Вычислительное устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к вычислительным устройствам, производящим вычисления с учетом единиц измерения, выраженных в форме степенного произведения. Устройство содержит клавишный блок 1 ввода, входной дешифратор 2, регистр 3 числа, числовой индикатор 4, знаковый индикатор 5, регистры для хранения промежуточных результатов, постоянные памяти для хранения коэффициентов , сумматор 14, генераторы единиц, децимальных приставок. С помощью клавишного блока ввода, имеющего цифровую и буквенную клавиатуру, операнды вводятся в устройство вместе с единицами измерения , в которых они выражены. В устройстве эти единицы измерения переводятся в машинные коды, над которыми также производятся требуемые действия. Затем происходит обратное преобразование, и результат выводится на блок индикации вместе с результирующей единицей измерения. 1 ил. $ СлЭ ьо О1 со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 G 06 F 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2478819/24-24 (22) 10.05.77 (31) WP G 06 F/192895 (32) 18.05.76 (33) DD (46) 23.05.87. Бюл. № 19 (71) ФЭБ Электроникхандель Берлин (DD) (72) Александер Шпитцнер (DD) (53) 681.3 (088.8) (56) Патент США № 3816731, кл. 340 — 172 — 5, 1976.

Вычислительное устройство «qpc — 2». (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к вычислительным устройствам, производящим вычисления с учетом единиц измерения, выраженных в

„„Я0„„1312593 А 1 форме степенного произведения. Устройство содержит клавишный блок 1 ввода, входной дешифратор 2, регистр 3 числа, числовой индикатор 4, знаковый индикатор 5, регистры для хранения промежуточных результатов, постоянные памяти для хранения коэффициентов, сумматор 14, генераторы единиц, децимальных приставок. С помощью клавиш ного блока ввода, имеющего цифровую и буквенную клавиатуру, опер нды вводятся в устройство вместе с единицами измерения, в которых они выражены. В устройстве эти единицы измерения переводятся в машинные коды, над которыми также производятся требуемые действия. Затем происходит обратное преобразование, и результат выводится на блок индикации вместе с результирующей единицей измерения. 1 ил.

1312593

Изобретение касается вычислительного устройства, предназначенного для цифрового преобразования и обработки величин и единиц измерения, представляющих заданные с помощью алфавитно-цифровой клавиатуры измеряемые величины различных единиц измерения, выраженных в форме степенного произведения (в дальнейшем именуемые как гомоскриптивные или внемашинные величины). Эти данные с помощью цифр преобразуются во внутримашинные единичные и при этом соответствующие по величине обрабатываемые измеряемые величины (в дальнейшем именуемые автоскриптивными величинами), по заданной операционной команде объединяются и после обратной трансформации результирующих величин выдаются в соответствии с желаемыми или заранее определенными критериями в виде оптимально рассматриваемой измерительной единицы с принадлежащим ей размерным числом. Устройство применимо в качестве приборного расширения ЭВМ (электронные устройства для обработки данных, ЭВМ для процессов, калькуляторы и т.п.), приборов измерения, управления и регулировки, а также прибора для сбора и выдачи данных.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет организации вычислений с учетом размерностей исходных данных.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит клавишный блок 1 ввода, входной дешифратор 2, регистр 3 числа, числовой индикатор 4, регистр 5 гомоскриптивной единицы, знаковый индикатор

6, регистр 7 первого показателя, регистр 8 автоскриптивной единицы, коммутатор 9, генератор 10 контрольного кода, регистр

11 связанной единицы, регистр 12 показателя, адресный регистр 13, сумматор 14, переключатель 15 знака показателя степени, память 16 элементарных единиц, переключатель 17 знака коэффициента, память 18 децимальных приставок, переключатель 19 конца коэффициента, память 20 числовых значений, управляющий блок 21, переключатель 22 конца анализа, память 23 показателей, накопитель 24 числа, накопитель 25 автоскриптивной единицы, второй генератор 26 единиц, генератор 27 децимальных приставок, первый генератор 28 единиц, регистр 29 единиц, блок 30 индикации, регистр 31 коэффициентов.

Все устройство целиком может быть расчленено на три схемы, дополняющие друг друга по своим функциям: схема для входной трансформации величин, схема для автоматизированной обработки автоскриптивных величин, схема для выходной трансформации величин.

