Арифметическое устройство

(511 4 С 06 Р 7/38, 7/55 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ансово-эконо 1,А,Дуда СССР1978,ССР1980,льств(71) Тернопольский фимический институт(56) Авторское свидетВ 675421, кл, С Об РАвторское свидетелМ 999047, кл. С 06 Р(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, моИзобретение относится к вычислиельной технике и может быть испол зовано при построении специали ванных вычислительнь кциональных преобраз1 ель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетизвлечения корня квадратного из непрерывной Рункции, заданной последовательностью импульсов, а также выборки наибольшего и наименьшего знаений из чисел, заданных последовательностью импульсов и деления количества последовательных импульсов накоэффициент,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого арифметическогоустройства,Устройство содержит реверсивный жет быть использсванс прн построенииспециализированных вычислительных агтин и Функциональных преобразователей, Пель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетобеспечения извлечения квадратногокорня из непрерывной функции, заданной последовательностью импульсов,выборки наибольшего или наименьшегозначения из чисел, заданных последовательностью импульсов, и деленияколичества последовательных импульсов на коэффициент. Устройство содержит реверсивный счетчик, сумматоры,триггер, группы элементов И, элементы И, ИГ 1 И, НЕ, элементы задержки.1 ил. 4, группы элементов И 5-7, элементы И 8-24, элементы ИЛИ 25-36, элемент НЕ 37, элементы 38-42 задержки, входы 43-50 задания режимов, устройства, информационный вход 51, вход 52 сброса устройства, входы 53 и 54 установки счета, выход 55 устройства, выходы 56-59 сумматоров.Устройство работает следуюшим образом,Лри возведении в квадрат непрерывной Аункции, поступаюней на информационный вход 51, на входе 47 устройства должен быть единичный, а на входах 43-52 - нулевые сигналы. Лри этом в исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2 "свободны".Если на информационный вход 51 поступают импульсы положительног при 1476459ращения, то на входе 53 установкисчета должен быть единичный, а навходе 54 установки счета - нулевойсигналы.5С приходом первого импульса черезэлементы И 14, ИЛИ 28 и 29 к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Импульс с выхода эле; нта И 14также проходит через элемент ИЛИ 34на вход элемента 41 задержки, а импульс с выхода элемента ИЛИ 28 открывает через элемент ИЛИ 30 группуэлементов И 5, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разрядвлево, т,е. удвоенное значение, Затем импульс, проходящий через элемент41 задержки, прибавляет единицу к 20содержимому реверсивного счетчика 1.Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса положительного приращения,Если на информационный вход 51 поступают импульсы отрицательного приращения, то на входе 54 установкирежима счета должен быть единичный,а на входе 53 установки режима счета - нулевой сигналы, С приходом первого импульса через элементы И 15,ИЛИ. 35 вычитается единица из содержимого реверсивного счетчика 1. Кроме того, импульс с выхода элементаИ 15 проходит через элемент 40 задержки, элементы ИЛИ 31 и 32 и открывает группу элементов И 7, через которую в обратном коде содержимоесчетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на 40один разряд влево, т,е, удвоенное обратное значение, Вместе с тем импульс с выхода элемента ИЛИ 31 проходит через элемент ИЛИ 29, вследствие чего к содержимому сумматора 2 45прибавляется единица,Аналогичные вычисления проводятсядля каждого импульса отрицательногоприращения,Такая методика вычисления проводится для каждого импульса непрерывной функции Х, поступившего на информационный вход 51 устройства. Приэтом в реверсивном счетчике 1 накапливается значекие Х, а в сумматоре 552 - значение Х2В случае возведения в квадратдвоичного числа Х, заданного параллельным кодом, на входе 49 устройства должен быть единичный, а на входах 43-52 - нулевые сигналы.