Генератор векторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 9) 1 08(51) 4 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств дляотображения графической информации,станков с ЧПУ и т.п. Цель изобретения - повышение быстродействия, Дляэтого в генератор введены реверсив ные счетчики 20 и 21 с параллельнойзаписью координат Х и Уь второй граничной точки вектора, вторая и третья группы элементов 22 и 23 ИСКЛЮ1361613 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента 24 и 25 НЕ, четыре элемента 26-29 И и элемент 30 И-НЕ с соответствующими функциональными связями, Это обеспечивает достижение более высокого быстродействия при данной точности эа счет того, чтс в каждом такте производится вычисление координат двух точек, движущихся от границ вектора к его центру, илишь при выполнении условияЬХ1,1У1 осуществляется вычисление координат одной точки, а при достижении граничными точками вектора расстояния в один шаг по 1 или1 процесс генерации заканчивается. 4 ил. Изобретение относится к вычисли- капливающий сумматор 12, дешифратортельной технике и может быть исполь, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, перзовано при построении устройств для вый коммутатор 15, сумматор 16, перотображения графической информации, вую группу 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕстанков с ЧПУ и т.п. ИЛИ, второй коммутатор 18, преобразоЦель изобретения - повышение бы" ватель 19 кодов, реверсивные счетчистродействия генератора. ки 20 и 21 с параллельной записью ко,ординат Х и У второй граничной точНаф 1а фиг.1 представлена функциональ ки вектора, вторую 22 и третью 23ная схема генератора векторов, на 10,группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,фиг.2 - схема дешифратора; на фиг.3 - элементы НЕ 24 и 25, второй 26, четвременные диаграммы работы генерато- вертый 28 и пятый 29 элементы И и,ра, на фиг.4 - примеры генерации век- . элемент И-НЕ 30торов.Дешифратор 13 содержит первый элеГенератор. векторов содержит ревер- мент НЕ 31, четыре элемента И 32-35,сивные .счетчики 1 и 2 с параллельной второй 36, третий 37 и четвертый 38записью координат Хд и УА первой гра- элементы НЕ и имеет входы 39-44 и выничной точки вектора, выходы которых ходы 45-48..подключены к одним из входов первого Сигналы с выходов 45 и 48 дешиф 3 и второго 4 сумматоров, выходы ко ратора 13 вызывают соответсвенноторых соединены с информационными уменьшение и увеличение на единицувходами регистров 5 и Ь сдвига прира- содержимого реверсивного счетчика 1,щений АХ и йУ, блоки 7 и 8 сравнения а сигналы с выходов 46 и 47 - уменьс нулем, которые подключены к перво шение и увеличение на единицу содерму и второму входам первого элемента жимого реверсивного счетчика 2.И 9, выход которого соединен с одним Появление сигналов. на выходах 45 иэ входов установки в нуль первого 48 дешифратора 13 описывается следуютриггера 10, второй триггер 11, на- щими выражениями:вых. 45 = (вх. 39)(вх. 40)(вх. 42)(вх. 43)(вх. 41); (1)вых,46 = (вх.39) (вх,40) (вх.41) (вх,43) (вх.44); (2)вых.4 = (вх,39)8(вх,40)8(вх,41)8(вх.43)8(вх,44)1 (3)вых.48 (вх, 39)4(вх.40) 8 (вх.41 )8 (вх. 42) (вх. 43): (4)Реверсивные счетчики 1 и 2, 20 и Сумматоры 3 и 4 необходимы для вы 3521 с параллельной записью предназна- числения приращений Х = Х - Хд ичены для приема и модификации в про- У = Уь - Уд, которые подаются на рецессе генерации координат ХА и Уд, гистры 5 и 6 сдвига,Хр и У граничных точек вектора. Этикоординаты во время работы генератора 4 О Группы 22 и 23 элементов ИСКЛЮЧАменяются, постоянно приближаясь друг ЮЩЕЕ ИЛИ, блоки 7 и 8 сравнения ск другу. ,нулем, элементы НЕ 24 и 25 соответ1361613 ственно предназначены для определенияусловийДХ 1,(5) (6)5 Элемент И-НЕ 30 необходим для определения момента совпадения младших разрядов координат Х и Х или УЭлемент И 9 позволяет определить момент выполнения условия (АХ = О) 6 ЦдУ - 1)Ч (дУ = О) Ь( дХ1) (7) 10 и подать сигнал установки в нуль на триггер 10.15Коммутатор 15 предназначен для подачи на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы 17 содержимого регистров 5 и 6 сдвига приращений Ь Х или д У. Управляется коммутатор 15 инверсным 20 выходом знакового разряда накапливающего регистра 12. При этом, если содержимое накапливающего регистра 12 положительно или равно нулю, то на выходе коммутатора 15 имеется число 25 из регистра сдвига приращения Ь Х. При отрицательном содержимом накапливающего регистра 12 на выходе коммутатора 15 имеется число из регистра сдвига приращения ДУ. Группа 17 эле- З 0 ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ служит для инвертирования под управлением элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 информации с выхода коммутатора 15.