Устройство для возведения в степень и извлечения корня

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее реверсивный счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры, отличающееся тем, что, с расогарения области применения путем получения возможности воспроизведения степенных функций с любым дробным показателем степени, в него введены генератор фазовой опорной частоты, триггер, формирователь импульсов , сумматор-вычитатель, пять коммутаторов и счетчик, причем входы первой группы первого коммутатора соединены соответсвтвенно с входами первого коэффициента показателя степени устройства, входы второй группы первого коммутатора соединены соответственно с входами второго коэффициента показателя степени устройства , выходы первого коммутатора соединены соответственно с информационными iвходами первого накапливающего сумматора , вход сброса которого соединен с входом сброса второго накапли .Бающего сумматора, с входом установки в 1 счетчика и выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, с управля ющими входами всех коммутаторов и управлякмцим входом сумматора-вычитателя , первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами второго накапливаю-; щего сумматора и второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен с первым информационным входом третьего коммутатора и информационным входом устройства, второй информационный вход второго коммутатора соединен с первым информационным входом четвертого коммутатора и вы (/) ходом генератора опорной частоты, второй информационный вход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора и выходом сумматора-вычитателя, инверсные выходы счетчика соединены соответственно с информационными входами второго накапливающего суммато00 4 СО ра, тактовый вход которого соединен с выходом четвертого коммутатора и с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом пятого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, вход которого соединен с входом сброса триггера, информационный вход которого соединен с входом задания режима устройства , выход третьего коммутатора соеди нен с тактовым входом счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(51) 06 F 7/552

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3531333/18-24 (22) 04.01.83 (46) 07.04.84. Бюл, Ф 13 (72) В.Б.Дудыкевич и А.В.Козаков (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР к- 454552, кл. Cj 06 F 7/52, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

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

В СТЕПЕНЬ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ, содержащее реверсивный счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры, отличающееся чем, что, с цепью расширения области применения путем получения возможности воспроизведения степенных функций с любым дробным показателем степени, в него введены генератор фазовой опорной частоты, триггер, формирователь импульсов, сумматор-вычитатель, пять коммутаторов и счетчик, причем входы первой группы первого коммутатора соединены соответсвтвенно с входами

I первого коэффициента показателя степени устройства, входы второй группы первого коммутатора соединены соответственно с входами второго коэффициента показателя степени устройства, выходы первого коммутатора соединены соответственно с информационными

1, входами первого накаппивающего сумматора, вход сброса которого соединен с входом сброса второго накапли.вающего сумматора, с входом установки в "1" счетчика и выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, с управляющими входами всех коммутаторов и управляющим входом сумматора-вычитателя, первый и второй информационные входы которого соединены соответст-. венно с выходами второго накапливающего сумматора и второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен с первым информационным входом третьего коммутатора и информационным входом устройства, второй информационный вход второго коммутатора соединен с первым информационным g входом четвертого коммутатора и выходом генератора опорной частоты, второй информационный вход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора и выходом сумматора-вычитателя, инверсные выходы счетчика соединены соответственно с информационными входами. второго накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с выходом четвертого коммутатора и с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом пятого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, вход которого )р» соединен с входом сброса триггера, информационный вход которого соединен с входом задания режима устройст. ва, выход третьего коммутатора соединен с тактовым входом счетчика.

1084790

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в качестве специализированного вычислителя, входящего в состав устройств автоматики, управления и контроля.

Известно частотно-импульсное устройство для возведения в степень, содержащее двоичный делитель, схему выделения периода, схему управления, 10 умножитель, два реверсивных счетчика, схемы И и ИЛИ, счетчик степени и ключи набора возводимой степени f1) .

Недостатками устройства являются его сложность и невозможность воспро-15 изведения степенных функций с дробным показателем степени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для возведения в степень 20 и извлечения корня, содержащее реверсивный счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры j2) .

Однако известное устройство характеризуется сложностью, увеличением 25 аппаратурных затрат с ростом показателя степени и невозможностью воспро" изведения степенных функций с любым дробным показателем степени.

Цель изобретения - расширение об- щ .ласти применения путем получения возможности воспроизведения степенных функций с любым дробным показателем степени.

