Цифровое вычислительное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ и п739529

Союз Советскик

СОЧиалистических

Республик

Г,—;,,---,1 (51)М. Кл.2 (61} Дополнительное к авт. свид-ву

I (22) Заявлено 0305.77 (21) 2481126/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

G 06 F 7/38

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53j УДК 681.3?5

-.(088. 8) Опубликовано 05,06.80. Бюллетень Н921

Дата опубликования описания 050680 (72) Автор изобретения

B.Р. Толокновский (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ ВИЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Устройство относится к области цифровой вычислительной техники и может найти применение в специализированных вычислителях информапиояноизмерительных систем, устройств оптимизации производственных процессов, многофункциональных генераторах систем программного управления, в адаптивных системах контроля и регулирования и т. п.

Известно устройство для вычисления функции вида У К, содержащее генератор, вентиль, триггер, регистр первого числа, цифровой нуль-орган, регистр второго числа, t5 распределитель импульсов, элемент

И и суммирующий регистр (1). Такое устройство позволяет вычислять как зависимости вида Y= h., так и за-вйсимость вида У= — "2

Недостатком известного устройства является его невозможность вычисления функции вида ивах ац, ицццпазуемых, в развитых системах управленя я °

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровое вычислительное устройство, содерж щее последовательно соединенные. генератор импульсов, блок запуска; квадратор и двоичный умножитель, управляющий вход блока запуска подключен к пусковой шине, а выход ,через-делитель аргумента — к управляющему входу счетчика аргумента, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу обнуления квадратора, Кроме того, устройство содержит элЕмент ИЛИ, элемент задержки (2).

Недостатком устройства является невозможность вычисления корней квадратного уравнения, описывающих зависимости, связывающие контролируемые параметры и параметры частотных датчиков, параметры контролируемых процессов и результаты измерений и те д. е

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления корней квадратного уравнения.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее лоследовательно соединенные генератор импульсов, блок запуска, квадратор и двоичный умножитель, управляющий вход блока запуска подключен к пусковой шине, 1

739529

При положительном а накладывается ограничение (к — а)> О. Устройство для вычисления функций (4) и (5), которые в общем случае. могут быть. функциями произвольной переменной, а не только корнями квадратного уравнения, реализует трехтактный алгоритм работы.

В первом, подготовительном, такте в устройство вводятся признаки знаков Х и а, а также цифровые аналОги их значений Nx = 10 "/Х и

Йа = 10 >(0(, где и гд — целые чис- ла1 )к! и iai — абсолютные значения х и-; N и N - существенно положительные и целые числа.

15 Во втором такте устройство реализует возведение в квадрат с одновременным суммированием или вычитанием (в зависимости от знака a) значения N из цифрового аналога М„20 результата возведения к в квадрат.

В третьем такте из числа к Ф о (его цифровой аналог Мк Чо ) или х - а. (цифровой аналог Mx. -Na ) извлекается корень квадратный с одновРеменным вычитанием или сло е- жением сйк в счетчиках 6 и 5. Очевидно, что М вЂ” 10 о. X 2 . Реализацию приведенного "алгоритма обеспе чивают следующие узлы: генератор импульсов, блок запуска, формируюЗ0 щий интервал вычисления; делитель аргумента, обеспечивающий для Квад" ратора и других блоков необходимую дискретность поступающей информации;

:вычитающий счетчик 4 аргумента, регистрирующий процесс и окончание процесса отработки аргумента; суммирующий счетчик 5 результата, фикси40

I а выход через делитель аргумента— . к управляющему входу счетчика аргумента, информационный; вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу обнуления квадратора, введены первый .и второй счетчики результата, два блока.индикации знака, элемент- запрета, реверсивный счетчик, блок управления реверсивным счетчиком, первый вход .,которого подключен к шине установки знака параметра и к входу знака реверсивного счетчика, второй входк выходу реверсивного счетчика, первый и второй выходы соответственно к управляющему входу реверсивного счетчика и первому входу элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика,-счетный вход которого подключен к выходу двоичного умножителя, первый и второй входы реверсивнбго счетчика соединены соответственно с входом задания параметра и выходом счетчика аргумента, входы первого и второго счетчиков результата подклю чены к выходу делителя аргумента, выход второго счетчика результата со динен с его разрядными входами и с входом второго блока индикации знака, входы первого и второго блоков индикации знака подключены к уста- новочным шинам, выход элемента запрета соединен с входом остановки блока запуска

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 запуска, делитель

3 аргумента, счетчик 4 аргумента, счетчики 5, б результата, квадратор

7, двоичный умножитель 8, реверсив ный счетчик 9, блок 10 упраЬления реверсивным счетчиком, элемент ll запрета, блоки 12, 13 индикации зна ка, пусковая шина 14, шина 15 уСта-. .новки знака параметра, установочные шины 16, 17.