Преобразователь 19 кодов предназ 35 начен для образования абсолютного значения приращения Ь У. При этом, если приращение положительно, то оно появляется на выходе преобразователя 19 кодов без измененийПри отрица тельном приращении дУ на выходе преобразователя 19 кодов находится дополнительный код исходного приращения ду. 45Коммутатор 18 под управлением триггера 11 пропускает на соответствующий вход сумматора 16 абсолютное значение приращения дУ или содержимое накапливающего регистра 12. При этом, если триггер 11 находится в состоянии логического нуля, то на выходе коммутатора 18 имеется абсолютное значение приращения ДУ с выхода преобразователя 19 кодов. Если триггер 11 находится в состоянии логической единицы, то на выходе коммутатора 18 имеется число из накапливающего регистра 12. Триггер 10 предназначен для формирования цикла работы генератора векторов от момента прихода сигнала навход "Пуск" и до прихода сбрасывающего сигнала с выхода на вход "Пуск"элемента И 9.Триггер 11 необходим для выделенияпервого тактового импульса, поступающего на вход генератора векторовпосле приходА сигнала Пуск".Дешифратор 13 служит для подачиимпульсов суммирования,или вычитанияна реверсивные счетчики 1 и 2 координат Х и У первой граничной точкивектора. Распределение импульсов повыходам дешифратора .13 осуществляетсяв зависимости от знаков приращений,поступающих с выходов знаковых разрядов регистров 5 и 6 сдвига, и от текущего значения с выхода знаковогоразряда накапливающего регистра 12.Элементы И 26-29 необходимы дляподачи импульсов вычитания или суммирования на реверсивные счетчики 20и 21 координат Х и У второй граничной точки вектора, Подача этих импульсов осуществляется при выполненииусловий (5) и (6).Генератор векторов работает следующим образом.В начале каждого цикла работы наинформационные входы ХА, УА,ХВ, Уапоступают координаты начальной и конечной точек вектора в дополнительном коде, При этом знаковые разрядыучаствуют в арифметических операцияхнаряду с информационными и подаютсявместе с ними на входы соответствующих сумматоров. В результате этого синформационных входов Х, УА, Хз, Упо переднему фронту сигнала "Записькодов" в реверсивные счетчики 1, 2,20 и 21 вводятся значения координатХ и У первой и второй .граничных точеквектора и производится обнулениетриггера 10. Сумматоры 3 и 4 производят вычисление приращений ЬХ = Хз - ХАи АУ = Уь - УА, после чего сигналЗапись кодов" снимается и своим заданим фронтом записывает приращения а Хи ЬУ в регистры 5 и 6 сдвига,В соответствии с этим длительностьсигнала "Запись кодов" должна удовлетворять условию ь.к - Р,с г,бгде с- длительность сигнала "За" пись кодов";- максимальное время записив реверсивные счетчики 1,2, 20 и 21,1, - максимальное время вычисления Д Х ц ДУ на сумматорахЗи 4,Регистры 5 и 6 сдвига имеют числоразрядов на единицу большее, чем сумматоры 3 и 4, поэтому знаковые разряды сумматоров 3 и 4 записываются одновременно в два старших разрядасоответствующих регистров 5 и 6 сдвига. Так как триггер 10 соединен с асин- хронным инверсным входом сброса и динамическим входом триггера 11, а также с инверсным входом сброса накапливающего регистра 12, то нулевой потенциал на выходе триггера 10 также вызывает сброс триггера 11 и накапливающего регистра 12 в нуль.В результате этого на выходах коммутаторов 15 и 18 находятся соответственно приращение дХ и абсолютное значение приращения дУ. При этом, если приращение дХ отрицательно, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 имеется потенциал логического нуля, в результате чего на соответствующий информационный вход сумматора 16 поступает отрицательное приращение дХ без преобразования.При положительном приращении Д Х группа 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ под управлением элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 пропускает на соответствующий информационный вход сумматора 16 инверсное значение приращения ДХ. На вход переноса сумматора 1 б при этом поступает потенциал логической единицы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4.В результате этого при любом знаке приращения д Х сумматор 16 осуществляет вычисление разности абсолютных значений приращений Д У и ДХ.С приходом сигнала "Пуск" триггер 10 устанавливается в состояние логической единицы и с управляющего входа накапливающего регистра 12 снимается сигнал установки в нуль.После этого по переднему Фронту первого тактового импульса разность абсолютных значений приращений Д У и дХ с выхода сумматора 16 записывается в накапливающий регистр 12 и триггер 11 устанавливается в состояние логи 10 15 20 25 30 ческой единицы. В результате этого ,по переднему фронту сигнала с выхода триггера 11 регистры 5 и 6 сдвига сдвигаются на один разряд влево, причем в младший их разряд записывается потенциал логического нуля, а коммутатор 18 пропускает на свой выход содержимое накапливающего регистра 12.