В исходном состоянии сумматор 2 "свободен", а в реверсивном счетчике 1 записано двоичное число Х, вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 33 будет единичный сигнал. При этом на информационный вход 51 поступает импульсная последовательность. С приходом первого импульса на информационный вход 51 через элементы И 18, ИЛИ 35 и 36 вычитается единица из содержимого реверсивного счетчика 1, Импульс с выхода элемента ИЛИ 36 проходит также через элемент 42 задержки, элементы ИЛИ 28 и 30 и открывает группу элементов И 5, через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т,еудвоенное значение, Вместе с тем, импульс с выхода элемента ИЛИ 28 проходит через элемент ИЛИ 29, вследствие чего к содержимому сумматора 2 прибавляется единица,Аналогичные вычисления проводятся для каждого импульса, поступившего на информационный вход 51 устройства. В момент, когда в реверсивном счетчике 1 будет нулевое число, на выходе элемента ИЛИ 33 будет нулевой сигнал, вследствие чего поступление импульсов через элемент И 18, а следовательно, и процесс вычисления прекращается. В результате. в реверсивном счетчике 1 будет нулевое число, а в сумматоре 2 - значение ХйВ случае извлечения квадратного корня из двоичного числа Х, заданного параллельным кодом, на входе 48 устройства должен быть единичный, а на входах 43-50 - нулевые сигналы.В исходном состоянии реверсивный счетчик 1 "свободен", а в сумматоре 2 записано двоичное число Х. При этом на выходе 57 сумматора 2 будет единичный сигнал, означаюний, что число в сумматоре 2 больше нуля, а на информационный вход устройства 51 поступает импульсная последовательность.Первый импульс, поступающий на информационный вход 51, через элементы И 17, ИЛИ 34 проходит на вход элемента 41 задержки. Вместе с тем, импульс с-выхода элемента И 17 через5 14элементь ИЛИ 31 и 32 открывает группу элементов И 7, через которую вобратном коде содержимое счетчика 1передается на вторую группу входовсумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т,е. удвоенное обратноезначение, Одновременно импульс с выхода элемента ИЛИ 31 поступает через элемент ИЛИ 29, вследствие чегок содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Затем импульс с выходаэлемента ИЛИ 34 проходит через элемент 41 задержки и прибавляет единицук содержимому реверсивного счетчика 1.Аналогичные вычисления проводятсядля каждого импульса, поступившегона информационный вход 51 устройства,В момент, когда в сумматоре 2 будетотрицательное или нулевое число, навыходе 57 сумматора 2 будет нулевойсигнал, вследствие чего поступлениеимпульсов через элемент И 17, а следовательно, и процесс вычисления прекращается. Результат б будет в счетчике 1,В случае извлечения квадратногокорня из непрерывной функции, поступающей на информационный вход 51, навходе 50 устройства должен быть единичный, а на входах 43-52 устройства - нулевые сигналы,В исходном состоянии реверсивныйсчетчик 1 и сумматор 2 "свободны"При этом на выходе 56 сумматора 2 будет единичный сигнал, означающий,что число, в сумматоре 2 - нулевое,а на выходе 59 сумматора 3 будеттакже единичный сигнал, означающийчто сумма 2=А+В не равна двоичномучислу 0,0000, где А - число, которое находится в реверсивном счетчике 1, а В - число, которое находится в сумматоре 2 без самого младшего разряда, т,е. со сдвигом наодин разряд вправо,Если на информационный вход 51 поступают импульсы положительного приращения, то на шине установки режима счета 53 должен быть единичный,а на входе 54 установки режима счета - нулевой сигнал,С приходом первого импульса на информационный вход 51 устройства через элементы И 19, ИЛИ 27 к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Вместе с тем, импульс с выхода76459 40 45 50 55 5 О 15 20 25 30 35 элемента И 19 лрохадит через элементы И 22, ИЛИ 32 н открывает группуэлементов И 7, через которую в обратном коде содержимое счетчика 1 передается на вторую группу входов сумматора 2 со сдвигом на один разрядвлево, т.е, удвоенное обратное значение. Кроме того, импульс с выходаэлемента И 22 проходит через элементИЛИ 34, элемент 41 задержки, вследствие чего к содержимому реверсивного счетчика 1 прибавляется единица,После окончания первого импульсав сумматоре 2 будет отрицательноечисло, вследствие чего на выходе 56сумматора 2 будет нулевой сигнал,С приходом второго импульса наинформационный вход 51 устройства через элементы И 19, ИЛИ 27 толька ксодержимому сумматора 2 прибавляетсяединица. При этом на вь 1 ходе 56 сумматора 2 появляется единичный сигнал,означающий, что число в сумматоре2 - нулевое,При поступлении последующих импульсов положительного приращения устройство работает аналогично описанному. Если на информационный вход 5поступают импульсы отрицательногоприращения, то на входе 54 установкирежима должен быть единичный, а навходе 53 установки режима счета - нулевой сигналы.Пусть на выходе 59 сумматора 3 будет единичный сигнал, означающий, чтосумма 2=А+В не равна двоичному числу 0,0000,С приходом первого импульса на информационный вход 51 устройства через элементы И 20 и 24 к содержимому сумматора 2 прибавляется число 1,111. При поступлении последующих импульсов отрицательного приращения устройство работает аналогично описанному до тех пор, пока сумма 2=А+В не будет равна числу 0,0000, В момент, когда эта сумма равна числу 0,0000 на выходах 59 и 68 сумматора 3 возникнут нулевой и единичный сигналы соответственно. При этом следующий импульс, поступающий на информационный вход 51, проходит через элементы И 20 и 21, ИЛИ 35 и 36, вследствие чего из содержимого реверсивного счетчика 1 вычитается единица, Вместе с тем импульс с выхода элемента ИЛИ 36 проходит через эле-.