Устройство для вычисления коэффициентов полинома

ОП ИСАНИЕ 96 ОВЗ 5ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоцмалистичесимиРеспублик(5 )М. Кл. С 06 Р 15/31 3 ЪоударстаеиицИ комитет СССР ао делам нэооретеник и открытий(54) УСТРОЙСТВО,ДЛ 1 ВЫ 1 ИСЛЕНИЯ 1 ОЗффИ 11 ИЕНТОВПОЛИНОМА тов И,твторойуферно Изобретение относится к вычислительной технике, и может быть использованов автоматических системах управления,Известно устройство для вычислениякоэффициентов полинома11.Недостатком этого устройства являет 5ся малое быстродействие.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройстводля вычисления коэффициентов полинома,содержашее генератор импульсов, блокввода, блок памяти переменных, блок умножения, сумматор, первый блок памятирезультата, блок регистрации, причем выход блока ввода поцсоеаинен к первомувходу блока умножения, второй выход первого блока памяти результата подключенк входу блока регистрации, и узел формирования первого импульса последовательности, семь элементов задержки, счетчик переменных, первый и второй счет-чики, элемент НЕ, семь элемен риэлемента ИЛИ, блок сравнения,блок памяти результата, блок б й памяти, причем выход генератора импульсов подсоединен к входу узла формирования первого импульса последовательности,первому входу счетчика переменных ипервому входу первого элемента И, выход узла формирования первого импульсапоследовательности подключен к первомувходу первого элемента ИЛИ, вторые входы счетчика переменных и первого эле- .мента ИЛИ соединены с выходом первогоэлемента И, а третий вход счетчика переменных подключен к другому выходу блока ввода, выход счетчика переменных подключен к второму входу первого элемента И и второму входу блока памяти переменных, выход блока сравнения подключен к входу элемента НЕ, третьему входу первого элемента И и первому входувторого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подсоединен к входу первого аэлемента задержки, второго элемента задержки, первому входу третьего элементаИ и первому входу второго элемента ИЛИ,группы выходов первого н второго счет+ Х 1),гумен ты Х 1 и смысл вероятторого событиявероятность от 3 . 96083 чиков подключены к соответствующим вхо- дам блока сравнения, нулевой вход перво. го счетчика подсоединен к первому выходу третьего элемента задержки, а единичный вход связан с выходом четвертого элемента задержки, выход первого .счетчика подсоединен к второму входу второго элемента И, выход .второго элемента ИЛИ подсоединен.к входу четвертого и пятого элемента задержки, выход пядтого элемента задержки подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, в выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход блока памяти переменных подключен к второму входу третьего элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом блоха умножения, выход которого подключен к входу пятого элемента И, второй вход которого и шестого элементе задержки .подсоединены к выходу первого элемента задержки, а выход шестого элемента задержки - к первому входу шестого элемента И,второй вход которого связан с выходом, сумматора, а выход - с входом блока буферной памяти, с первым входом первого блока памяти результата и вторым входом элемента второго элемента.ИЛИ выход третьего элемента задержки соеВ30 . динен с первым входом седьмого элемента И и вторым входом второгоблокарапяти результата, выход которого соединен с первым входом первого блока памяти результата, выход блока буферной памяти подключен к второму входу седьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого блока памяти результата, выход пятого элемента И соединен с входом сумматора, выход второго элемента задержкиподключен к третьему входу второго элемента И, выход которого соединен с входами третьего и седьмого элементов задержки, а выход седьмого элемента задержки подключен к входу второго счетчика Г 23,45 Это устройство позвокоэффициент полийомаиО=.ПЬк=о кОднако чаще всего ар, и ) имеютности осуществления некв 1-м опыте (напримерказа устройства), т.е,5 4Тогда значение коэффициентов Ополи номаи и1 аик=.П Щ+Р).к=о и" 1=1 трактуется как вероятность того, чтодискретная целочисленная случайная величина 1 примет определенное значениеК э Гп й+Рй)3 1 ик кт Э :,о.В этом случае значения коэффициентов ци сначала монотонно возрастают, а затем монотонно стремятся к нулю при К, приближающемся к И. (при К "и,О -фО), Эток дает основание для прекращения вычисления последующих коэффициентов при достижении заданного порога Ю значения коэффициентов Оик, т.