С помощью указанных схем могут быть реализованы шесть основных функций: преобразование гомоскриптивной величины в автоскриптивную, обработка двух автоскрип20

55 тивных величин с целью сведения к одной автоскриптивной результирующей, управляемое преобразование автоскриптивной величины в гомоскриптивную, оптимальное преобразование автоскриптивной величины в гомоскриптивную, причем от схемы к каждому требуемому виду величин системы генерируется единица в форме произведения степеней с минимальным числом факторов, преобразование с отрегулированными параметрами автоскриптивной величины определенного требуемого вида величины в гомоскриптивную величину, причем гомоскриптивная единица задана и к единице генерируется приставка, а также аналогичное преобразование, но к единице приставка не генерируется.

На блоке 1 ввода имеются операционные клавиши, например«+», «:», (1-й класс), клавиши букв «А»...«Z» (2-й класс), числовые клавиши «0»...«9» и клавиши с особыми знаками «.», « — », «/», «» (3-й класс), клавиши переключения, например для переключения при многоразовой занятости клавиши, переключение от счета с величинами на счет с числами, (4-й класс).

Вводная клавиатура 1 соединена с вводным дешифратором 2, который с помощью управляющего блока 21 управляет процессом задания.

При счете с величинами каждое введение данных начинается с приведения в действие целого ряда числовых клавиш. Эти знаки в заданной последовательности поступают на регистр 3 числа, выполненный в виде регистра сдвига.

При задействовании одной клавиши буквы с дешифратора 2 в регистр 5 гомоскриптивной единицы записывается как эта буква, так и все последующие знаки. Нажатием операционной клавиши или клавиши переключения классов оканчивается задание величин.

К блоку 1 может принадлежать блок

30 индикации. При этом, при задании гомоскриптивной величины числовой индикатор

4 показывает числовое значение, а знаковый индикатор 6 — - единицу гомоскриптивной величины.

Преобразование содержимого регистра гомоскриптивной единицы 5 в автоскриптивную величину происходит в течение многих тактовых циклов.

В первых тактовых циклах гомоскриптивная единица раскладывается в факторы произведения степеней. Фактор всегда стоит между двумя знаками разделения («.» или «/», или пропуск). Коммутатор 9 разделяет по циклам в знаки гомоскриптивную единицу, при этом в регистр 11 связанной единицы записывается связанная единица фактора, а в регистр 12 показателя — показатель фактора произведения степеней, далее включают переключатели 17, 19.

1312593

Коммутатор 9 влияет на ход так, что при следующем такте сдвига первый знак, записанный в регистре 5 гомоскриптивной единицы, переводится в регистр 1! связанной единицы, выполненный в виде регистра сдвига, если этот знак является буквой и если в текущем цикле ответвления фактора до сих пор передавались только буквы или же речь идет о первом знаке фактора, вызывает переключение переключателя 15, если знак, который следует за передачей буквы, является « — ». Кроме того, он переводится в регистр 12 показателя, если этот знак является цифрой, которая следует после передачи отрицательного знака или же буквы, вызывает включение переключателя 17, который подготавливает окончание отображения фактора произведения степеней с помощью перевода переключателя

19, и управление ходом передается циклу разрешения связанной единицы, если знак, который следует после передачи буквы или цифры, является «/», При этом не переводится в другую память и окончание процесса отображения фактора произведения степеней подготавливается переключением переключателя 19, а управление дальнейшим процессом передается циклу разборки связанной единицы в том случае, если знак, который следует за передачей буквы или цифры, является «.», не переводится в другую память и окончание процесса отображения гомоскриптивной величины подготавливается переключением переключателя 22, а управление дальнейшим процессом передается циклу расчленения связанной единицы, если знак, который следует за передачей буквы и,1и цифры, является пропуском, не переводится в другую память и управление дальнейшим процессом передается циклу прерывания из-за синтаксической ошибки, если не имеет место ни один из предыдущих случаев.

Показатель первого фактора степенного произведения всегда запоминается в регистре 7 первого показателя.