мент 42 задержки, элементы ИЛИ 28 и 130 и открывает группу элементов И 5,через которую содержимое реверсивного счетчика 1 передается на первуюгруппу входов сумматора 2 со сдвигомна один разряд влево, т,е, удвоенноезначение. Кроме того, импульс с выхода элемента ИЛИ 28 прох дит черезэлемент ИЛИ 29, вследствие чего ксодержимому сумматора 2 прибавляетсяединица, При этом на выходах 58 и 59сумматора 2 снова возникнут единичный и нулевой сигналы соответственно.При поступлении последующих импульсов отрицательного приращенияустройство работает аналогично описанному,Такая методика вычисления проводится для каждого импульса непрерывной функции Х, поступившего на информационный вход 51 устройстваПри этом в реверсивном счетчике 1будет значение чХ,В случае получения в следящем режиме значения непрерывной переменнойХ в заданном масштабе на входе 46устройства должен быть единичный, ана входах устройства 43-52 - нулевые сигналы.В исходном состоянии в реверсивном счетчике 1 записан масштабныйкоэффициент М, а сумматор 2 "свободен". Если на информационный вход 51поступают импульсы положительногоприращения, то на входе 53 установкирежима счета должен быть единичный,а на входе 54 установки режима счета - нулевой сигналы. В этом случаекаждый импульс, поступающий на инФормационный вход 51, проходит черезэлементы И 13, ИЛИ 30 и открываетгруппу элементов И 5, через которуюсодержимое реверсивного счетчика 1передается на первую группу входовсумматора 2 со сдвигом на один разряд влево, т,е. удвоенное значение,В случае, если на информационныйвход 51 поступают импульсы отрицательного приращения, то на входе 54установки режима счета должен бытьединичный, а на входе 53 установкирежима счета - нулевой сигналы, Вэтом случае с приходом каждого импульса на информационный вход 51 через элементы И 12, ИЛИ 27 к содержимому сумматора 2 прибавляется единица. Кроме того, каждый импульс с вы 30 И 11, ИЛИ 27 записывается в сумма 35 40 45 Если это число окажется больше записанного в реверсивном счетчике 1,то в момент, когда в разрядах реверсивного счетчика 1 будут нули, прекращается поступление импульсов оче 50редности числа на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 и остальные импульсы числа, соответствующие разности сравниваемых двоичных чисел,поступают через элементы И 11,ИЛИ 27 на вход сумматора 2, увеличивая его содержимое, Если второе число меньше первого или равно ему, то. содержимое сумматора 2 не изменится,Поступающий после очередного числа 5 1 О 5 20 25 хода элемента И 12 проходит через элементы ИЛИ 3 и 32 и открываетгруппу элементов И 7, через которуюв обратном коде содержимое реверсивного счетчика 1 передается на вторуюгруппу входов сумматора 2 со сдвигомна один разряд влево, т,е, удвоенноеобратное значение, Вместе с тем, каждый импульс с выхода элемента ИЛИ 31проходит через элемент ИЛИ 29, вследствие чего к содержимому сумматора2 прибавляется еще одна единица.Такая методика вычисления проводится для каждого импульса непрерывной Функции Х, поступившего на информационный вход 51 устройства, Приэтом в сумматоре 2 накапливаетсязначение 2 Г 1 Х,В случае выборки наибольшего изследующих друг за другом чисел навходе 45 устройства должен быть единичный, а на входах устройства 4354 - нулевые сигналы, В исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2 "свободны", а триггер 4 - внулевом состоянии,Первое число, поступающее на информационный вход 51, через элементы тор 2, Импульс сброса, поступающийпосле числа на вход 52, устанавливаетреверсивный счетчик 1 в нулевое состояние и через элемент ИЛИ 26 и элемент 38 задержки переписывает содержимое сумматора 2 в реверсивный счетчик 1, а также устанавливает триггер 4 в единичное состояние,Импульсы, соответствующие следующему числу, поступают через элементы И 16, ИЛИ 35 на вычитающий входреверсивного счетчика 1 и уменьшаютего содержимое.сйгнал сброса стирает содержимое реверсивного счетчикаи перезаписывает в этот реверсивный счетчик двоичное число, записанное в сумматоре 2,которое является результатом сравнения,Припоступлении на информационныйвход 51 устройства следующего сравниваемого числа операция сравнения 10производится аналогично и результатсравнения - большее число всегда оказывается записанным в реверсивномсчетчике 1. В результате в реверсивном счетчике 1 записано наибольшее 5число из следующих друг за другом чисел.