е, если при некотором К Оик, то остальные и - К коэффициенты не могут быть больше Ок,В связи с тем, что диапазон представления чисел в ЦВМ ограничен, с некоторого К значение С 1( -минимальноепк отличное от нуля чйсло) и все последующие значения (О,С, О и, ) становится равными нулю.Однако известное устройство оканчивает работу только после вычисления всех значений коэффициентов Ок, что приводит к нерациональной трате времени снижает производительность АСУ.Целью изобретения является увеличение производительности.Эта цепь достигается тем, что в устройство, содержащее блок ввода, блок памяти переменных, счетчик переменных, шесть элементов И, элемент И разрешения копирования, три элемента ИЛИ, блок умножения, блок памяти результата, сумматор, блок буферной памяти, генератор импульсов, формирователь первого импуль са семь элементов задержки, блок счетчиков адреса памяти результата, счетчик циклов, первый блок сравнения, регистр состояния счетчика циклов, элемент НЕ, блок регистрации, причем первый выход блока ввода соединен с установочными входами счетчика переменных, а второй выход - с информационными входом блока памяти переменных, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соеди5 9608 нен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом сум матора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом блока буферной памяти и первым входом второго эпемента ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки подключен к первому входу четвертого эпемента И, а через второй элемент задержки к счетному вхо ду счетчика циклов, выходы которого под ключены к первой группе входов первого блока сравнения и первому входу элемента И разрешения копирования, выход которого через третий элеМент задержки 5 соединен с входом регистра состояния счетчика циклов, выходы которого соединены с второй группой входов первого блока сравнения выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу 20 четвертого эпемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора импупьсов соединен с входом формироватепя первого импульса, выход которого соединен с 2 З первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого через четвертый эпемент задержки подключен к второму входу второго эпемента И и к входу пятого элемента задержки, выход которого соединен З 0 с вторым входом третьего эпемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, с вторым входом второго элемента ИЛИ и через шестой элемент задержки с вторым вхо- у дом эпемента И разрешения копирования, выход которого соединен через седьмой элемент задержки с входом установки нуля счетчика циклов, с первым входом пятого эпемента И и первым входом бпока0 счетчиков адреса памяти резупьтата, ю- ходы которого подключены к адресным входам бпока памяти резупьтата, второй вход бпока счетчиков адреса памяти результата соединен с выходом третьего элемента И, второй вход пятого элемента И соединен с выходом бпока буферной памяти, а выход - с информационным входом блока памяти результата, выходы которого соединены с вторым входом блока умножения и входом блока регистрации, выход первого блока сравнения соединен с первым входом шестого элемента И и третьим входом элемента И разрешения копирования, выходы счетчика переменных соединены с адресными входами блока памяти переменных и вторым входом шестого элемента И, третий вход которого подключен к выходу генератора, а выход сое 35 бдинен с вторым входом третьего эпемента ИЛИ и вычитаюшим входом счетчикапеременных, дополнительно введены второй и третий блок сравнения, причемвход второго бпока сравнения соединенс третьим выходом бпока памяти резупьтата, выход второго бпока сравненияс первым входом третьего бпока сравнения, второй выход которого соединен стретьим выходом бпока ввода, а выходс входом генератора импульсов,На чертеже дана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит бпок 1 ввода, блок 2 памяти переменных, счетчик 3 переменных, первый эпемент И 4, первый элемент ИЛИ 5, блок 6 умножения, блок 7 памяти резупьтата, второй эпемент И 8, сумматор 9, третий эпемент И 10, блок 11 буферной памяти, пятый эпемент И 12, генератор 13 импупьсов, формирователь 14 первого импульса, третий элемент ИЛИ 15, четвертый 16 и пятый 17 элементы задержки, блок 18 счетчиков адреса памяти результата, второй эпемент ИЛИ 19, шестой эпемент 20 задержки, элемент И 21 разрешения копирования, первый элемент 22 задержки,четвертый элемент И 23, второй эпемент 24 задержки, счетчик. 