Устройство для извлечения квадратного корня

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационно-вычислительных систем. Целью изобретения является увеличение быстродействия. Устройство для извлечения квадратного корня содержит три группы элементов И, группу элементов ИЛИ, два сумматора-вычитателя, два регистра сдвига, блок управления, накапливающий сумматор с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

И=СПУБЛИН (5i)5 G 06 Г 7/552

6С СР

П4Щ щ.

Gi1R JIB

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4462953/24-24 (22) 20.07.88 (46) 07.06.90. Бюл. N - 21 (71) Пензенский политехййческий институт (72) В.Д.Байков, С.Н.Вашкевич, В.Н.Попов и И.Ф.Тишин

,(53) 681,325(088.8) (36) Авторское свидетельство СССР

1Р 860066, кл. G 06 F 7/552, 1981.

Оранский А.И. Аппаратные методы в цифровой вычислительной технике.

Минск: Изд. БГУ им. В.И.Ленина, 1977, с. 119-123, рис. 5.11.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационно-измерительных систем.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2— блок управления.

Устройство содержит накапливающий сумматор 1, блок 2 управления, первый сумматор-вычитатель 3, первый и второй регистры 4 и 5 сдвига, второй сумматор-вычитат ель 6, первую группу

7 элементов И, группу 8 элементов ИЛИ, вторую 9 и третью 10 группы элементов И. Блок 2 управления (фиг. 2) содержит формирователь 11 импульсов, элементы 12 и 13 задержки, генера„„ВО„„П6 27

2 (54) УСТРОЙСТВО, Я ИЗВЛЕЧБНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ (57). Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих специализированных вычислительных устройств и информационновычислительных систем. Целью изобретения является увеличение быстродействия. Устройство для извлечения квадратного корня содержит три группы элементов И, группу элементов ИЛИ, два сумматора-вычитателя, два регистра сдвига, блок управления, накапливающий сумматор с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

) тор 14 импульсов, элементы ИЛИ 15

,22, элементы И 23 — 31, триггеры 32

;и 33, регистр 34 сдвига.

Алгоритм вычисления в предлагае-! мом устройстве основан на использовании зависимости (х+О, 25) =(х-О, 25) + (Я) вязывающей стороны прямоугольного треугольника. Он может быть получен путем поворота некоторого вектора с составляющими (х+0,25); 0 вокруг центра декартовых координат до тех пор, пока одна из его проекций не станет равной х-0,25, тогда другая проекция будет равна õ.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, определяющий начало цикла вычислений, по входу "Пуск" поступает на формирователь 11 импульсов блока 2 управления. Формирователь 11 импуль1569827

coB вырабатывает f ÐÄHä÷p ÐÊÛÉ импульс

K0тОрый поступает BB седьмой выход блока 2 управления и обеспечивает обнуление накапливающих сумматора 1, з . сумчаторов-вычитателей 3 и 6. Сигнал с выхода формирователя 11 импульсов задерживается первым элементом 12 задержки на интервал времени, несколько превышающий дпительность импульса, формируемого формирователем 11 импульсов. Таким образом, импульс, появляющийся на выходе первого элемента 12 задержки, обеспечивает взведение пер= ! ного триггера 32 в единичное состоя( ние, а также занесение исходной информации. Величина х+0,25 заносится в накапливающий сумматор-вычитатель 3, величина х-0, 25 — во второй регистр 5 сдвига, а в первый регистр 4 сдвига р0 заносится значение Н=2", где и — разрядность регистров. Кроме того, импульс с вьгсода первого элемента 12 задержки поступает через первый элемент

ИЛИ 15 на синхровход регистра 34 сцви-25 га, обеспечивая запись единицы в его младший разряд. Импульсы с. выхода генератора 14 импульсов начинают постуПать через открытый первый элемент

И 23 на управляющий вход регистра 34 сдвига, обеспечивая продвижение единицы по всем его разрядам. Первый из сигналов, формируемый на первом входе регистра 34 сдвига, поступает на управляющий вход второго регистра 5 сдвига и обеспечивает сдвиг величины х-0 25 на разряд влево с целью анализа ее очередного разряда.

На втором сумматоре-вычитателе 6 будет форю роваться так называемая оценочная функция Г, знак которой определяет порядок вычислений, При этом устройство работает следующим образом.