В случае выборки наименьшего изследующих друг за другом чисел на входе 44 устройства должен быть единичный, а на входах 43-54 устройства -нулевые сигналы,При этом в исходном состоянии реверсивный счетчик 1 и сумматор 2"свободны" а триггер 4 - в нулевом 25состоянии,Первое число, поступающее на информационный вход 51, через элементыИ 9, ИЛИ 27 записьвается в сумматор2, Импульс сброса, поступающий после 30числа на вход 52, переписывает содержимое сумматора 2 в реверсивный счетчик 1 и устанавливает триггер 4 вединичное состояние, а также черезэлемент 39 задержки и элемент И 23 -сумматор 2 в нулевое состояние,Импульсы, соответствующие следующему двоичному числу, поступают навычитающий вход реверсивного счетчика 1 и вход сумматора 2 через элементы И 16, ИЛИ 35 и И 10, ИЛИ 27 соответственно. В случае, если поступающее число равно или больше записанного в реверсивном счетчике 1 то вмомент, когда в разрядах реверсивного счетчика 1 будут нули, прекращается поступление импульсов очереднос.ти числа на входы сумматора 2 и реверсивного счетчика 1, Поступающийпосле очередного числа сигнал сбросастирает содержимое реверсивного счетчика 1 и перезаписывает в этот счетчик двоичное число, записанное в сумматоре 2, которое является результатом сравнения и стирает содержимоесумматора 2При поступлении на информационныйвход 51 устройства следующего сравниваемого числа операция сравнения производится аналс лично и результат сравнения - меньшее число всегда оказывается записанным в реверсивном счетчикеВ результате в реверсивном счетчике 1 будет записано наименьшее число из следунгих друг за другом чисел,В случае деления количества последовательных импульсов на коэффициент М на входе 43 устройства должен быть единичный, а на входах 44-54 - нулевые сигналы. При этом в сумматоре 2 записано число (коэфициент) М, Число М записано также в реверсивном счетчике 1, вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 33 - единичный сигнал.Последовательность импульсов Х, поступавшая на информационный вход 51 устройства, проходит через элементы И 16, ИЛИ 35 на вычитающий вход реверсивного счетчика 1, В момент, когда в разрядах реверсивного счетчика 1 будут нули, то на выходе элемента ИЛИ 33 возникнет нулевой, а на выходе элемента НЕ 37 - единичный сигналы, Единичный сигнал с выхода элемента НЕ 37 поступает через элемент И 8 на выход 55 устройства, а также через элемент ИЛИ 26 и элемент 38 задержки переписывает содержимое сумматора 2 в реверсивный счетчик 1.Далее устройство работает аналогичноописанному.В результате на выходе 55 устройства будет количество импульсов К= =1 Х/МГ (в этой формуле округление осуществляется до меньшего числа),формула и з обре т е н и яАрифметическое устройство, содержащее реверсивный счетчик, первый сумматор, первую и вторую группы элементов И, с первого по восьмой элементы ИЛИ, три элемента задержки, с первого по восьмой элементы И, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами с первого по седьмой элементов И, вторые входы второго и третьего, первого и четвертого элементов И попарно соединены с первым и вторым входами установки счета устройства соответственнотретьи входы первого и второго элементов И подключены к входу задания режима умножения на коэффициент устройства, выход второго элемента И соединен с первым входом первого эле 1476459мент ИЛИ, выход которого подключен к управляюшим входам элементов И первой группы, информационные входы элементов И которой соединены с высо 5 дами первой группы реверсивного счетчика, а выходы - с входами первой группы первого сумматора, выход первого элемента И соединенпервыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого сумматора и четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом перного сумматора, входы второй 15 группы которого соединены с выходами элементов И второй группы, информационные входы элементов И которой соединены с выходами второй группы реверсивного счетчика, вход сложения 20 которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и первому 25 входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов ИЛИ, а второй вход - с выходом второго элемента задержки, вход задания ре жима возведения в квадрат непрерывной функции устройства подключен к третьим входам третьего и четвертого. элементов И, выход последнего из которых соединен непосредственно с пер- З 5 вым входом седьмого элемента ИЛИ и через третий элемент задержки - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого объединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ и 40 подключен к выходу шестого элемента И, второй вход которого соединен с входом задания режима извлечения квадратного корня из параллельного кода устройства, вход задания режима 45 возведения в квадрат параллельного кода которого соединен с вторым входом седьмого элемента И, выход седьмого элемента ИЛИ соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, выходы первой группы которого соединены с входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом седьмого элемента И, первый выход первого сумматора соединен с третьим входом шестого элемента И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет извлечения корня квадратного из непрерывной функции, заданной последовательностью импульсов, атакже выборки наибольшего и наименьшего значений из чисел, заданных последовательностью импульсов, и деления .количества последовательных импульсов на коэффициент, в него введены второй сумматор, триггер, с девятого по семнадцатый элементы И, третья группа элементов И, четвертый ипятый элементы задержки, с девятогопо двенадцатый элементы ИЛИ, эле -мент НЕ, причем информационный входустройства соединен с первыми входами с восьмого по двенадцатый элементов И, первый вход установки счета устройства соединен с вторым входом восьмого элемента И, третий входкоторого и второй вход девятого элемента И соединены с входом заданиярежима извлечения квадратного корняиз непрерывной функции устройства,второй вход установки счета которого подключен к третьему входу девятого элемента И, выход которого соединен с первыми входами четырнадцатого и пятнадцатого элементов И,вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами второго сумматора соответственно, первая и втораягруппы входов которого подключенысоответственно к выходам первой группы реверсивного счетчика и выходампервой группы первого сумматора,выходы четырнадцатого и пятнадцатогоэлементов И соединены соответственно с первым входомдевятого элементаИЛИ и входами третьей группы первогосумматора, вход задания режима выборки наименьшего из чисел соединенс первыми входами десятого элементаИЛИ и шестнадцатого элемента И ивторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, вход заданиярежима деления на коэффициент устройства соединен с вторым входом десятого элемента ИЛИ и первым входомтринадцатого элемента И, второй входкоторого и второй вход десятого элемента И соединены с выходом элементаНЕ, вход которого объединен с вторымвходом пятого элемента И и третьимвходом одиннадцатого элемента И иподключен к выходу восьмого элементаИЛИ, вход задания режима выборки наибольшего из чисел соединен с третьими входами десятых элементов И и ИЛИ,выходы которых подключены к второмувходу второго элемента ИЛИ и третьему входу пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, третий вход которого объединен с входом второгоэлемента задержки и подключен к выходу девятого элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходом седьмого элемента И, выход восьмого элемента И соединен с первым входомсемнадцатого элемента И и третьимвходом второго элемента ИЛИ, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам одиннадцатого и 15двенадцатого элементов И соответственно, третий вход двенадцатого элемента И соединен с инверсным выходом триггера, вход которого объединен с входом четвертого элемента задержки, управляющими входами элементов И третьей группы и подключен квыходу пятого элемента задержки, входкоторого соединен с выходом одиннадцатого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого элемента И и является выходомустройства, а второй вход объединенс установочным входом реверсивногосчетчика и подключен к входу сбросаустройства, выход четвертого элемента задержки подключен к второму входущестнадцатого элемента И, выход которого соединен с входом установки в0" первого сумматора, выходы второйгруппы которого соединены с информационными входами элементов И третьейгруппы, выходы элементов И которойсоединены с входами реверсивного счетчика, второй выход первого сумматорасоединен с вторым входом семнадцатого элемента И, выход которого подключен к третьему входу пятого элемента ИЛИ, первому входу двенадцатого элемента ИЛИ, второй вход и выходкоторого соединены соответственно свыходом третьего элемента КТИ и управляющими входами элементов И второй группы,1416459 Составитель З,Домбровседактор Ж.Середа Техред М,Дидык Пож орректо Подписно ул. Гагарина, 10 онзводственно-издательский комбинат "Патент", г.уж Заказ 257/49 Тираж 669 БНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, по изобретениям-35, Раушская н открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5