25 циклов, первыйблок 26 сравнения, третий элемент 27задержки, регистр 28 состояния счетчика циклов, эпемент НЕ 29, седьмой элемент 30 задержки, блок 31 регистрации, шестой элемент И 32, второй 33 и третий 34 бпоки сравнения. Блок 1 ввода предназначен для па -. раллельного приема переменных из аппа ратуры АСУ и ввода переменных в бпок 2 памяти переменных.Для обеспечения воэможности автономной работы устройства в бпок 1 ввода введено устройство перевода вводимых значений переменных из десятичной системы счисления в двоичную, Блок 1 ввода соединен со счетчиком 3 переменных предназначенным для подсчета введенных переменных. Этот счетчик явпяется реверсивным т.е, считает от 0 до 1 и от и до О. В предлагаемом вариантер 100Блок 2 памяти переменных предназначен для хранения переменных Х и у и представпяет собой две памяти; памятьи памятьс устройствами управ- пения,Бпок 2 памяти переменных через эпемент И 4 и элемент ИЛИ 5 соединен с.блоком умножения, который предназначен дляумножения множимогб на все разряды множителя начиная со старшего. В качестве множимого берутся переменные К и 3, в качестве множителя - содержимое двух ячеек блока 7 памяти резупьта тв. Причем бпок 6 предназначен дпя параллельного умножения ХОи у ц где Х и- переменныейзблока 2 памяти переменных ри с 5 - значения соответствующих ячеек блока 7 памяти 10 результатовО у, ), и биТБлок 6 умножения соединен через элемент И 8 с сумматором 9 параппельного действия, связанным через элемент И 10 с блоком 11 буферной памяти. Блок 11 буферной памяти выпопнен аналогично блоку 7 памяти результатов на регистрах и соединен с ним через эпементИ 12,Выход генератора 13 импульсов соединен с узлом 14 формирования первого импульсе, представляющим собой триггер, элемент задержки, причем, первый вход элемента И является входом узла 14 формирования первого импульса, второй вход элемента И соединен с единичным выходом триггера, а вход элемента И уэпас единичным выходом триггера. Выход элемента И через элемент задержки соединен с нулевым входом триггера и явпяется также выходом узла 14 формирова ния выдачи первого импульса, Он соединен через эпемент ИЛИ 15 и эпемент И 4 с блоком 6 умножения, через элемент 16 задержки и элемент И 8-с суммато-, ром 9, через эиемент 17 задержки и элемент И 10 с блоком 11 буферной памяти и единичными входами блока 18 счетчиков адреса памяти реэупьтатов и первым входом элемента ИЛИ 19. )Бпок 18 счетчиков адреса памяти ре зультатов предназначен дпя управления выдачей результатов из двух соседних ячеек блока 7 памяти на бпок 6 умножения и представпяет собой два счетчика, один из которых предназначен дпя опреде 45 пения ячейки дпя умножения ее содержи-. мого на Х, а другойдля определения ячейки для умножения ее содержимого нв у.Второй вход элемента ИЛИ 19 соеди нен с выходом эпемента ИЛИ 15 и через элемент 20 .задержки с первым входом элемента И 21 разрешения копирования, который представляет собой трехвходовый элемент И, Выход элемента ИЛИ 19 соединен через элемент 22 задержки, эпемент И 23, элемент ИЛИ 5 с блоком 6 умножения и через эпемент 24 задержки с единичным входом счетчика 25 циклов выходы которого соединены с блоком 26сравнения и через второй вход элементаИ 21 разрешения копирования и элемент27 задержки срегистром 28 состояниясчетчика циклов.Выход блоха 26 сравнения соединен стретьим входом элемента 21 разрешениякопирования, а также через элемент НЕ29 с вторым входом эпемента И 21,Выход элемента И 21 разрешения копирования, кроме того, соединен черезэпемент 30 задержки с нулевыми входами счетчика 25 циклов блока 18 счетчиков памяти результатов и вторым входом эпемента И 12.Выход бпока 7 памяти результатовсоединен с блоком 31 регистрации, спужвщим дпя сопряжения с аппаратуройАСУ, еспи информация используется в спедуюших устройствах, ипи дпя отображения информации средствами индикациивыполненными на эпементах ИН -17,Дпя обеспечения возможности автономной работы устройства в блок 31 регисгистрации введено устройство переводарезультата из двоичной системы счиспения в десятичную.Выход генератора 13 соединен такжес первым входом эпемента И 32 разрешения прохождения импульсов, второйвход которого соединен с бпоком 26 сравнения, в третий вход, - с выходом счетчика 3 переменных. Выход элемента И32 разрешения прохождения импупьсовсоединен с входом элемента ИЛИ 15, Элемент И 32 разрешения прохождения импульсов представпяет собой трехвходовуюсхему И,Третий вход блока 7 памяти результата соединен с входом второго блока 33сравнения, выход которого соединен спервым входом третьего блока 34 сравнения. Второй вход третьей схемы сравнения соединен с третьим выходом блокаввода. Выход третьей схемы 34 сравнения соединен с входом генератора 13 импульсов.