Если старший разряд величины z-0,25 равен единице, то импульс с второго выхода регистра 34 сдвига через открытый второй элемент И 24 и .третий элемент ИЗИ I7 поступает на десятый выход и через четвертый элемент ИЛИ

18 — на одиннадцатый выход блока 2 управления. Указанные сигналы обеспе-, чивают подсуммирование к содержимому второго накапливающего сумчатораBычита BJIH 6 BBJI HHbf Н, поступающей через открытую первую группу элементов И 7. Импульс с третьего выхода регистра 34 сдвига через открытый

>,осетий элемент И 25 поступает на восьмой выход и через четвертый элемент

ИЛИ 18 — на одиннадцатый выход блока 2 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому сумматора-вычитателя 6 удвоенной величины в накапливающем сумматоре 1, поступающей со сдвигом на разряд влево через третью группу элементов И 10 и группу элементов ИЛИ 8. Импульс с четвертого выхода регистра 34 сдвига через открытый четвертый элемент И 26 обеспечивает подсуммирование к содержимому накапливающего сумматора 1 величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига, Если старший разряд величины х-0,25 равен нулю, то второй, третий и четвертый элементы И 24, 25 и 26 закрыты и указанные операции не производятся.

Импульс с пятого выхода регистра

34 сдвига через третий и четвертый элементы ИЛИ 17 и 18 поступает соответственно на десятый и одиннадцатый выходы блока 2 управления, обеспечивая подсуммирование к содержимому дополнительного накапливающего сумматора-вычитателя 6 величины Н.

Далее анализируется знак оценочной функции. Сигнал с шестого выхода регистра 34 сдвига через шестой элемент

И1И 20 поступает на управляющий вход второго триггера 33, на информационный вход которого поступает сигнал с выхода старшего разряда сумматора-вычитателя 6. При этом второй триггер

33,устанавливается в единичное состояние (F<0) или в нулевое состояние (F » 0), В случае, если F «0, то сигнал высокого уровня с инверсного выхода второго триггера 33 открывает седьмой и девятый элементы И 29 и 31. Импульс с шестого выхода регистра 34 сдвига через открытый седьмой элемент И 29 поступает на двенадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 19 — на девятый выход блока 2 управления, что обеспечивает вычитание из содержимого сумматора-вычитателя 6 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 3, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу 9 элементов И и группу 8 элементов ИЛИ.

Импульс с седьмого выхода регистра 34 сдвига, поступая через открытый восьмой элемент И 30, инициирует операцию вычитания из содержимого первого сумматора-вычитателя 3 величины Н. девятый элемент И 31, инициирует операцию суммирования содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 3 и величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига.

Импульс с десятого выхода регистра

34 сдвига осуществляет сдвиг на разряд содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 6 влево и первого регистра 4 сдвига вправо, т.е. F=F. 2, Н=Н:2, Первый регистр 4 сдвига имеет один дополнительный младший разряд.

Наличие единицы в этом разряде свидетельствует о равенстве Н=О, а следовательно, о завершении вычислений.

При этом сигнал с младшего разряда первого регистра 4 сдвига поступает через второй элемент ИЛИ 16 íà R-вход первого триггера 32, устанавливая его в нулевое состояние. На этом вычисления заканчиваются, а результат вычислений Y=- х снимается с информационных выходов накаплиьающего сумматора-вычитателя 3.

В противном случае (НФО) импульс с десятого выхода регистра 34 сдвига через второй элемент 13 задержки и первый элемент 1ИИ 15 поступает на синхровход регистра 34 сдвига, обеспечивая запись единицы в его младший разряд. Далее весь основной цикл вычислений повторяется до получения равенства H=O. Очевидно, что число таких циклов- определяется и-разрядностью регистров и сумматоров.

Ф о р м у л а и з î б р е т е н и я

1. Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее накапливающий сумматор, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами первого сумматора-вычитателя„ информационные входь первой и второй групп которого подключены к первому информационному входу устройства и информационному входу первого регистра сдвига соответственно, вход управления сдвига которого соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с входом управления сдвига второго регистра сдвига, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппення быстродействия, в него введены группа элементов ИЛИ, 5 1569827 поступающей с первого регистра 4 сдвига.

Если F(O, то сигнал высокого уров ня с прямого выхода второго триггера

33 открывает пятый, шестой и восьмой элементы И 27, 28 и ЗО. Импульс с шестого выхода регистра 34 сдвига через седьмой элемент ИЛИ 21, открытый шес.той элемент И 28 и четвертый элемент

ИЛИ 18 поступает на одиннадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 19 — на девятый выход блока 2 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому сумматора-вычитателя 6 удвоенной величины в накапливающем сумматоре-вычитателе 3, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу 9 элементов И и группу 8 элементов ИЛИ. Импульс с седьмого вы- 20 хода регистра 34 сдвига, поступая через восьмой элемент.. ИЛИ 22 и открытый девятый элемент И 31, инициирует операцию суммирования содержимого накапливающего сумматора-вычитателя 3 и 25 величины Н, поступающей с первого регистра 4 сдвига.