Вторая последовательность тактового цикла имеет цель расчленения связанной единицы. Связанная единица, записанная в регистре ll связанной единицы, расчленяется на децимальную приставку и на элементарную единицу. Тактовый цикл в видоизмененной форме может быть пройден несколько раз. При управлении от управляющего блока 21 генератор 10, сумматор 14, адресный регистр 13, память 18 производят расчленение имеющейся связанной единицы так,. что сумматор 14 в течение максимально m подциклов за каждый i подцикл, начиная с i= 1, складывает первые i знаки, образуя порядковое число для памяти децимальных приставок 18, и с помощью генератора 10 из последовательности первых i знаков связанной единицы по заданной схеме Бита образует контрольный знак для принятой децимальной приставки и по времени параллельно или последовательно к этому процессу складывает все знаки связанной единицы, начиная с (i+ 1) -го знака, образуя порядковое число для памяти 16, и с помощью генератора 10 из последовательности всех знаков составной единицы, начиная с (i+ 1) -го знака по заданной схеме Бита, образует знак для принятой элементарной единицы.

10 i подциклов повторяют до тех пор, пока знак от полученного порядкового числа, считанный из памяти 18 децимальных приставок, равняется полученному по описанному выше методу знаку для отделенной децимальной приставки, а также если также знак, считанный из памяти 16 элементарных единиц, равен знаку от генератора 10 для отделенной элементарной единицы.

После успешно законченного i-го подцикла по расчленению связанной единицы сумматор 14 по этапам составляет числовое значение автоскриптивной величины так, что содержание регистра 3 перемножается с числовым значением децимальной приставки, считанной из памяти 20 в соответствии с порядковым числом, которое переписывается из памяти 18 децимальных приставок в адресный регистр 13 и перемножается с числовым значением элементарной единицы, считанной в соответствии с порядковым числом, переписанным из памяти 16 элементарных единиц в адресный регистр

13, также из памяти 20 числовых значений, и запоминается в регистре 3.

При этих умножениях учитываются положения переключателей 15 и 17, далее перед операцией умножения образуется степень из чисел, считанных из памяти 20 числовых значений, с показателем из регистра 12 показателя с учетом положения переключателей

15 и 17.

После успешно законченного подцикла i для расчленения связанной единицы сум4р матор 14 этапами составляет несжатую единицу к автоскриптивной величине в виде последовательности показателей для основных единиц, при этом содержимое регистра 8 автоскриптивной единицы складывается в сумматоре 14 и запоминается в ре4 гистре 8 автоскриптивной единицы.

В процессе обработки автоскриптивной величины участвуют сумматор 14, регистры числа 3 и автоскриптивной единицы 8, накопители числа 24 и автоскриптивной едини50 цы 25.

Для осуществления операций с величинами клавиатура ввода имеет клавишы суммирования, вычитания умножения, деления, возведения в степень, и извлечения корня (по отдельности не изображены) .

55 Схема складывает или вычитает без ограничения вида величин одной системы — две автоскриптивные величины одного вида, умножает или делит две автоскриптивные вели1312593 чины одного и того же или различного вида и возводит в степень или извлекает корень из автоскриптивной величины и переводит результат в виде автоскриптивной величины в накопитель 24 числового значения и в накопитель 25 автоскриптивной единицы.

При выполнении операций сложения и вычитания двух автоскриптивных величин сумматор 14 сравнивает содержание регистра 8 автоскриптивной единицы с содержимым накопителя 25 автоскриптивной единицы, складывает (вычитает) при равенстве этих единиц содержимое регистра 3 числа с содержимым накопителя 24 и запоминает полученную сумму в накопителе 24.

При выполнении операции умножения (деления) двух автоскриптивных величин сумматор 14 по отдельным элементам складывает (вычитает) содержимое регистра 8 автоскриптивной единицы с учетом порядков с содержимым накопителя 25 автоскриптивной единицы, сумматор 14 умножает (делит) содержимое накопителя 24 числа на содержимое регистра 3 числа, результаты запоминаются в накопителях автоскриптивной единицы 23 и числа 24.

При выполнении операции возведения 25 в степень (извлечения корня) автоскрнптивной величины сумматор 14 проверяет, содержится ли в регистре 3 числа цельно числовой показатель с мантиссой «1» и равны ли все разряды регистра автоскриптивной едини цы 8 всегда «0». При выполнении этих предпосылок сумматор 14 по-элементно умножает (делит) содержимое накопителя 25 автоскриптивной единицы на показатель регистра 3 числа и записывает результат в накопитель 25 автоскриптивной единицы, далее сумматор 14 возводит (извлекает корень) содержимое накопителя 24 числа в степень в соответствии с содержимым регистра 3 числа и запоминает результат в накопителе

24 числа.

