Устройство для извлечения квадратного корня

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ, содержащее регистр операнда, вспомогательный регистр , регистр коррекции, триггер, сумматор, выход суммы которого соединен с входом записи вспомогательного регистра, счетный вход триггера подключен к первой тактовой шине устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия , оно содержит первый, второй и третий буферные регистры, сумматор по модулю два, одноразрядный регистр, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, элемент 2И-ИЛИ, элемент НЕ, выход которого соединен с первыми входами первого буферного регистра, выход которого соединен с первйм входом сумматора, выход переноса которого соединен с входом одноразрядного регистра и первым входом второго элемента И, выход которого сое динен с первым входом первого .-элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего буферно1 о регистра , выход которого соединен с входом коррекции и первым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом одноразрядного регистра и информационным входом триггера, выход которого соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход регистра операнда соединен с вторым входом первого элемента И, выход , (Л которого соединен с входом второго буферного регистра, выход которого соединен с входом регистра операнда и вторым входом элемента 2И-ИЛИ, третий вход которого соединен с второй тактовой -шиной устройства, и входом элемента Н-Е, четвертый вход элемента 2И-ИЛ соединен с выходом вспомогательного регистра, первая эо тактовая шина соединена с вторым if входом третьего элемента И, третья тактовая шина устройства соединена vl с вторым входом второго элемента X 00 ИЛИ, выход, регистра коррекции соединен с вторым входом, первого элемента ИЛИ, четвертая тактовая шина устройства соединена с вторым вхощом второго элемента И.

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ц5В G 06 F 7/552

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3461372/18-24 (22) 29.06.82 (46) 7.04.84. Вюл. 9 13 (72) A. .Аникеев, В.И.Корнейчук, В.П.Тарасенко и Я.И.Торошанко (71) Киевский ордена Ленина полнтехынческий институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53 ) 681. 325 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 435522, кл. G 06 F 7/552, 1975.

2. Авторское свидетельство CCCP

9 647684, кл. G 06 F 7/552, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

КВАДРАТНОГО КОРНЯ, содержащее регистр операнда, вспомогательный ре гистр, регистр коррекции, триггер, сумматор, выход суммы которого соединен с входом записи вспомогательного регистра, счетный вход триггера подключен к первой тактовой шине устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит первый, второй и третий буферные регистры, сумматор по модулю два, одноразрядный регистр, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, элемент 2И-ИЛИ, элемент НЕ, выход которого соединен с первыми входами первого буферного регистра, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход переноса которого соединен с входом одноразряд„„SU„„788 А ного регистра и первым входом второго элемента И, выход которого сое динен с первым входом первого.-элемента ИЛИ-,-выход которого соединен с входом третьего буферного регистра, выход которого соединен с входом коррекции и первым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом одноразрядного регистра и информационным входом триггера, выход которого соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход регистра операнда соединен с вторым Е

Ф входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго буферного регистра, выход которого соединен с входом регистра операнда и вторым входом элемента 2И-ИЛИ, третий вход которого соединен с вто- Я рой тактовой шиной устройства.и входом элемента НЕ, четвертый вход элемента 2И-ИЛ соединен с выходом вспомогательного регистра, первая тактовая шина соединена с вторым входом третьего элемента И, третья тактовая шина устройства соединена с вторым входом второго элемента

ИЛИ, выход регистра коррекции соеди нен с вторым входом. первого элемента ИЛИ, четвертая тактовая шина устройства соединена с вторым вхо дом второго элемента И.

1084788

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах последовательного действия.

Известно устройство для извлечения квадратного корня, содержащее 5 сумматор, регистр, счетчик, две группы элементов И, блок управления 1 .

Недостатками устройства являются большие аппаратурные затраты и сложность, которая не допускает примене- 10 ния динамических регистров.

Наиболее близким к изобретению является устройство для извлечения квадратного корня, которое содержит регистр операнда, сумматор, триг-15 гер, блок формирования цифры, регистр . коррекции, вспомогательный регистр и группы элементов типа И, ИЛИ и

НЕ f2)

Цикл работы такого устройства ра- 20 вен (и+4), т. е. на 4 такта больше разрядности и операнда (подкоренного выражения), что приводит к увеличению времени выполнения операции.

Целью изобретения является уве-личение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для извлечения квадратного корня, содержащее регистр операнда, вспомогательный регистр, регистр коррекции, триггер, сумматор, выход суммы которого соединен с входом записи вспомогательного регистра, счетный вход триггера подключен к первой тактовой ши- 35 не устройства, содержит первый, второй и третий буферные регистры, сумматор по модулю два, одноразрядный регистр, первый, второй элементы И, элемент 2И-ИЛИ, элемент НЕ, выход 40 которого соединен с первыми входами первого буферного регистра, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход переноса которого соединен. с входом одноразрядного 45 регистра и первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего буферного регистра, выход которого соединен с входом регистра коррекции и первым входом . сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом одноразрядного регистра и информационным входом триггера, выход которого соединен с вторым входом сумматора по модулю два, вы- 60 ход регистра операнда соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго буферного регистра, выход которого соединен с входом регистра 65 операнда и вторым входом элемента

2И-ИЛИ, третий вход которого соединен с второй тактовой шиной устройства и входом элемента НЕ, четвертый вход элемента 2И-ИЛИ соеди1 не11 с выходом вспомогательного регистра, первая тактовая шина соединена с вторым входом третьего элемента И, третья тактовая шина уст- ройства соединена с вторым. входом второго элемента ИЛИ, выход регистра коррекции соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертая тактовая шина устройства соединена с вторым входом второго элемента

И.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит вспомогательный.регистр 1 и регистр 2 операнда, регистр 3 коррекции, триггер 4, сумматор 5, буферные регистры 6 — 8, сумматор 9 по модулю два, элемент

2И-2ИЛИ 10, два двухвходовых элемента И 11 и 12, два двухвходовых элемента ИЛИ 13 и 14, элемент HE 15, одноразрядный регистр 16, двухвходовый элемент И 17, тактовые шины

Т (1, 2), Т(П +2,:h +3), Т(П+3) .

