Квадратор

 

КВАДРАТОР, содержащий первый и второй счетчики, накапливающий сумматор, выходами старших и младших разрядов устройства являются соответственно разрядные выходы второго счетчика и накапливающего сумматора , отличающийся тем, что, с целью сокращения оборудования , в него введены четыре элемента НЕ, три элемента И, причем вход начальной установки устройства соединен с входами сброса первого, второго счетчиков и накапливающего сумматора и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом записи накопителя и первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с вычитающим и суммирующим входами второго счетчика соответственно, выход знакового разряда первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен , с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента НЕ, вход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и выходом переноса накапливающего сумматора, разо 9 рядные входы которого с первого по п-й соединены соответственно с раз (Л рядными выходами с первого по п-й (п - разрядность операндов) первого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом четвертого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с тактовым входом устройства, вход младшего разряда накапливающего сумматора соединен с шиной логической единицы устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(59 G 06 F 7/552

1 )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3553816/18-24 (22) 15.02.83 (46) 15 . 05 . )4 . Бюл . Ф 18 (72) Е.Ф. Киселев (53) 68 1.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 88 1740, кл ° G 06 F 7/552, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 894705, кл. G 06 F 7/552, l979 (прототип). (54) (5 ) КВАДРАТОР, содержащий первый и второй счетчики, накапливающий сумматор, выходами старших и младших разрядов устройства являются соответственно разрядные выходы.второго счетчика и накапливающего сумматора, отличающийся тем, что, с целью сокращения оборудования, в него введены четыре элемента НЕ, три элемента И, причем вход начальной установки устройства соединен с входами сброса первого, второго счетчиков и накапливающего сумматора и входом первого элемента

НЕ, выход которого соединен с пер-. вым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом записи накопителя и первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с вычитающим и суммирующим входами второго счетчика соответственно, выход знакового разряда первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента НЕ, вход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и выходом переноса накапливающего сумматора, разрядные входы которого с первого по и-й соединены соответственно с разрядными выходами с первого по и-й (n — разрядность операндов) первого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом четвертого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с тактовым входом устройства, вход младшего разряда накапливающего сумматора соединен с шиной логической единицы устройства.

1092501

5 !

О !

ЗО

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для построения генератора видеоимпульсов окружностей телевизионного устройства отображения информации (УОИ) метеорологической радиолокационной станции (МРЛ) и может быть использовано при построении любых цифровых устройств, где требуется с высоким быстродействием и точностью генерировать функцию

ZX (1) аргумента к, изменяющегося, например, от "1 до +1, с помощью числоимпульсного кода Nx, каждый им-Р пульс которого имеет вес 2, где п — разрядность двоичного кода модуля аргумента X.

Известно устройство для возведения число-импульсного кода в квадрат, содержащее два триггера, два счет " чика, три элемента И, сумматор-накопитель (1 j.

Недостатком данного устройства является невозможность получения на нем функции х при линейном изменении к от -1 до +1 без дополнительной обработки устройства.

Наибогее близким к изобретению по технической сущности является квадратор, содержащий три счетчика, накопитель, сумматор, элемент задержки и блок умножения промежуточного операнда на знак единичного приращения аргумента (2 >.

Недостатками известного квадратора являются низкое быстродействие и сложность, обусловленные недостаточно полным использованием функ— циональных возможностей счетчиков и накопителя при реализации функции (1) для линейной развертки аргумента от — до +1.

Цель изобретения — сокращение оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в квадратор, содержащий первый и второй счетчики, накапливающий сумматор, выходами старших и младших разрядов устройства являются соответственно разрядные выходы второго счетчика и накапливающего сумматора введены четыре элемента

НЕ, три элемента И, причем вход начальной установки устройства соединен с входами сброса первого, второго счетчиков и накапливающего сумматора и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом записи накопителя и первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с вычитающим и суммирующим входами второго счетчика соответственно, выход знакового разряда первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента HE выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента HE âõîä которого соединен с третьим входом третьего элемента И и выходом переноса накапливающего сумматора, разрядные входы с первого по п-й которого соединены соответственно с разрядными выходами с первого по и-й (n — разрядность операндов) первого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом четвертого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с тактовым входом устройства, вход мпадшего разряда накапливающего сумматора соединен с шиной логической единицы устройства

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого квадратора.

Квадратор соцержит счетчики 1 и

2, накапливающий сумматор 3, элемент

НЕ 4-7, элементы И 8, 9 и 10, выход

11 начальной установки устройства, тактовый .вход 12, выход 13 пере— полнения счетчика 1, выход 14 инверсного значения знакового разряда и выходы 15 остальных разрядов дополнительного кода аргумента, кодовый выход 16 квадратора.

На входы 11 и 12 квадратора поступают импульсы начальной установки устройства И 11 и тактовые импульсы

ТИ 12 (на временной оси эти импульсы расположены так, что задний фронт каждого импульса И 11 заканчивается не раньше заднего фронта соответствующего импульса ТИ 12), по которым квадратор циклически генерирует функцию (1) в процессе изменения дополнительного кода аргумента от до +1.

В процессе работы счетчик 1 вырабатывает на выходах 13, 14 и 15 сигналы П13, П14 и код ф 15, счет= ТИ12. И11.