Поставленная цель достигается тем,З5 что в устройство для возведения в степень и извлечения корня, содержащее реверсивный счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры, введенный генератор опорной частоты, триггер, формирователь HMKJJJIbcoB сумматор-вычитатель, пять коммутаторов и счетчик, причем входы первой группы первого коммутатора соединены соответственно с входами первого Ко- 45 эффициента показателя степени устройства, входы первой группы первого коммутатора соединены соответственно с входами второго коэффициента пока. зателя степени устройства, выходы 50 первого коммутатора соединены соответственно с информационнычи входами: первого накапливающего сумматора, вход сброса которого соединен с входом сброса второго накапливаю- 55 щего сумматора, с входом установки в "1" счетчика и выходом формирователя импульсов, вход которого соедннен с выходом триггера, с управляющими входами всех коммутаторов и управляющим входом сумматоравычитателя, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами второго накапливающего сумматора и второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен с первым информационным входом третьего коммутатора и информационным входом устройства, второй информационный вход второго коммутатора соединен с первым информационным входом четвертого коммутатора и выходом генератора опорной частоты, второй информационный вход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора и выходом сумматора-вычи« тателя, инверсные выходы счетчика соединены соответственно с информационными входами второго накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с выходом. четвертого коммутатора и с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом пятого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом сброса триггера, информационный вход которого соединен с входом .задания режима устройства, выход третьего коммутатора соединен с тактовым входом счетчика.

Яа фиг. 1 показана структурная схема устройства для возведения в степень и извлечения корня; на фиг. 2 — один из возможных вариантов реализации, сумматора-вычитателя; нафиг;3 и4- структурные схемы коммутаторов.

Устройство для возведения в степень и извлечения корня (фиг. 1) содержит информационный вход 1, вход 2 задания режима устройства, накапливающие. сумматоры 3 и 4, счетчик 5, ревврсивный. счетчик 6, генератор 7 опорной частоты, формирователь 8 импульсов, триггер 9, сумматор-вычитатель 10 с информационньии входами 11 и 12, управляющим входом 13 и .выходом 14, коммутатор

15 с входом 16, управляющим входом

3 1084

17 и выходами 18 и 19, коммутаторы

20-22 с входами 23-24, 25-26, 27-28, управляющими входами 29-31 и выходами 32-34 соответственно и коммутатор 35 с группами 36 н 37.

Сумматор-вычитатель 10 (фиг.2) содержит триггер 38, элементы 39 и 40 задержки, элементы И 41-43, элементы НЕ 44 и элемент ИЛИ 45.

Коммутатор 15 (фиг.3) содержит 10 элемент НЕ 46 и элементы И 47 и 48.

Коммутаторы 20-22 (фиг.4) содержат элемент НЕ 49 и элементы И 50 и 51 и элемент ИЛИ 52.

Сумматор-вычитатель 10 (фиг.2) 15 работает следующим образом.

В исходном положении триггер 38 в единичном. состоянии, или же он устанавливается в него первым импульсом с входа 12. В. режиме сум- 20 мирования на управляющем входе 13— нулевой потенциал, на выходе элемент НЕ 44 — единичный. Импульсные .последовательности с входов 12 и

11 через элементы И 43 и 42 соответ- 25 ственно поступают на элемент ИЛИ 45.

Элемент, 39 задержки исключает возможность наложения импульсов, поступающих иа входы 12 и 11. В режиме, вычитания на управляющем вхо- ЗО де 13 единичный потенциал, а на выходе элемента НЕ 44 — нулевой. Импульсная последовательность с входа

12 через элементы И 43 и ИЛИ 45 проходит на выход 14. При поступлении импульса на вход 11 триггер

38 устанавливается в нулевое состояние, запрещая прохождение очередного импульса с входа 12. через элемент И 43. Этот импульс вновь уста- 4О новит триггер 38 в единичное состояние, которое повторится на выходе элемента .. 40 задержки через некоторое время, уже по окончании им.пульса на входе 12. Таким образом, 45 из импульсной последовательности, поступающей на вход 12, вычитается .один импульс. .Работа коммутаторов 15 и 21-22 показана на фиг. 3 и 4 соответствен-

:но.

Устройство для возведения в степень и извлечения корня (фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состоянии накапливаю- SS щие сумматоры 3 и 4, триггер 9 находятся в нулевом состоянии, счетчик 5 - в единичном (т.е. на его инверс-

dy = dx + dz

Приращение dz определяется приращением dy: (2) dz dy

Решив совместно выражения (1) и (2), запишем значение числа, которое соответствует копичеству импульсов, поступивших на вход накапливающего сумматора 3: (3) у = m lnx

Импульсы импульсной последователькости lj поступают также на тактовый вход накапливающего сумматора 4.

Каждый импульс переносит в накапливающий сумматор.4 число О, установленное коммутатором 35 на его входах, и суммирует это число с предыдущим, за790 4 них выходах нулевые потенциалы), на выходах коммутатора 35 нулевым потенциалом на управляющем входе установлен код числа cl с группы входов 36.

