Устройство для вычисления функций

-Ьь ЕТЕНИ КОд аа рачии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР А 8 ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯФУНКЦИЙ(57) Изобретение относится к областвычислительной техники и может бытьприменено в качестве функциональныхрасширителей в составе больших ЭВМ ли в специализированных вычислителях при аппаратнои реализации элементарных функций, Целью изобретенияявляется расширение класса решаемыхзадач за счет возможности извлечения корня К-й степени (2=2,3,),возведенйе числа в К степень, деление и умножение чисел. Устройствосодержит первый и второй блоки логарифмирования и потенциирования,блок 2 формирования результата, группу элементов ИЛИ 3, блок 4 управления. Устройст во реализует элементарные функции путем замены прямых преобразований над аргументами преобразованием их логарифмов с последующим потенциированием результата.4 ил.128 ао Изобретение относится к вычис,гантельной технике и может быть использовано в специализированных вычислителях при аппаратной реализации элементарцых Функций.Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности вычисления корня К-й степени (К=2,3, ,), возведения чис - ла в К-ю степень, логарифмирования и потенциирования чисел.На фиг,1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - функциональная схема блока формирования результата; на фиг.З- функциональная схема блока управления; на фиг.4 - функциональная схема блока логарифмирования и потецциирования.Устройство содержит первый 1и второй 1 блоки логарифмированияи потенциирования, блок 2 формирования результата, группу элементовИЛИ 3, блок 4 управления,Блок 2 формирования результатасодержит первый сумматор 5.;, второй.сумматор 5 , регистр 6, первую 7,и вторую 7 , третью 7, четвертую 7Эпятую 7; группы элементов И, первую8 вторую 8 , третью 8. группы элементов ИЛИ, группу элементов И-НЕ 9.Блок 4 управления содержит первый10и второй 10дешифраторы, счетчик 11, первый 12, и второй 12триггеры, первый 13 второй 13третий 13, четвертый 13, пятый 13,шестой 13 , седьмой 13восьмой 13Ядевятый 13 , дестй 13 одиннадцатый 13 двенадцатый 13 , тринадцатый 13 четырнадцатый 13 пятнадцатый 13, , шестнадцатый 13семнадцатый 13 , восемнадцатый 1318девятнадцатый 13 двадцатый 13двадцать первый 13двадцать второй 13, двадцать третий 13 з элементы И, первый 14 второй 14,третий 14 , четвертый 14 , пятый 14,шестой 14 , седьмой 14 , восьмой 14девятый 14, десятый 14 , одиннадцаотый 14, элементы ИЛИ, вход 15 кодаоперации и вход 16 запуска, генератор 17 импульсов.Каждый блок логарифмирования ипотенциирования содержит счетчик 18,регистр 9, первый 20, и второй 20элементы НЕ, первый 21 второй 21третий 21 , четвертый 21 , пятый 21,.шестой 21 элементы ИЛИ, первый 221 7150 2второй 22 , третий 22 , четвертый(2) делениеВ1 од (У) =1 од (Х) -1 оц (К), (3)умножениеУ=ХК,1 од (У) =1 оц (Х)+1 од (К) (4)Следовательно, при возведении встепень и извлечении корня К-й степени необходимо дважды вычислить логарифм аргумента Х, полученный ре-.25 зультат сложить (вычесть) с логарифмом показателя степени К-й дваждывычислить антйлогарифм полученногорезультата, При выполнении операцииумножения (деления)необходимо вычис 3 О лить логарифмы аргументов Х и К,сложить (вычесть) вычисленные логарифмы и вычислить антилогарифм полученной суммы (разности).Устройство работает следующимобразом,Перед началом работы устройствасчетчики, регистры и триггеры устанавливаштся в нулевое состояние.При извлечении корня К-й степени и40возведении в К-ю степень аргументХ через группу элементов ИЛИ 3 поступает на инг".формационный вход второго блока 1логарифмирования ипотенциировж ия, Код операции посту 45пает на одноименный вход блока 4управления, на другой вход которогоподается команда Пуск, По этойкоманде импульсы управления с выходов блока 4 управления поступаютна соответствующие входы соответ 50ствующих блоков, Импульсы тактовойчастоты с тактового выхода блока 4управления поступают на тактовыевходы первого и второго блоков 1,2и 1 логарифмирования и потенциирования. Сигнал выбора режима второго блока 1 логарифмирования ипотенциирования, выдаваемый с первого выхода блока 4 управления, уста 1287150навливается равным нулю. По управляюцгему сигналу СН поступающему на стробирующий вход второго блока 1 логарифмирования и потенциировайния, вычисляется двоичный логарифм 5 аргумента Х Р=1 оа(Х) и выдается на вход первого аргумента блока 2 формирования результата, Логарифм аргумента представляется н видехарактеристики и мантиссы, т.е. ока зывается дробным, При вычислении корня К-й степени и возведении в К-ю степень аргумент необходимо прологарифмировать дважды, т,е. необходимо вычислить двоичный логарифм от двоичного логарифма аргумента Х, Однако вычисленный, логарифм оказывается дробным, а блок логарифмирова - ния вычисляет двоичный логарифм целого числа, Для представления числа 20 Р целым умножим и разделим его наГ2 , где 1 - количество разрядов мантиссы, т.