Конструктивно устройство вычислениякоэффициентов попинома выполнено в виде элемента АСУ а также как автономное устройство, представляющее собойспецвычислитель.Устройство работает следующим образом,Перед началом работы сигналом с синхронизатора АСУ устройство приводитсяв исходное состояние в блоке 2 памяти, переменных, в блоке 11 памяти (результатов 7) во все ячейки записываются нус 9608ли, в блоке 7 памяти результатов во вторую ячейку записывается единица, а вовсе остальные ячейки - нули, счетчик 25циклов и счетчик 3 переменных устанавливаются в нуль, в блоке 18 счетчиковадреса памяти результатов счетчик 7 управления блоком памяти результатов,предназначенный для реализации операции умножения с использованием .переменной Хустанавливается в нуль, а счетчик 7 уп Оравпения блоком памяти результатов, предназначенный для реализации операции умножения с использованием переменной уустанавливается в единицу, в регистр 28счетчика циклов записывается цифра "2" 15и триггер узла 14 формирования первого импульса поспедоватепьности устанав -пивается в "1",Через блок 1 ввода в блок. 2 памяю.ипеременных вводятся значения Х и У, Од новременно на счетчике 3 переменных устанавливается их число,Через блок 1 ввода в третий блоксравнения вводится заданное значение порогаминимальное отличное от нуля 25число.По окончании ввода переменных включается генератор 13. Импульсы с генератора 13 поступают на узел 14 формирования первого импульса последователь- ЗОности, Этот элемент пропускает толькоодин первый импульс, который, проходячерез элементы ИЛИ 15, И 4 и ИЛИ 5,копйрует состояние первых ячеек бпока2 памяти переменных в блоке 6 умножения. На блок 6 умножения поступает также информация из первой и второй ячеекблока 7 памяти результатов, после чеговыполняются операции умножения ХО иС 1 где О и 01- содержимое соответ- О) Яствуюших ячеек блока 7 памяти результатовМ и л - содержимое первых ячеек блока 2 памяти переменных, Этот жеимпульс через элемент 16 задержки иэлемент И 8 пересылает результат из блока6 умножения на сумматор 9, где производится сложение результатов, полученных в блоке 6 умножения, и через элемент 17 задержки и элемент И 10 производится копирование результата суммирования на блок 1.1 буферной памяти, Этотже импульс поступает на блок 18 счетчи-ков адреса памяти реэупьтатов и черезэлемент ИЛИ 19 и элемент 24 задержкинв счетчик 25 циклов, а через элемент5532 задержки, элементы И 23 и ИЛИ 5 на копирование состояния ячеек на блок6 умножения, причем с блока 7 памятирезультатов поступает информация второй35 10 и третьей ячеек и выпопняются операции ХО и 110. Затем производится суммирование и запись резупьтатв суммирования в блок 11 буферной памяти.Импульс копирования резупьтата суммирования на блок 11 буферной памяти добавляет единицу к счетчику 25 циклов,Блок 26 сравнения выдает сигнал сравнения, который разрешает элементу И 32разрешения прохождения импульсов пропустить импульс с генератора 13. Этотимпульс вычитает из счетчика 3 перемен-.ных единицу, и, проходя через элементыИЛИ 15 и 19 и элемент 24 задержки,прибавляет единицу к счетчику 25 циклов,а также через элемент И 21 разрешениякопирования, элемент 27 задержки, атакже записывает. новое состояние счетчика 25 циклов на регистр 28 счетчика. Этот же импульс через элемент 30задержки устанавливает в нуль счетчик25 циклов и счетчики 18 бпока счетчи- .ка адреса памяти результатов и черезэлемент И 12 копирует информацию изблока 11 буферной памяти на блок 7 памяти результатов. Тот же импульс со схемы 32 разрешения прохождения через схему ИЛИ 15 копирует содержимое ячеекХ 1 ииз блока 2 буферной памяти через элементы И 4 и ИЛИ 5 на блок 6 умножения, где выполняются операции умножения Х с 1, иО,Резупьтат умножения пересылается на сумматор 9 и поспе суммирования в блок 11 буферной памяти,Из блока 7 памяти результата на второй блок сравнения 33 поступают значения О и с, (в общемслучае с 1 ц, и О .)3 если выполняется условие О 2О(в общем случае Опк (.ОК-), то значение ООИк) поступает на третий блок 34 сравнения, где сравнивается с заранеезаданной вепичиной, При О (О,к)с тре.3. ИК цтий блок 34 сравнения выдает сигнай на генератор 13 импупьсов, останавпиваюший работу устройства.Если не выполняются описанные выше условия на блоках 33 и 34 сравнения, то работа устройства продолжается по описанному алгоритму, но число циклов на единицу больше, т.е. три.