Далее устройство преобразует автоскрип- 4О тивную величину, записанную з накопителях числа 24 и автоскриптивной единицы 25, в гомоскриптивную, при этом отыскивается подходящая гомоскриптивная единица. Числовое значение гомоскриптивной величины запоминается в накопителе 24 исла, а ее гомоскрип- 45 тивная единица запоминается и регистре 5 гомоскриптивной единицы.

Если для данной автоскрнптивной величины невозможно подобрать соответствующую гомоскрпптивную величину, го генератор 28 единиц генерирует гомоскрнптивную единицу в виде произведения показателей, состоя цего из основных еднниLL.

Генератор 27 децимальных приставок отделяет от содержимого накопителя 24 числа зависящий от его значений фактор и вводит его в первый разряд регистра 5 гомоскриптивной единицы, как обозначение для децимальной приставки.

Выходная трансформация происходит следующим образом.

Сумматор 14 в течение нескольких циклов выделяет из содержимого накопителя 25 автоскриптивной единицы 25 сжатую единицу и запоминает ее в адресном регистре, выявляет в течение К циклов, содержится ли единица в памяти гомоскриптивных единиц. Если она содержится, то гомоскриптивная единица переводится в регистр 5 гомоскриптивной единицы, а показатель к первому фактору произведения степеней гомоскриптивной единицы — в регистр 7 первого показателя.

Генератор 27 децимальных приставок отделяет определенный фактор с участием сумматора 14 от содержимого накопителя

24 числа в зависимости от его значения и от содержимого регистра 7 первого показателя. Вместо этого в регистр 5 гомоскриптивной единицы вводится обозначение децимальной приставки. Процесс отражения автоскриптивной величины в виде гомоскриптивной величины на этом заканчивается.

Генератор 28 единиц производит гомоскриптивную единицу. Проходит и тактовых циклов, причем и равно равно числу основных единиц использованной системы единиц.

В каждом цикле создается фактор произведения степеней, если соответствующий элемсчт в накопителе 25 для автоскриптивной единицы не равен нулю.

Г1ервый цикл начинается с последней основной единицы заданного вида. В каждом цикле, который включает в себя генерирование фактора, сначала показатель фактора переводится из накопителя 25 автоскриптивной единицы в регистр 5 гомоскриптивной единицы, после чего обозначение осчовной единицы берется из генератора 28 единиц, далее показатель фактора записывается в регистр 7 первого показателя, причем гомоскриптивная единица генерируется в оптимальной форме записи.

Под оптимальной формой записи подразумевается произведение степеней с ми нмальным количеством факторов, причем эти факторы содержат только определенные единицы. Этими единицами могут быть опорные (производные единицы системы СИ с самостоятельным названием), например ньютон, вольт, паскаль; основные (секунда, ампер) дополнктельные (радиан).

Например, для величины такого вида, как удельное сопротивление, всегда генерируется единица ом-метр, вольт-метр на ампер.

Генсрагор 26 единиц генерирует с участием сумматора 14 оптимальный вид записи гомоскриптивной «диницы и работает следующим образом.

Попытка отделения:, диницы предпринимается, если заданная единица содержит не менее (К вЂ” 1) основных единиц из группы опорных единиц, причем все опорные единицы одной группы содержат одни и те же основные единицы. При выполнении этого

1312593 условия производится оценка отклонения данной автоскриптивной единицы от отдельных опорных единиц по очкам, при этом очко означает, что из рассмотренных основных единиц одна имеет отклонение с показателем «1». Различают очки недостатка и очки избытка.

Отделяется опорная единица с наименьшим отклонением, но не допускается больше чем два очка недостатка.

Опорная единица может быть отделена 1 как однократно так и многократно.

Остаток данной автоскриптивной единицы, возникающий в результате деления опорных единиц, преобразовывается .в произведение степеней из основных и дополнительных единиц.

Генерирование гомоскриптивной единицы генератором 26 единиц производится в течение нескольких тактовых циклов.