Принцип работы устройства следующий.

Устройство работает по тактам, Такт - это ьремя представления одного разряда последовательного кода на выходе динамического регистра.

Период времени, за который формируется одна цифра результата и равный (и +3) тактам, назовем циклом устройства (машинным циклом).

В исходном состоянии (первый такт первого машинного цикла) состояние узлов устройства следующее: в разрядах (4) -(д+3) регистра 2 находится и -разрядный операнд, в .остальных (младших) разрядах регистра 2 записаны. нули, в буферном регистре 7 записаны h. и(п-:-1) цифры операнда, регистр 16 и триггер 4 в единичном состоянии, в остальных регистрах записаны нулевые коды.

Рассмотрим -й цикл работы устройства.

В первоЪ такте j --ro цикла состоя ние узлов устройства следующее: в разрядах(2 +2)-(n+3) регистра 2 находятся 1-ая — h --2(1-1) -цифры операнда, в. остальных разрядах регистра 2 записаны нули, в регистре 1 находится очередной остаток, полученный в(1 -1) цикле, в буферном регистре 7 находятся и - (2)-2) и l1-"

-(21 -3) цифры операнда, в разрядах (1 -1) -1 регистра 3 находятся И—

h-(j -2) цифры результата, в остальных разрядах записаны нули, в третьем разряде буферного регистра 8 записана и -(j -1) цифра результата, 3 1b847

1 в остальных разрядах буферного регистра 8 записаны нули, в регистре .

6 находятся нули, триггер 4 установлен в состояние, определяемое

Jh --(j.-1) цифрой результата, которая вычислена в() -1) цикле.

Цепь циркуляции регистра 2 замыкается через двухраэрядный;регистр

6, общая длина циркуляции составляет(й+5) разрядов. Следовательно, .за цикл число, находящееся в регист- 10 ре 2, сдвигается на два разряда в сторону старших разрядов, причем со стороны младших разрядов буферные регистры 6 и 2 заполняются нулями, так как в тактах Т(п+2,И+3)) i5 элемент И 11 закрыт и цепь циркуляции между регистрами 2 и 6 разорвана. Очередные два разряда операнда, сдвинутые s(j -1) цикле, поступают в регистр 7. На сумматоре 5 производится .в течение 1 -ro цикла суммирование числа, хранящегося в регистрах 1 и 6, с числом, поступившим с регистров 3 и 8. Прн этом две младшие цифры первого числа представ- 25 ляют собой и -(2j -2) и и †(2 -3) циф- ры операнда, а две младшие цифры второго. числа — единицы, остальные цифры, представляющие прямой или обратный код результата, вычисленного в предыдущих(g-1) циклах. Выдача прямого или обратного кода

Ц-1)го приближения результата на сумматор управляется триггером 4, на котором записана (-1) цифра результата, и осуществляется через сум З5 матор по модулю два и элемент ИЛИ

14. При нулевом состоянии триггера

4 выдается прямой код, при единичном — обратный. В последнем такте суммирования такт Т(п+ 3) j -го 40 цикла на выхоДе переноса Р; сумматора 5 получают очередную j -я цифру результата, которая в первом

88 такте()+1) цикла записывается в третьем разряде буферного регистра

8 (через элементы И 12 и ИЛИ 13) и в регистре 16, откуда она переписывается на триггер 4. Таким образом, заканчивается -. и цикл работы устройства. Состояние узлов устройстваа в такте T < (j +1)о цикла следующее: в разрядах(2 +4) - (n+3) регистра 2 находятся 1-.п-2j цифры операнда, в остальных разрядах регистра 2 †. нули, в регистре 1. находится очередной остаток, полученный в j -- м цикле,,в регистре 7 находятся(64))- (2j-1) цифры операнда, в разрядах у -1 регистра 3 находятся .A --h-(1-1) цифры результата, в третьем разряде регистра 8 записана (n - ) -цифра результата, триггер 4 установлен в состояние, определяемое (h-j -цифрой результата, которая вычислена в -м цикле.

Предлагаемое устройство позволяет вычислять h +1 цифр результата.

В известном устройстве каждая цифра .результата получается за (+4) такта, в предлагаемом — эа(я+3) такта. Следовательно, эа И +1 цикл при вычислении п +1 цифр результата выигрыш в быстродействии предлагаемого устройства составляет tl +1 тактов.

Предлагаемое устройство для извлечения квадратного корня также, как и известное устройство, использует лоследовательный принцип работы. Все регистры предлагаемого устройства выполнены динамическими, что позволяет расширить область его применения за счет использования в малогабаритных вычислительных устройствах на интегральных динамических регистрах. Аппаратурные затраты на реализацию предлагаемого и известного устройства практически равны.

1084788

Редактор Т. Кугрышева Техред С.Jler eaa Корректор А.Тяско

Заказ 2011/43 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

3----------- 1"— ------ - l- 1филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4