е.:Р 2Н = т-, Р = Р 2 25Ход (Н) = 1 оя (-) = 1 ор (Р )-1(5)С этой целью целое число иере- ЗОдается на выход итерации блока 2 формирования результата и на вторыевходы элементов ИЛИ группы элементов ИЛИ, с выхода которых на входаргумента второго блока 1 логариф мирования и потенциирования. Одновременно на вход аргумента первогоблока 1, логарифмирования и потенциирования поступает число К. Значение сигнала выбора режима второго блока 1логарифмирования и потенциирования не изменяется, а первого постоянно равно нулю. По сигналам (СН и СН ), поступающим на строби 45 рующие входы второго 1 и первого 1, блоков логарифмирования и потенциирования, вычисляются двоичные логарифмы чисел Г и К, которые подаются на входы блока 2 формирования результата, на третий вход которого поступает обратный код числа 1. В зависимости от кода вычисляемой функции блок управления выдает управляющие импульсы, по которым в блоке 2 формирования результата произ водится вычисление по соотношениям (5), (1) и (2). Следовательно в блоке 2 формирования результата производится дважды операция вычитания или вычитание и сложение, причем вычитание заменяется сложением в обратном коде, т.е,С=1 ор (1 оц (1 ор,(У) ) =1 о (Р) - -1+1 од (К), (6)егде Р =Р 2 = 1 од (Х) 2Результат, полученный в соответствии с выражением (6), необходимо дважды пропотенциировать.С этой целью полученный г еэультат в виде характеристики и мантиссы с выхода итерации блока 2 формирования результата через группу элементов ИЛИ поступает на вход аргумента второго блока 1 логарифмирования и потенциирования. Сигнал выбора режима работы устанавливается равным единице, по сигналу СНвычисляется анти- логарифм, который поступает на вход блока 2 формирования результата. Полученное значение по сигналу с выхода блока 4 управления, с выхода итерации блока 2 формирования результата через группу элементов ИЛИ поступает на вход аргумента второго блока 1, логарифмирования и потенциирования. Значение сигнала 2 не изменяется, а по сигналу СН производится повторное вычисление антилогарифма. Вычисленное значение г поступает на вход блока 2 формирования результата. По сигналу с выхода блока 4 управления значение У выдается на выход результата блока 2 форми - рования результата и на выход устройства.Операции деления и умножения выполняются аналогичным образом. Отличие состоит в том, что логарифмы чисел Х и К и антилогарифмы вычис - ляются один раз.При выполнении операций логарифмирования и потенциирования вычисленное значение логарифма или анти- логарифма с выходов блоков 1 логарифмирования и потенциирования выдается на входы блока 2 формирования результата и затем на выход устройства.Формула изобретенияУстройство для вычисления функций, содержащее блок формирования результата, содержащий два сумматора и регистр и блок управления, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения класса решаемых задачза счет возможности вычисления корня Р-й степени (К=2,3,), возведения числа в й-ю стегень. логарифмирования и потенциирования чиселв нега дополнительно введены два блока логарифмйрования и потенциирования и группа элементов ИЛИ а в блок формирования результата дополнительно введены пять групп элементов И, три группы элементов ИЛИ, группа эле ментов И-НЕ, причем входы аргумента устройства соепинены с первыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с. гходом аргумента второго блока лсгарифмирования и потенциировапия,. Тактовые входы первого и второго блоков логарифмирования и патенциироввния Объеди -иены и соединены с тактовым выходом блаха управления, тробирушщие вхо ды первого и второго блокоь лагарифмиравания и патенцииров аыия соедиИены соответс.вепно с первым и вторым синхранизируощими выходами блока управления, вход выбора режима второго блока логарифмирования и потенциирования соединен с одноименным выходом блока управления, вход выбора режима первого блока логарифмирования и потевциирования соединен с входом логического нуля устройства, входы первого, второго и третьего операндов блока формирования результата соединены с выходами второго блока логарифмированя и потенциирования, первого блока логарифмирования и потенциирования и входом коррекции устройства соответственно, с первого по шестой выходы управления формированием результата блока управления соединены с соответствующими одноименными входами блока формирования результата, выходы итерации блока формирования результата соединены с вторыми входами элементов ИЛИ группы выход результата блока формирования результата является однаимРнным Вы- ходам устройства вход кода операции и запуска устройства соединены с одноименными входами блока управления, содержащего генератор им-. пульсов, два дешифратора, два триггера, счетчик, двадцать три элемента И, одиннадцать элементов ИЛЙ., причем входы запуска и кода операции блока управления соединены с ьходом установки первого триггера и входом первого дешифратора саотв етственно,выход первого триггера соединен спервым входам первого элемента 1:второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выходпервого элемента И соединен со счетным входом счетчика и с первыми вхо - ,пами с второго па десятый элементов И вторые входы которых