В дальнейшем до конца прогресса генерации вектора триггеры 10 и 11 находятся в состоянии логической единицы, в результате чего в регистрах 5 и 6 сдвига неизменно находятся приращения 2 дХ и 2 дУ, а коммутатор 18 пропускает на свой выход содержимое накапливающего регистра 12.При этом, если содержимое накапливающего регистра 12 положительно или равно нулю, то еумматор 16 производит вычитание абсолютного значения приращения 2 дХ из содержимого накапливающего регистра 12, если отрицательноена сумматоре 16 выполняется сложение числа из накапливающего регистра 12 и абсолютного значения приращения 2 дУ.По переднему фронту тактовых импульсов в накапливающий регистр 12 записывается информация с выхода сумматора 16. По заднему фронту любого тактовогоимпульса, если триггеры 10 и 11 находятся в состоянии логической единицы, дешифратор 13 подает на управляющие входы реверсивных счетчиков 1 35и 2 суммирующий или вычитающий импульс в зависимости от знаков приращений 2 дХ и 2 дУ и знака числа в накапливающем регистре 12, 40При этом если число в накапливающем регистре 12 положительно или равно нулю, то дешифратор 13 выдает суммирующий и вычитающий в зависимостиот знака приращения 2 дУ импульс на 45соответствующий управляющий вход реверсивного счетчика 2. При отрицательном содержимом накапливающего регистра 12 импульс суммирования иливычитания поступает в зависимости отзнака приращения 2 дХ на соответствующий управляющий вход реверсивногосчетчика 1Параллельно с этим, если условие(5) или (6) не выполняется, то с вы хода соответствующего элемента И 2629 реверсивные счетчики 20 и 21 получают приращение, противоположное по знаку относительно приращения реверсивных счетчиков 1 и 2.1361613 25 При выполнении условия (5) или (6) на выходе соответствующего блока 7 или 8 сравнения с нулем появляется потенциал логической единицы, который вызывает на выходе соответствующего элемента НЕ 24 или 25 потенциал логического нуля, запрещающий появление на выходах элементов И 26, 27 и 28, 29 управляющих импульсов.10Таким образом, после прихода сигнала "Запись кодов" генератором векторов производится вычисление разности абсолютных значений приращений ЬУ и АХ. По переднему фронту первого 15 тактового импульса, поступающего после прихода сигнала "Пуск" на вход генератора векторов, вычисленная разность записывается на накапливающий регистр 12, взводится в единицу триг гер 11 и осуществляется сдвиг влево регистров 5 и 6 сдвига. По заднему фронту первого тактового импульса дешифратором 13 производится подача соответствующих, в зависимости от знака 2 ЬУ, противоположных по знаку приращений на реверсивные счетчики 2 и 21, либо, если содержимое накапливающего регистра 12 отрицательно, - подача соответствующих в зависимости ЗО от знака 2 ЬХ противоположных по знаку приращений на реверсивные счетчики 1 и 20.В следующих тактах, в зависимости от знака числа в накапливающем регистре 12, производится либо вычитание абсолютного значения приращения 2 ЬХ, хранящегося в регистре 5 сдвига из содержимого накапливающего регистра 12 и подача соответствующих в зависимости от знака 26 У противоположных по знаку импульсов на реверсивные счетчики 2 и 21 либо, если содержимое накапливающего регистра 12 отрицательно, суммирование абсолютного значения 2 ЬУ, хранящегося в регистре 6 сдвига, с числом, находящимся в накапливающем регистре 12, и подача соответствующих в зависимости от 2 ЬХ противоположных по знаку импульсов на реверсивные счетчики 1 и 20При этом суммирующие или вычитающие импульсы на реверсивные счетчики 20 и 21 поступают до тех пор, пока не выполняются условия (5) и (6) соответ 55 ственно.Цикл работы продолжается до поступления на элемент И 9 сигналов с выходов блоков 7 и 8 сравнения с нулем и элемента И-НЕ 30, говорящих о том, что текущие координаты первой граничной точки вектора, находящиеся в реверсивных счетчиках 1 и 2, более чем на ч 1" по Х или У отличаются от текущих координат второй точки вектора, находящихся в реверсивных счетчиках 20 и 21. Элемент И 9 при этом сбрасывает в "0" триггер 10, на чем работа генератора векторов заканчивается.Предложенное устройство обладает более высоким быстродействием при данной точности и это достигается тем, что в каждом такте производится вычисление координат двух точек, движущихся от границ вектора к его центру, и лишь при выполнении условия (5) или (6) осуществляется вычисление координат одной точки. Кроме того, при достижении граничными точками вектора расстояния в один шаг по Х или У процесс генерации заканчивается. В результате ускорение по сравнению с известным устройством составляет (ЬХ( + +ЬУ ) /2 - 1 при нечетных ЬХ и Ь У и (ЬХ + ЬУ 1)/2 при всех остальных случаях. При этом уменьшения точности генерации векторов не происходит.