Формула изобретения

Вычислительное устройство, содержащее клавишный блок ввода, выход которого соединен с входом входного дешифратора, сумматор, накопитель числа и регистр числа, первые выходы которых соединены с входом

0 числового индикатора блока индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет организации вычислений с учетом разномерностей исходных данных, оно содержит

5 регистр гомоскриптивной единицы, регистр автоскриптивной единицы, регистр коэффициентов, регистр единиц, коммутатор, накопитель автоскриптивной единицы, первый и второй генераторы единиц, генератор децимальных приставок, регистр первого пока20 зателя, регистр связанной единицы, регистр показателя, генератор контрольного кода, адресный регистр, память элементарных единиц, память децимальных приставок, память числовых значений, память показателей, причем выход входного дешифратора соединен с первыми входами регистра числа и регистра гомоскриптивной единицы, второй вход которого соединен с выходами регистра единиц, первого и второго генераторов единиц и генератора децимальных приставок, а перЗ0 вый и второй выходы — соответственно с входом знакового индикатора блока индикации и с входом коммутатора, соединенным также с первым входом регистра единиц, второй вход которого соединен с первым выходом регистра автоскриптивной единицы, 35 первый выход коммутатора соединен с первым входом регистра первого показателя, второй выход коммутатора соединен с входами регистра связанной единицы и регистра показателя, выход регистра связанной единицы соединен с входом генератора конт40 рольного кода, выходы регистра первого показателя, регистра связанной единицы, регистра показателя генератора контрольного кода, вторые выходы регистра числа, накопителя числа, регистра автоскриптивной единицы, регистра единиц, генератора децимальных приставок, второго генератора единиц, выходы регистра коэффициентов, @амяти элементарных единиц, памяти децимальных приставок, памяти числовых значений, памяти показаталей, первые выходы накопителя агтоскриптизной единицы и адресного регистра соединены с входом сумматора, вь ход которого соединен с входами первого и второго генераторов единиц, генератора децимальных приставок, накопителя автоскриптивной единицы, регистра автоскриптив55 ной единицы, накопителя числа и регистра числа, выход адресно регистра соединен с входами второго генератора единиц, памяти элементарных единиц, памяти децималь1. Сумматор 14 вычисляет по-элементно разность между содержимым накопителя 25 автоскриптивной единицы, и содержимым памяти опорных единиц и складывает раздельно очки недостатки и очки избытка, запоминающиеся каждый раз в регистрах.

2. Если значение недостатка больше, чем

«2»,повторяется действие согласно 1, но с обратным знаком элементов, содержащихся в накопителе 25 автоскриптивной единицы.

3. Если значение недостатка. больше «2», то память опорных единиц выдает опорную единицу (1+ 1), Цикл продолжается согласно 1, если опорная единица не является последней опорной, в противном случае цикл продолжается согласно пункту 5.

4. Значение недостатка избытка и числа опорных единиц переводится соответственно в память.

5. Если недостаток меньше «3», то в зависимости от содержимого регистра 2 к содер жимому места в памяти, - относящегося к определенной опорной единице, прибавляется один бит с соответствующим знаком.

От содержимого накопителя 25 автоскриптивной единицы вычитается с соответствующим знаком содержимое регистра 29 опорных единиц, и результат вычитания запоминается в накопителе 25 автоскриптивной единицы.

6. Если недостаток больше «3», то остающееся содержимое накопителя 25 автоскриптивной единицы по-элементно переводится в память отделенных единиц.

Генератор 27 децимальных приставок после этого совместно с сумматором 14 отделяют от содержимого накопителя 24 числа в зависимости от его значения и от содержимого регистра 7 первого показателя множитель. Для этого в регистр 5 гомоскриптивной единицы вводится обозначение децимальной приставки из генератора 27 децимальных приставок 27. Этим заканчивается оптимальное представление автоскриптивной величины в виде гомоскриптивной величины.

1312593

Составитель И. Хазова

Редактор H. Гунько Техред И. Верее Корректор А. Тяско

3 а к аз 1 844/48 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-поЛиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных приставок, памяти числовых значений и памяти показаталей, выход накопителя автоскриптивной единицы соединен с вторым

10 входом регистра первого показателя, второй выход регистра числа соединен с входом регистра коэффициентов.