остальных регистрах и счетчиках - нулевой код, тактовые импульсы поступают на тактовый вход распределителя 5 импульсов, на счетные входы счетчиков 8 и 9 адреса и на управляющий вход мультиплексора 7, причем высоким уровнем сигнала к адресной шине блока 6 памяти подклЮчается выход. счетчика 9 адреса, формирующий адрес записи, а низким - выход счетчика адреса 8, формирую" щий адрес считывания, Запись информации в блок 6 памяти происходит по импульсам, поступающим с выхода, 14 распределителя 5 импульсов на управляющий вход "Чтение-запись" блока 6 памяти, причем .низкий уровень сигнала соответствует операции "Чтение", во время которой происходит сложение (вычитание) кодов регистра 10 с кодом ячейки блока 6 па" мяти, адрес которой сформирован счетчиком 8 адреса, и запись результата в регистр 3 по тактовым импульсам, на выходе 16 распределителя 5 импульсов формируется последний импульс последовательности 2 , 22" (фиг. 3), по которому происходит запись информации в регистр 10, сброс счетчика 8 адреса в исходное состояние и сдвиг информации влево в регистре 11 сдвига. Выходы двух старших разрядов регистра 11 сдвига соединены с входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, на выходе которого формируется сигнал управленин арифметическим блоком 4 и группой элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2в соответствии с выражением 1 чО+ Д иПричем "1" соответствует операция вычитания для арифметщ 1 еского блока 4 и инвертирования для группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, а "0" -операция сложения и передачи сигнала без инверсии соответственно. По первому импульсу с выхода 16 распределителя 5 импульсов в разрядыдп регистра 11 сдвига ( - младший разряд) записывается двоичный код номера генерируемойФункции, а в разряд- "0". На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 , формируется сигнал д, Д+и в регистр 3 записывается результат арифметической операции над содержимым регистра 10 и ячейки блока 6 памяти, адрес которой формируется в счетчике адреса 8. Затем этот результат переписывается в блок 6 памяти по адресу, содержащемуся в счетчике 9 адреса и, если данный такт совпадает с импульсом на выходе 16 распределителя 5 импульсов, происходит запись в регистр 10 и сдвиг информации в регистре 11 сдвига. В регистре 10 запоминается последнее значение предыдущего шага, .алгоритма, которое далее суммируется (вычитается). последовательно с содержимым ячеек блока 6 памяти (адреса которых формируются в счетчике 8 адреса), записывается в регистр 3 и ячейки блока 6 памяти, адреса которых формируются счетчиком адреса 9.Значения функций на выходе регистра 3, являющегося выходом устройства, вычитаются за М тактовых импульсов для каждого кода, записанного в регистре 11 сдвига. В качестве примера в таблице на фиг. 3 приведена последовательность формирования второй кусочно-линейной функции Уолша (код 0010) и пятой кусочно-постоянной функции Уолша (код 0101) .5 В случае формирования кусочнопостоянных функций Уолша выход блока 6 памяти через группу элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2 и мультиплексор1 подключается к входу регистра 3.1 ф формирование Функций Уолша происходит аналогично в соответствии с временными диаграммами (Фиг. 3). Отрицательные значения ординат кусочнопостоянных Функций Уолша представ лены в обратном коде.При Формировании кусочно-линейных Функций Уолша отрицательныезначения ординат представлены в дополнительном коде.36 По Я + 1 такту происходит установка в исходное состояние всехрегистров и счетчиков и процедуравычислений может быть повторенадля следующей Функции Уолша. ИХаким образом, одна функция Уолша вычисляется за Я тактов, а вся матрица Уолша размерностью Ы Я -2за И тактов, т.е. предлагаемое 39 устройство обладает в и + 1 раэ более высоким быстродействием по сравнению с известным.1 бб 34 Составитель А. Барановедактор А. Козориз Техред М.Гергель Корректор М. Пож ное о Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 4312/45 Ти ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж, аж 710комитета СССРий и открытийаушская наб., д.