Формула изобретенияГенератор векторов, содержащий реверсивные счетчики с параллельной за-писью координат Х и У первой граничной точки вектора, первые управляющие входы которых являются входом "Запись кодов" генератора, вторые и третьи управляющие входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и.четвертым выходами дешифратора, а информационные входы являются входами координат первой граничной точки вектора генератора, а выходы их 1соединены с первыми информационными входами соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к информационным входам соответственно регистров сдвига приращений ЬХ и ЬУ, первые выходы которых соединены с информационными входами первого коммутатора, первые управляющие входы регистров сдвига приращений ЬХ и Ь У соединены с входом нЗапись кодов" устройства, соединенным с первым входом первого триггера, второй вход установки нуля которого подключен к выходу первого элемента И, авход установки единицы является входом "Пуск" устройства, выход первого триггера соединен с входами установки. нуля второго триггера и накапливающе 5 го регистра и первым управляющим входом дешифратора, второй управляющий вход которого, управляющий вход накапливающего регистра и синхровход второго триггера являются тактовым входом устройства, выход второго триггера .соединен с третьим управляющим входом дешифратора, управляющим входом второго коммутатора, информационные входы которого подключены со ответственно к выходу преобразователя кодов и первому выходу накапливающего регистра, второй выход которого соединен с первым информационным входом дешифратора, первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управляющим входом первого коммутатора, выходы которого соединены соответственно с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым входом элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 25 ИЛИ первой группы, второй вход которых подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенному с входом переполнения третьего сумматора, первый и второй информационные входы Зп которого соединены соответственно с выходами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы и второго коммутатора, выход третьего сумматора соединен с информационным входом накапливающего регистра, второй и третий информационные входы дешифратора соединены со- ответственно с вторыми выходами регистров сдвига приращений Ь Х и й У, вторые управляющие входы которых соединены с выходом второго триггера, первый и второй блоки сравнения - с нулем, выходы которых подключены к первому и второму входам первого элемента И вход преобразователя соединен с первым выходом регистра приращения У, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения быстродействия генератора, он содержит второй, третий, четвертый и пятый элементы И,два элемента НЕ, элемент И-НЕ, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй и третьей групп и реверсивные счетчики спараллельной записью координат Х иУь второй граничной точки вектора,первые управляющие входы которых соединены с входом "Запись кодов" генератора, вторые и третьи управляющиевходы которых соединены соответственно с выходами второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, выходысоединены соответственно с вторымивходами первого и второго сумматоров,подключенными к первым входам элементов ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ первой и второйгрупп соответственно, вторые входыкоторых подключены к Выходам соответственно реверсивных счетчиков с параллельной записью координат Хд и Удпервой граничной точки вектора, первые выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИпервой и второй групп соответственносоединены с входами первого и второго блоков сравнения с нулем, выходыкоторых подключены к входам первогои второго элементов НЕ, выход первогоэлемента НЕ подключен к первым входамвторого и третьего элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым выходамидешифратора, выход второго элементаНЕ соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторыевходы которых подключены соответственно к четвертым и третьим выходамдешифратора, вторые выходы элементовИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ второй и третьей группподключеньп:к входам элемента И-НЕ,выход которого соединен с третьимвходом первого элемента И, информационные входы реверсивных счетчиков с .параллельной записью координат Хь иУ второй граничной точки вектора являются входами координат, второй граничной точки вектора генератора.