И9 = И8.ПЗ.П14, (2) И10 =И8,ПЗ.Ч14.

Квадратор работает следующим образом.

В установившемся режиме перед началом каждого цикла генерации 20 счетчик 2 и накапливающий сумматор 3 находятся в состоянии "0" а счетчик 1 — в таком состоянии, что вырабатывает код Ф 15=0, сигнал

П14=0 и сигнал П13=1, запрещающий через элемент НЕ 5 работу элемента 8.

Каждый цикл вычислений начинается с приходом импульса начальной установки И11, по которому счетчи- ЗО ки 1, 2 и накапливающий сумматор 3 фиксируются в состояниях "О 1и после окончания импульса И 11 элемент 8 согласно выражению (2) формирует в течение цикла вычислений импульсы

И8 ТИ12, представляющие собой код N .

Работа счетчика 2 накапливающего сумматора 3 организована так, что переполнение кода ф 16 не фиксируется т е. ф 16=0 соответствует значе 40 ниям -1, О и + 1 аргумента Х, что учитывается при использовании квадратора.

В процессе генерации функции (1) аргумент х изменяется по коду Nx от -1 до +1 и вырабатывается в дополнительном коде счетчиком l и эле" ментом НЕ 6 так, что знаковый разряд этого кода определяется сигналом

50 (3) Пб =П14 = х(1 = )

Г1, < О

Х ) О а остальные разряды — разрядами кода ф 15.

По импульсам выражения (2) и ко- 55 ду Ф 15 квадратор функционирует так, что после окончания каждого импульса И8 (т.е. в каждый момент з 1092 чик 2 вырабатывает код Ф 2, определяющий старшие разряды кода ф 16, накапливающий сумматор 3 вырабатывает код ф 3, определяющий младшие разряды кода ф 16,и формирует сигнал переполнения ПЗ, инверторы 5, 6 и 7 вырабатывают сигналы П5=П13, Пб=П14 и П7ЫГЗ, инвертор 4 формирует импульс И4-И11, а элементы 8, 9 и 10— импульсы И8, И9 и И 10 согласно 10 выражениям 1, (ФЗ+а) 7 0 — переполнения нет;

ПЗ= О, (фЗ+о(} < О - отрицательное переполнение, (5) а при Х)0

-(И-41

< 2 переполнения неФ, -(И-1)

) 2 — положительное йереполнейие (6) ПЗ 0. (фЗ+()

ПЗ 1 (ф 3+ Я) В соответствии с выражениями (2) и (5) или (2) и (6) при возникновении для Х < О отрицательного (или для x) О положительного) переполнения генерируется импульс И9 (или И10), после окончания которого содержимое счетчика 2 уменьшается (или увеличивается) на 2 " "(а в память накопителя 3, после окончания каждого И8 заносится код

Ф3(t+1)= ФЗ(с) +ф15(с)+ 2 ", (7) переполнение которого учитывается уменьшением (или увеличением) содержимого счетчика 2.

Описанный алгоритм (4) генерации функции (1) производится по каждому импульсу И8 кода Nx. После окончания импульса И8, имеющего номер и+1

2, счетчик 1 вырабатывает управляющии сигнал П13=1, которым с Ilo мощью элемента НЕ 5 запрещается генерация импульсов И8 по ТИ12. На этом цикле воспроизведение функнии

501 4 времени t +1) на выходе 16 вырабатывается 2п-разрядный код функции (1) согласно алгоритму =Фи(t 1(=(x(t(+2 1 =x (t(+x(tl2 +1 (tl гдеХ (й)= ф16() р х (С) — код аргумента, определяемый в момент времени t сигналом (3) и кодом Ф15; 2 2" задается сигналом логической "1" на входе младшего разряда накапливающего сумматора 3

t = О, 1, ° .. — точки текущего времени, отсчитываемые по импульсам

И8 кода М1(, В течение каждого импульса И8 на выходе переполнения накапливающего сумматора 3 вырабатывается сигнал ПЗ, являющийся переполнением суммирования без знаковых разрядов положительного кода Ф 3 (код Ф 3

-2n имеет вес мпадшего разряда 2 и определен младшими разрядами кода ф16) и дополнительного кода a=

= Х() 2-(". "1.

В результате при Х<0

1092501

20 (10) аз 3255/32 одписное

5 (1) заканчивается, а следуюащй цикл начинается с приходом очередного импульса И11.

Иэ схем и описаний квадратора f2> и предлагаемого квадратора следует, что их быстродействия оцениваются величинами

К„, 61((2 « <+T, J, (8) где Г - длительность продольной замФ держки распространения сигналов через (n+1) -разрядный сумматор; — длительность тактового имти пульса ТИ12.

Сравнивая величины (8) и (9), получаем

Технико-экономическая эффективность предлагаемого квадратора заключается в его более высоком быстродействии.

В качестве базового объекта выбран квадратор (2 3.

Сравнение реализации базового и предлагаемого объектов на ИС серии 133 для п=10, показывает, что предлагаемый квадратор имеет меньший объем оборудования, чем базовый (21 по сравнению с 35 единицами корпусов типа 401,14-3 у базового объекта).

Таким образом, для построения цифровых специализированных устройств предлагаемый квадратор имеет явное преимущество перед базовым объектом, так как при меньшем объеме оборудования обладает более высоким быстродействием.

"Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4