соединены с выходами второго дешифратора, вход которого соединен с выходом счетчика, выход второго элемента И соединен с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход третьего элемента И соединен с первыми входами с тринадцатого по семнадцатый элементов И, выход четвертого элемента И соединен с первыми входами восемнадцатого и девятнадцатого элементов И, выход пятого элемента И соединен,с первыми входами двадцатого и двадцать первого элементов И, выход шестого элемента И соеди. - нен с первыми входами двадцать второго и двадцать третьего элементов И, первый выход первого дешифратора соединен с вторым входом двенадцатого элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом первого дешифратора, третий выход первого дешифратора соединен с вторым входом шестнадцатого элемента И и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом семнадцатого элемента И и четвертым выходом первого дешифратора, пятый выход первого дешифратора соединен с вторым входом двадцать второго элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом двадцать третьего элемента И и с шестым выходом первого дешифратора, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом пятнадцатого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторыми входами одиннадцатого, четырнадцатого, девятнадцатого и двадцать первого элементов И, вь 1 ход третьего элемента ИЛИ соединен с вторыми входами тринадцатого, восемнадцатого и двадцатого элементов И, выходыодиннадцатого и восемнадцатого элементов И соединены соответственнос первым и вторым входами четвертога элемента И, первый и второй входы пятого элемента 1 ЛИ соединены с12371выходами соответственно тринадцатого и восьмого элементов И, первый и второй входы шестого элемента ИЛИсоединены с выходами соответственношестнадцатого и двадцать второго 5элементов И, первый и второй входыседьмого элемента ИЛИ соединены свыходами соответственно семнадцатого и двадцать третьего элементов И, первый, второй и третий входы восьмого элемента ИЛИ соединены с выходами соответственнодвенадцатого, седьмого и девятнадцатого элементов И, с первого по третий входы девятого элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно десятого, пятнадцатого и двадцать первого элементов И, с первого по третий входы десятого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами двадцать первого,20 пятнадцатого и десятого элементов И, с первого по четвертый входы одиннадцатого элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно восемнадцатого, второго, девятнадцатого, седь 25 мого и девятого элементов И, выходы восьмого и девятого элементов ИЛИ соединены с входами соответственно установки и сброса второго триггера, выход которого соединен с выходом выбора режима блока управления, выходы четвертого и одиннадцатого элементов ИЛИ соединены соответственно с вторым и первым синхронизирующими выходами блока управления, тактовый 35 выход которого соединен с выходом первого элемента И, выход десятого элемента ИЛИ соединен с входом сброса первого триггера, выходы пятого элемента ИЛИ, четырнадцатого эле мента И, двадцатого элемента И, шестого элемента ИЛИ, седьмого элемента ИЛИ, десятого элемента ИЛИ соединены с первого по шестой выходами.управления формированием результата 45 5 О 8блока управления соответственно, причем входы первого операнда блока формирования результата соединены с первыми входами элементов И групп с первойпо четвертую, входы второгочоперанда блока формирования результата соединены с первыми входами элементов И пятой группы и с первыми входами элементов И-НЕ группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены с первыми входами элементов ИЛИ соответственно первой и второй групп, выходы элементов И третьей группы соединены с входами первого слагаемого первого сумматора, вход второго слагаемого которого соединен с входом третьего операнда блока формирования результата, выходы первого сумматора соединены с вторыми входами элементов ИЛИ второй группы, выходы которых соединены с входами первого слагаемого второго сумматора, выходы которого соединены с вторыми входами элементов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с информационными входами регистра, выход которого соединен с выходом итерации блока формирования результата, вход второго слагаемого второго сумматора соединен с выходами элементов ИЛИ третьей группы, первые входы которых соединены с выходами элементов И-НЕ группы, вторые входы элементов ИЛИ группы соединены с выходами элементов И пятой группы, с первого по шестой входы управления формированием результата блока формирования результата соединены с вторыми входами соответственно элементов И первой, второй и третьей групп, элементов И-НЕ группы, элементов И пятой группы и элементов И четвертой группы,выходыэлементов И четвертой группы соединены с выходом результата блокаформирования результата94 П каз 7718/52 тираж БНИИПИ Государственн по делам изобретен 13035, Москва, Жсное го комитета ССС й и открвтий Рауш скал на д, 4/5 роизводственно-полид рафическое предприятие, г, Ужгс род, ул, рн к г а я,