Устройство для извлечения корня @ -й степени

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ Н-Я СТЕПЕНИ, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, группу элементов И, блок управления, регистр результата, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения аппаратурных затрат, оно содержит группу управляемых делителей частоты , управляемый делитель частоты, элемент ИЛИ, формирователь импульса , а блок управления содержит счетчик , триггер, элемент И, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен со счетным входом счетчика, входом управляемого делителя частоты, входом первого управляемого делителя частоты группы и выходом генератора импульсов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с раз (рядными входами регистра результата и управляющими входами всех управляе мых делителей частоты группы, выход каждого управляемого делителя частоты группы соединен с информационным входом следующего управляемого делителя частоты группы и первым входом соответствующего элемента И группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим разрядньм входом показателя степени устройства, выходы элементов И группы соединены с входами элементов ИЛИ, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом управляемого делителя частоты, входом управления счетчика и установоч (Л ным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом переполнения счетчика, разрядные входы которого соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, вход выбора режима работы которого соединен с первым выходом схемы сравнения , второй выход которой соединен с вторым входом элемента И и входом формирователя импульсов, выX ход которого соединен с тактовым входом регистра результата, третий выход элемента И соединен с выходом ч| триггера, вход аргумента устройст00 ва соединен с управляющими входами ((Управляемого делителя частоты. :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) .3Д)) G- 06 F 7/552 (21) 3477604/18-24 (22) 03.08.82 (46) 07.04.84. Бюл. В 13

1 (72) О.E.×åáîòàåâ (53 ) 681. 325 (088. 8) (56) 1. Мельников А.А. и др. Обработка частотных и временных импульсов сигналов. М., "Энергия", 1976, с. 93, рис. 78.

2. Авторское свидетельство СССР

9 531152, кл. G 06 F 7/38, 1974 (прототип). (54 )(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

КОРНЯ N-il СТЕПЕНИ, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, группу элементов Й, блок управления, регистр результата, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения аппаратурных затрат, оно содержит группу управляемых делителей частоты, управляемый делитель частоты, элемент ИЛИ, формирователь импульса, а блок управления содержит счетчик, триггер, элемент И, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен со счетным входом счетчика, входом управляемого делителя частоты, входом первого управляемого делителя частоты группы и выходом генератора импульсов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с раз-, рядными входами регистра результата и управляющими входами всех управляемых делителей частоты группы, выход каждого управляемого делителя частоты группы соединен с информационным входом следующего управляемого делителя частоты группы и первым входОм соответствующего элемента И группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим разрядным входом показателя степени устройства, выходы элементов И группы соединены с входами элементов ИЛИ, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, вто.рой вход которой соединен с выходом управляемого делителя частоты, вхо- Е

Ф дом управления счетчика и установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом переполнения счетчика, разрядные входы которого соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, вход выбора режима работы которого соединен с первым выходом схемы сравнения, второй выход которой соединен с вторым входом элемента И и входом формирователя импульсов, выход которого соединен с тактовым входом регистра результата третий выход элемента И соединен с выходом триггера, вход аргумента устройства соединен с управляющими входами

„управляемого делителя частоты.

1084789

Изобретение относится к вычисли тельной технике и предназначено для построения специализированных .вычислительных машин и функциональных преобразователей.

Известно устройство для извлечения корня Н-й степени, содержащее два счетчика, группу. управляемых делителей частоты, триггер запуска и остановки, элемент И и переключатель показателя степени (1) .

Недостатком устройства является его низкое быстродействие, так как для получения значения (7 необходимо Х тактов работы устройства.

Наиболее близким по технической 15 сущности к предлагаемому является устройство для возведения в степень и извлечения корня, содержащее группу сумматоров, число которых. равно показателю степени, причем выход 2О каждого предыдущего сумматора соединен с входами сложения и вычитания каждого последующего сумматора через соответствующие элементы И, а выход регистра соединен с входами 25 сложения и вычитания первого сумматора через соответствующие элементы И, выходы блока сравнения соединены с входами распределителя импульсов, подключенного выходами к входам реверсивного счетчика, управляющим входам элементов И и первому в:оду блока сравнения, выходы запоминающего блока соединены с установочными входами сумматоров и регистра, выходы регистра показателя степени соединены с управляющими входами запоминающего блока, распределителя импульсов и блока переключения, подключенного информационными входами к выходам реверсивного счетчика и 4О старшего сумматора, управляющим входом — к одному из выходов распределителя импульсов, а выходом — к второму входу блока сравнения, входы регистра показателя степени подклю- 45 чены к соответствующим входным шинам, а третий вход блока сравнения подключен к входной шине информационной шине устройства.