Импульсная последовательность х с входа 1 через коммутатор 21 поступает на вход счетчика 5. Каждый импульс последовательности, по" ступающей на тактовый вход накапливающего сумматора 3, переносит число m — х (где m — коэффициент пересчета счетчика 5), формирующееся на инверсных выходах счетчика 5, в накапливающий сумматор 3, где это число складывается с .предыдущим значением кода в накапливающем сумматоре 3. В случае, если суммарное значение числа, записанного в накапливающий сумматор 3, превысит его .емкость m, то произойдет его переполнение и на выходе накапливающего сумматора 3 появится импульс, :,который через сумматор-вычитатель

10, работающий в это время в режиме суммирования, и через коммутатор 20 вновь поступит на тактовый вход накапливающего сумматора 3.

Приращение dy импульсной последовательности у на выходе сумматоравичитателя 10 и на входе накапливающего сумматора 3 будет определяться приращением dx u dz импульсных последовательностей Х на входе и 2; на выходе накапливающего сумматора 3

1084790 писанным в накапливающем сумматоре 4, кодом. Если суммарное значение превысит tn (где уи, — емкость сумматора 4), то произойдет его переполнение и на выходе появится импульс, который через коммутатор 15 поступит в реверсивный счетчик 6. Количество импульсов °, с выхода накапливающего сумматора 4 поступившее на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, равно

10 а

У1

m4

С учетом выражения (3) (4) а у = — m 1nx

1 m (5) (6)

dv = dy — du

С учетом того, что на инверсных выходах счетчика 5 формируется дополнительный код числа импульсов Ч можно записать зависимость между приращениями du и dy

55 г (7) По окончании входной импульсной последовательности х на вход 2 поступает управляющий импульс, ко орый устанавливает триггер 9 в единичное состояние. При переходе потенциала на выходе триггера 9 из нулевого в единичное состояние на выходе фор- г мирователя 8 импульсов появляется короткий импульс, который обнуляет накапливающие сумматоры 3 и 4 и устанавливает в единичное состояние счетчик 5. Единичным потенциалом 30 на управляющем входе коммутатора 35 на его выходах устанавливается код числа о с группы входов 37.

Далее от генератора 7 импульсная последовательность у через комму2 татор 20 поступает на тактовые входы накапливающих сумматоров 3 и 4 через коммутатор 22 на вход 12 сумматора-вычитателя 10, работающего теперь в режиме вычитания. 40

Приращение dv импульсной последовательности V на выходе 14 сумматоравычитатепя 10 определяется разностью приращений Луг импульсной последовательности у и du импульсной 45 последовательности И на выходе накапливающего сумматора 3, которая вызвана приращением dye.

Решая совместно уравнения (6) и (7) с учетом пределов изменения переменных Чг и V, получим значение числа, сформированного в счетчике

5:

Уа l

v=3

1 (8)

Импульсная последовательность у г э поступая на тактовый вход накапливающего сумматора 4, каждым своим импульсом переписывает в него код числа b, устайовленный на входах накапливающего сумматора 4, и суммирует этот код с предыдущим значением кода, записанным в накапливающем сумматоре 4. Если суммарное значение превысит Ф, то произойдет переполнение накапливающего сумматора и на его выходе появится импульс. Из этих импульсов образуется импульсная последовательность P . .Она связана с импульсной последовательностью следующим соотношением:

Р = Уг. (9)

Импульсная последовательность Р через коммутатор 15 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика

6. При достижении импульсной последовательностью Р значения у реверсивный счетчик 6 обнулится и импульсом со своего выхода обнуления установит триггер 9 в нулевое состояние, которое запретит дальнейшее прохождение импульсной последовательности у2 через коммутаторы 20 и 22. В этот момент работа устройства останавливается. Учитывая равенство 1 и, а также выражение (9), можно записать

Ь

У = У

I m4 2 (10)

Решая совместно уравнения (5), (8) и (10), запишем число 9, зафиксированное в счетчике 5 по окончании работы устройства а (ф

1ь =„ь — Едх

Таким образом, введение в состав устройства вышеуказанных узлов и изменение связей позволяет дополнительно воспроизводить степенные функции с любым дробным показателем степени и приводит к значительному упрощению устройства.

I 084790

Фиа2

3Щ

Составитель Л. Медведева

Редактор А. Козориз Техред А.Ач KopyeKTop M. Шароши, Заказ 2012)44 Тирах 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ухгород, ул. Проектная, 4