Исходное квадратное уравнение с(Z +b +С =О приводится к виду

2 с 2 +2р2+с 0; 5) где 1 - искомая неизвестная; 4 bo, Со

ЯР—, С вЂ”

2.9о . ao

Корни уравнения (1) равны:

2„= — p+fp -с, д) хх-- - Р; <з и могут рассматриваться как функ- ции переменной р:;:2 Ч,,(Р)) 2 = Яр), в этом случае с - параметр функций, В обычных обозначениях. Функции (2) и (3) записываются в виде: х = " X + Yx x -a (4)

I у *-Х- õxx-о (Б)

Аргумент X g параметр и - поло- жительные или отрицательные числа.рующий значение:того из корней заданного уравнения, знак которого всегда противоположен знаку Х (абсолютное ,значение этого корня всегда больше другого).; реверсивный счетчик б результата, фиксирующий значение другого корня заданного уравнения; квадратор 7, отрабатываюшдй кусочно-линейную Функцию, аппроксимирующую функцию квадрата аргумента в цифровых анало гах1 двоичный умножитель, определяющий масштаб информации, поступающей в счетчик 9, а также расширяющий функциональные возможности устройства; блок 12 индикацйи знака корня, вводимого по шине lб и неизменного в процессе работы; блок 13 индикации зйхака корня, абсолютное значение ко55 торого накапливается в счетчике б; блок 10 управления реверсивным счетчиком и элементом запрета; элемент запрета, согласующий работу ревер (!ивного счетчика и моменты эапирания блока 2 запуска при различных знаках параметра о функций (4) и (5), f

В первом подготовительном такте в счетчик 4.аргумента вводится значение й„ 10 к В(, в счетчик 9 — знаl чениейа - 10" a) и признак знака а; первый и второй входы реверсивного счетчика соединены соответственно с входом задания параметра и выходом счетчика аргумента, входы первого и второго счетчиков результата подключены к выходу делителя аргумента, выход второго счетчика результата соединен с его разрядными входами и с входом второго блока индикации знака, входы первого и второго блоков индикации знака подключены к установочным шинам, выход элемента запрета соепинен с входом остановки блока запуска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское .свидетельство СССР

Р 430383, кл. G 06 F 15/34, 1973.

2. Авторское свилетельство СССР

1487398, кл,G 06 G 7/20,1973(прототип).

7395 если а ппооллоожжииттееллььнноо, то счетчик" 9 включается на вычитание и наоборот.

При положительных 4п, блок 10 запирает элемент 11 запрета. Лри положитель- ных Х индикаторы 12 и 13 знака включаются в положение минус и наоборот. Коэффициент умножения двоичного умножителя 8 устанавлйвахется таким, чтобы обеспечить требуемый:масштаб квадратичной зависимости, Ло команде пуск открывается; блок 2 запуска и начинается второй такт работы устройства: импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход делителя 3 аргумента. и далее в счетчики

4, 5 и 6. Кроме того, импульсы с выхода блока 2 запуска через квадратор 7 поступают на вход двоичного :умножителя . 8, причем число импульсов линейно относительно Х

Подробно работа квадратора 7, а также расчет коэффициента умноже-» - 2(1 ния двоичного умножителя приведены в описании работы известного устройства (3) .

Если а. †.число отрицательное, то счетчик 9 работает на суммирова- 25 ние, и к моменту обнуления счетчика

4 в счетчике 9 накапливается число

Ny, + NoI, причем М = 10 о Х, а в счетчиках 5 и б накапливается число И4 . В этот же момент (в момент обнуления счетчика. 4) счетчик 9 переключается на вычитание, а квадратор 7 устанавлйвается в исходное со ложение.

В третьем такте работы устройства к моменту обнуления счетчика 9 в счетчики 5 и 6 поступает число импульсов, про4порциональное Гх А, что обуславливается свойством обратимости схемы устройства. Счетчик 5 всегда работает на суммирование, и к концу работы в нем накапливается число, представляющее значение . корня, знак которого всегда противоположен знаку Х. Абсолютное значение корня равно: 45

1й = о " l= „+ so It x +ioli, Знак корня указывается блоком 12 индикации. Счетчик 6 работает на вычитание и накапливает значение мень-M щего по абсолютной величине корня.

В.случае отрицательного а. счетчик б в течение третьего такта обнуля- ется, при этом он переключается на суммирование, а знак на блоке 13 55 индикации меняется на обратный. Абсолютное значение корня:

l4: I4O"" Vl:4O"х I xa+lo, -tt„

У

Если а имеет положительный знак,, Я то сЧетчик 9 после пуска схемы работает на вычитание, а элемент 11 закрыт. В процессе второго такта счетчик

9 обнуляется раньше счетчика 4, ,при этом сигналом с выхода блока 65

10 счетчик 9 переключается на суммирование, а элемент 11 открывается.

При обнулении счетчика 4 счетчик 9 вновь переключается на вычитание, и начинается третий такт, а в момент повторного обнуления счетчика 9 работа устройства заканчивается. К этому моменту в счетчике 5 накапливается абсолютное значение корня урав-. нения .ov=I4ov vI.х 44о"ххххх-4о, а в счетчике 6 абсолютное значен другого корня, и =)40".УЗ=N 40 44 у - о .

Знаки корней указываются блоками 12, 13 индикации.

Фррмула изобретения

Цифровое вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, блок запуска, квадратор и двоичный умножитель, управляющий вход блока запуска подключен к пусковой шине, а выход через делитель аргумента †к управляющему входу счетчика аргумента, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен к входуобнуления квадратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления корней квадратного уравнения, в устройство введены первый и второй счетчики результата, два блока индикации знака, элемен запрета, реверсивный счетчик, блок Управления реверсивным счетчиком, первый вход которого. подключен к шине установки знака параметра и "к входу знака реверсивного счетчика, второй вход — к выходу реверсивного счетчика, первый и второй выходы соответственно к управляющему входу реверсивного счетчика и йервому входу элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом-реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу двоичного умножителя, 739529

Эакаэ 2926/43 Тираж 751

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н.- Шелобанова

Редактор Т. Загребельная Техред.Л.Теслюк Корректор Т. Скворцова