В соответствии с кодом показателя степени заданной функции запоминающий блок выдает на установочные входы сумматоров и регистра коды начальных значений и разностей функции, а распределитель импульсов — сигналы передачи кодов c(n -2)-ro сумматора

sa(n-1)-.! и c(n -1} -го на п -й. В резуль- . тате этого в реверсивном счетчике получается код величины, соответствующей значению функции = (7. Вре- 60 мя одного, цикла вычислений равно

< +1, где s =2,3,..., n — показатель корня вычисляемой функции (2 .

Недостатками извеЧтного устройства являются низкое быстродействие отработки рассогласований при изменении показателя степени корня и большое количество оборудования.

Недостаточное быстродействие выт Щает непосредственно из алгоритма работы устройства. Использование и сумматоров, сложного распределителя импульсов и запоминающего блока с й(п -1) ячейками для запоминания кодов начальных значений для tl функций приводит к сложной схеме. На практике часто не требуется совмещение операций возведения в степень и извлечения корня.

Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение аппаратурных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для извлечения корня N-й степени, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, группу элементов И, блок управления, регистр результата, введены группа управляемых делителей частоты, управляемый делитель частоты,- элемент ИЛИ, формировагель импульса, а блок управления содержит счетчик, триггер, элемент И, реверсивный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен со счетным входом счетчика, входом управляемого делителя частоты, входо .. первого управляемого делителя частоты группы и выходом генератора импульсов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с разрядными входами регистра результата и управляющими входами всех управляемых делителей частоты группы, выход каждого управляемого делителя частоты группы соединен с информационным входом следующего управляемого делителя частоты группы и первым входом соответствующего элемента И группы, второй вход каждого из которых соединен с соответствующим разрядным входом показателя степени устройства выходы элементов И группы соединены с входами элемента ИЛИ, выход. которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом управляемого делителя частоты, входом управления счетчика и установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом переполнения счетчика, разрядные входы которого соединены с выходами старших разрядов реверсивного счетчика, вход выбора режима работы которого соединен с.первым выходом схемы сравнения, второй. выход которой соединен с вторым входом элемента И и выходом формирователя импульса, выход которого соединен с тактовым входом регистра результата, 1084789

Ф

4 третий выход элемента И соединен с выходом триггера, вход аргумента устройства соединен с управляющими .входами управляемого делителя частоты.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для извлечения корней; на фиг.2 схема сравнения.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, управляемый делитель 2 частоты, схему 3 сравнения, группу 10

4 управляемых делителей частоты; группу 5 элементов И, элемент ИЛИ

6, блок 7 управления, формирователь

8 импульса и выходной регистр 9, а также вход 10 показателя степени, f5 вход 11 аргумента и выход 12 функции.

Блок 7 управления содержит счетчик

13, триггер 14 элемент И 15 и реверсивный счетчик 16.

Схема сравнения (фиг.2) содержит .элемент 2И-HJIH 17, J К-триггер 18, элемент 2И-ИЛИ 19, триггер 20, элементы И 21 и 22, триггер 23 и элемент ИЛИ 24 °

Устройство для извлечения корней

25 работает следующим образом.

Ф

На информационную шину 11 устройства подается величина, из которой необходимо извлечь корень К-й степени. На входную шину 10 поступает признак извлечения корня, в зависимости от которого подается разрешение на соответствующий логический элемент И группы 5, разрешающий 35 прохождение на логический элемент

HJIH 6 частоты f;, считываемой с соответствующего j --го управляемого делителя частоты группы 4. Генератор 1 юлпульсов вырабатывает посто- .4{) янную (стабильную) частоту fo )> f;, На выходе 1 -го управляемого делителя частоты группы 4 частота 11 определяется следующим выражением:

= о/ ) (1) 45 где — коэффициент деления, формируемый на выходе блока 7 управления (в частности =2

Ы

-М, здесь Ь вЂ” разрядность управляемого делителя частоты; М вЂ” число с выхода 7

50 блока управления, однако можно непосредственно считывать ) в соответствующем коде, что технически не представляет трудностей) ;показатель степени, соответствующий номеру уйравляемого делителя частоты в группе 4 °

Параллельно частоте 1О поступает на импульсный вход и второго управля-60 емого делителя 2 частоты, на выходе которого образуется частота f> опреэ, деляемая следующим выражением:

»э =»,!х ° (2) где х - код аргумента.