Если после выполнения указанных операций знак оценочной функции Г оказывается отрицательным, то второй 3О триггер 33 с появлением импульса с восьмого выхода регистра 34 сдвига на его управляющем входе устанавливается в единичное состояние. При этом открываются пятый, шестой и восьмой элементы И 27, 28 и 30. Импульс с восьмого выхода регистра 34 сдвига через открытый пятый элемент И 27, а также через третий и четвертый элементы ИЛИ 17 и 18 поступает соответст-Ао венно на девятый и одиннадцатый выходы блока 2 управления, обеспечивая подсуьпчирование к содержимому накапливающего сумматора-вычитателя 6 величины Н. Импульс с девятого выхода регистра 34 сдвига через седьмой элемент ИЛИ 21, открытый шестой элемент

И 28 и четвертый элемент ИЛИ 18 поступает на одиннадцатый выход и через пятый элемент ИЛИ 19 на девятый выход 5g блока 2 управления. Эти сигналы обеспечивают подсуммирование к содержимому накапливающего сумматора-вычитателя 3 удвоенной величины, поступающей со сдвигом на разряд влево через вторую группу 9 элементов И и группу 8 элементов ИЛИ. Импульс с десятого выхода регистра 34 сдвига, поступая через восьмой элемент ИЛИ 22 и открытый

1569827 три группы элементов И и второй сумматор-вычитатель, информационные входы первой и второй групп которого соединены с выходами соответственно эле5

:ментов И первой группы и элементов

ИЛИ группы, первые и вторые входы элементов ИЛИ группы подключены к выходам элементов И соответственна второй и третьей групп, первые входы элементов И которых соединены с выхоВ дами соответственно перво" î сумматора-вычитателя и накапливающего сумма тора, информационные входы которого объединены с первыми входами элементов И первой группы и подключены к выходам первого регистра сдвига, информационный вход которого соединен с вторым информационным входом устройства, а выход младшего разряда подключен к первому входу блока управления„ шесток выход которого соединен с входами синхронизации первого сумчя FQpB.=ÂüÐõèòÿòÿëÿ, HepBox Î и BTopaI 0 регистров сдвига, информационный вход 25 которого соединен с третьим информационным входам устройства, а выход старшего разряда подключен к второму входу блока управления, седьмой выход которого соединен с объединенными g входами установки в "О" накапливающего сумматора, первого и второго сум= катаров-вычитателей, выход старшего (знакового) разряда последнего из которых подключен к третьему входу блока управления, восьмой, девятью и десятый выходы которого соединены с вторыми входами элементов И соответственна третьеи второи H 1 ерваи групп, я одиннадцатьй, двенадцатьп,д и четвертый выходы соединены с первыми входами второго сумматора-вычитателя, выход первого сумматора-вычитятеля соединен с выходом устройства.

2. Устройства по н, 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит формирователь импульсов,. первый и второй элементы задержки генератор имнульсов, с первого по восьмой элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, с первого па девятый элементы И и регистр сдвига, вход синхронизации которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с 8-входом

1 первого триггера, подключен к выходу первого элемента задержки и является шестым выходом блока, седьмой выход которого является выходом фармирователя импульсов и соединен с входом первога элемента задержки и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является первым входом блока., а выход подключен к R-входу первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора сдвига, первый выход которого является пятым выходом блока, а второй подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом блока и первыми вхадамн третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к одноименным выходам регистра сдвига, пятый выход которого подключен к перво<-.-Д- ьходу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, третий вход подключен к объединенным первому входу четвертого элемента ИЛИ и выходу пятога элемента И, а выход является десятым выходом блока и подключен к второму входу четвертого элемента

ИЗ%., третий вход которого подключен к объединенньм восьмому выходу блока и выходу третьего элемента И, четвертый вход подключен к объединенным выходу шестого элемента И и первому входу пятого элемента ИЛИ, а выход является одиннадцатым выходом блока, первый выход которого соединен с выходом четвертого элементаИ, адвенадцатый выход блока подключен к объединенным второму входу пятого элемента ИЛИ и выходу седьмого элемента И, первый вход которого соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов ИЛИ и шестым выходом регистра сдвига, седьмой выход которого подключен к первым входам. восьмых элементов ИЛИ и И, второй вход последнего из которых соединен с вторым входом седьмого элемента И и инверсным выходом второго триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами шестого, девятого и пятого элементов И, второй вход которого соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ и восьмым выходом регистра сдвига, девятый выход которого подключен к второму входу седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, десятый выход регистра сдвига соединен с входом второго элемента за15б9827 держки, с вторым входом восьмого элемента ИЛИ и является четвертым выходом блока, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом пер5 вого элемента ИЛИ, информационный вход второго триггера является третьим входом блока, а управляющий вход подключен к выходу шестого элемента

ИЛИ, выход восьмого элемента ИЛИ соединен с вторым входом девятого элемента И, выход которого, а также выходы восьмого элемента И и пятого элемента ИЛИ являются соответственно третьич, вторым и девятым выходами блока, вход формирователя импульсов является входом "Пуск" блока.

1569827

Составитель В.Байков

Техред М.Дидык Корректор 0.Кравцова

Редактор Л.Зайцева

Заказ 1450 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101