Затем происходит разрешение прохождения следую-; щего импульса с генератора 13, и работа устройства повторяется, причем при каждом следующем повторении число циклов увеличивается на единицу до тех пор, пока не выполнятся условия второго ЗЗ и третьего 34 блоков сравнения илп пока счетчик 3 переменных не установитсяВ нуль12После этого происходит запрешениепрохождении импульса с генератора 13и вычисления заканчиваются,Результат вычисления коэффициентов1=С 1 О; =д И, :ОС О,- Со,1=ОО" =Оо,и = О; Д о 1; 960835 . 11лась теоретически и методом математического моделирования,Результаты теоретического расчета и,математического моделирования сведеныв таблицу, на которой показан харак =.тер изменения коэффициентов О, ( К == 1, 2 , И ) для различных И призначениях вероятностей Р = 0,01, 0,01 1,0,012 , передается в блок 31 регистрации,Оценка технико-экономического эффекта от использования изобретения проводиИзобретение позволяет сократить время вычисления коэффициентов полиномв на 10-35%.Устройство для вычисления коэффициентов полинома, содержащее блок ввода, блок памяти переменных, счетчик переменных, шесть элементов И, элемент Иразрешения копирования, три элемента ИЛИ, блок умножения, блок памяти резуль тата, сумматор, блок буферной памяти, генератор импульсов, формироватепь пер О вого импульса, семь элементов задержки, блок счетчиков адреса памяти результата, счетчик циклов, первый блок сравнения, регистр состояния счетчика циклов, элемент НЕ и блок регистрации, причем первый выход блока ввсда соединен с установочными входами счетчика переменных, а второй выход - с информационным входом блока памяти переменных, выход которого соединен с первым входом перво- О го элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго элемента .15 И, выход которого соединен с входом сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом блока буфер ной памяти и первым входом второго эпе-Зо мента ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки подключен к первому входу четвертого элемента И, а через второй элемент задержки к счетному входу счетчика цикпов, выходы которого под 35 кпючены к первой группе входов первого блока сравнения и первому входу эпемен. та И разрешения копирования, выход которого через третий элемент задержки соединен с входом регистра состояния счетчика цикйов, выходы которого соединены с второй группой входов первого блока сравнения, выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого45 соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с входом формирователя первоцо импульса, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ,50 выход которого через четвертый элемент задержки подключен к второму входу вто 35 16рого элемента И и к входу пятого элемента задержки, выход которого соединенс вторым входом третьего элемента И,выход третьего элемента ИЛИ соединенс вторым входом первого элемента И, свторым входом второго элемента ИЛИ ичерез шестой элемент задержки с вторымвходом элемента И разрешения копирования, выход которого соединен черезседьмой элемент задержки "с входом установки нуля счетчика циклов, с первымвходом пятого элемента И и первым входом блока счетчиков адреса памяти результата, выходы которого подключены кадресным входам блока памяти результата, второй вход блока счетчиков адресапамяти результата соединен с выходомтретьего элемента И, второй вход пятого элемента И соединен с выходом блока буферной памяти, а выход - с информационным входом блока памяти результата, выходы которого соединены с вторым входом блока умножения и входомблока регистрации, выход первого блокасравнения соединен с первым входом шестого элемента И и третьим входом элемента И разрешения копирования, выходысчетчика переменных соединены с адресными входами блока памяти переменныхи вторым входом шестого элемента И,третий вход которого подключен к выходу генератора, а выход соединен с вто рым входом третьего элемента ИЛИ ивычитаюшим входом счетчика переменных, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,с целью повышения производительности,в него введены второй и третий блокисравнения, причем вход второго бпокасравнения соединен с третьим выходомблока памяти результата, выход второгоблока сравнения - с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом бпокаввода, а выход - с входом генератораимпульсов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР603998, кл. б 06 Г 15/31, 1977.2. Авторское свидетельство СССР734714, кл, О 06 Р 15/31, 1978Составитень А. ЧекановТехред Тефанта Корректор Е, Рошко аказ 7285 Тираж НИИПИ Государс по делам изоб Москва, Ж13035,аушская наб., д илиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Редактор И. Нико3 /60 31 Подписновенного комитета СССРетений и открытий