Схема 3 сравнения постоянно сравнивает частоты iy и»; и вырабатывает сигналы модуля разности частот

/ Ь» I =- I » i»»/ и знака разности

sign дf в зависимости от которых блок 7 управления вырабатывает код так, чтобы в пределе (установившийся режим) достигалось приблизительное равенством »,тогда из выра-. жений (1) и(2) следует, что

»o / } " fo /

ИЛИ У (функция =- гХ.

Устройство содержит два контура управления (внешний и внутренний), реализованные в блоке 7 управления.

Внешний контур, образованный схемой

3 сравнения, блоком 7 управления, группой 4 управляемых делителей частоты, группой 5 элементов И ы элементом ИЛИ 6, осуществляет отрицательную обратную связь с целью поддержания частоты 1;1э,что возможно только при соответствующем ; ° считывание которого осуществляется э момент 1 соответствующий/д»/д»д„ .Последнее позволяет однозначно определить функцию. Момент времени считывания 1 определяется формирователем

8 импульса по заднему фронту импульса.Обратная связь по частоте»; позволяет следить с достаточными динамическими характеристиками за изменения- ми частоты f (что происходит при смене показателя степени). Для исключения возможных автоколебаний (так как система нелинейная и импульсная) управляющее воздействие

4 на группу 4 подается таким образом, что 0. изменяется каждый раз на один шаг только при определенном рассогласовании по частоте/af(tbf oответствующим выбором величины шага можно получить требуемую инерционность устройства .(определяющую быстродействие и вероятность возникновения автоколебаний) . Разность, частот,hf измеряется заполнением ф периодай* — л импульсами постоянной (высокой)частоты »о с выхода генера-. тора 1 импульсов.

В блоке 7 управления на реверсивном счетчике 16 за времяа1Лд1- (f>) (где ь (fq) — время, определяемое счетчиком 13 и фиксируемое триггером 14) подсчитываются импульсы высокой частоты » . В установившемся режиме при19 со М,bi min и управляющее воздействие с выхода контура управления постоянно, т.е. с cons t.

При изменении частоты »9 изменяется количество импульсов частоты

»;,что приводит к динамической ошибке внутри дискрета импульсов

1084789 9. Требуемое в .этом случае изменение частоты импульсов ; осуществляется изменением ф.через контур .внутренней обратной связи по результатам подсчета не только количества импульсов высокой частоты

4 за период Ы,.но и с учетом частоты Йэ, что эквивалентно (4;),B результате такого управления .улучшаются динамические характеристики (быстродействие, а следовательно, расширяется и диапазон изменения „ что эквивалентно пределам и скорости изменения аргумента х. Изменение частоты импульсов 1 достигается изменением q, причем последнее осуществляется таким образом, что

Ч «coast,;Äîñòèæåíèå такой пропорции обеспечивается замыканием старших разрядов реверсивного счетчика 16 на установочный вход счетчика 13. 20

Счетчик 13, триггер 14 и.логический элемент И 15 выполняют функции внутренней обратной связи блока 7 управления по управлению воздействием реверсивного счетчика 16 на 25 группу 4 управляемых делителей частоты. Счетчик 13, подсчйтывает импульсы частоты 4 в интервале от входного импульса 1Э до импульса переполнения счетчика 13. Импульсы fo, 3() суммируются с числом, введенным в счетчик 13 с части выходов реверсивного счетчика 16, причем раэреше . ние на ввод числа дается каждым импульсом 1 . С выхода счетчика 13 импульс переполнения управляет триггером 14, сбрасывая его в нулевое состояние (установка осуществляет« ся каждым импульсом частоты kq). Триггер 14 определяет разрешающий по-. тенциал на логический элемент И 15 в интервале времени. at =at -> И+), в течение которого необходимое количество импульсов fo поступает через логический элемент И 15 на счетный вход реверсивного счетчика 16 для изменения управляющего воздействия на группу 4 управляемых делителей частоты. Переключение реверсивного счетчика 16 на сложение или вычитание осуществляется в зависимости от знака рассогласования частот i и цо сигналу5 п a f с второго выхода схемы 3 сравнения.

По сравнению с известным устройством в предлагаемом повышается быстродействие по отработке рассогласований при изменении показателя степени корня.и уменьшаются аппаратурные затраты. По данным эксперимента достигается повышение быстродей» ствия в динамике более чем на ЗОВ после ввода устройства в синхрониэм.

С учетом только оборудования известного устройства, используемого для извлечения корней, аппаратурные затраты сокращаются не менее чем на

25ъ, 1084789

Составитель A.Êàçàíñêèé

Редактор A.Êîýîðèý Техред A.Êèêåìåýåé Корректор А Тяско

Заказ 2011/43 Тирам 699 ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 3Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4