Цифровой функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ""748434

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистинеских

Республик (61) Дополнительное к:авт. свид-ву (22) Заявлено 01.1076 (21) 2408154/18-24 с присоединением- заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 1507.80. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 150780

1 (51)М. Кл 2

G 06 F 15/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и . открытий (53) УДК 681.327 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Л. Рейхенберг и Р.Я. Шевченко (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение при аппаратном вычислении квадратов тригонометрических или гиперболических синуса и косину-. са.

Известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий сумматоры, регистры сдвига, логические схемы, схемы анализа j1) .

Недостатком его является невозможность вычисления квадратов синуса и косинуса.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой функциональный преобразователь, содержащий сумматоры-вычитатели, регистры, блоки сдвига, блок памяти и блок управления, причем 20 первый выход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен со входом первого регистра, второй выход которого соединен с пер- 25 вым входОм первого блока сдвига, выход второго сумматора-вычитателя соединен со входом второго регистра, первый выход которого соединен с пер,вым входом второго блока сдвига, 30 выход третьего сумматора- вычитателя соединен со входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым входоМ четвертого сумматора-вычитателя, ко второму входу которого подсоединен первый выход третьего блока сдвига, а выход четвертого сумматора-вычитателя соедиНен с первым входом третьего сумма.ора-вычитателя, второй выход третьего регистра соединен с первым входом третьего блока сдвига, выход пятого сумматора-вычитателя соединен со входом четвертого регистра, первый выход которого соединен с первым входом пятого сумматора-вычитателя, на второй вход которого подсоединен выход блока памяти, выходы блока управления соединены со входами сдвига регистров, вторыми входами блоков сдвига и входом блока памяти f2j . устройство содержит, кроме того, коммутатор.

Недостатком его является невозможность вычисления синуса двойного аргумент а.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет возможности вычисления квадратов

748434 Р,„=Е„- 2 В„-О

,.g g. ji1 при О )rO

5 Чi) а J (-q „p>eJ(p J = .2,...,"+1.

"о=к () " 2.2 2 "+. О 2.2> О Ch>8 .п

Ы,=О Ю„<=4J>+Q, . 2.2= 0 2 2J „> 8,29

М =О, е ° =Z У. 221+o .0 2-.iin у 2 J о J+t J J -YJ J ф

z. — sh 28. и 2

9 =8,8 +,=8 - ), а.сф2.

„ „(+1 ори О.ЪО -1 при 9 (О

65 синуса и косинуса, а также синуса двойного аргумента.

Цель достигается тем, что цифровой функциональный преобразователь содержит седьмой и восьмой сумматоры-вычитатели и блок анализа знака, вход которого соединен со .вторым выходом четвертого регистра, а выход соединен с третьими входами третьего, пятого, шестого и седьмого сумматоров-вычитателей, второй выход второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитателя, выходы шестого и седьмого сумматоров-вычитателей соответственно соединены со вторыми входами первого и второго сумматоров-вычитателей, первые выходы первого и второго блоков сдвига соединены с первыми входами соответственно седьмого и шестого сумматоров-вычитателей, на вторые входы которых подсоединен второй выход третьего блока сдвига, вторые выходы первого и второго блоков сдвига соответственно соединены с первым и вторым входами восьмого сумматора-вычитателя, выход которого соединен со вторым входом третьего р5 сумматора-вычитателя.

Устройство представлено на чертеже. 1

Устройство содержит сумматоры вычитатели 1-8, регистры 9-12; блоки 13-15 сдвига, блок 16 памяти, 30 блок 17 анализа анака, блок 18 управления.

Сумматоры-вычитатели 1-8 выпол-. нены в виде одноразрядной комбинационной схемы. Регистры 9-12 явля ются обычными сдвигающими накопитель- . ными регистрами. Блоки 13-15 сдвига состоят, например, из двух сдвигающих регистров. Блок 16 памяти может бйт«ь« выполнен в виде одностороннего 40 запоминающего устройства с поразрядным считыванием каждым тактовым импульсом одновременно двух констант.

Блок 17 анализа знака может быть выполнен, например, в виде триггера 45 и элемента. И. Блок 18 управления может быть выполнен, например, в виде генератора тактовых импульсов, счетчиков, логических элементов. устройство работает следующим обра-50 зом.

В основу вычисления указанных тригонометрических или гиперболичесКНх.,ôóíêöHé положен принцип одновременного решения в итерационном процессе"системы разностно-итерационных соотношений. Алгоритм вычисления три, гонометрических указанных функций может быть представлен в виде следующей системы рекуррентных соотношений: бО ! = О., - 4 < Р„2 2 + О. 2-2" . () Бщ 1g

2 «28а26, Алгоритм вычисления укаэанных гиперболических функций может быть представлен в виде следующей системы рекуррентных соотношений:

Алгоритмы для вычисления тригонометрических или гиперболических функ-. ций различаются константами (arctg 2 и а r t h 2 соответственно) и знаками перед вторым членом третьего соотношения и перед вторым и четвертым членами пятого соотношения. Кроме того, коэффициент удлинения для тригонометрических функций равен К„= .П (1+2-21 ) 2 = 1,646759996, для гийерболических функций бравен К„ = П (1-2 )" 0,8297816.

Вычисления указанных функций в данном цифровом функциональном преобразователе осуществляются следующим. образом.

Первоначально в четвертый регистр

12 заносится значение аргумента 8, в первый регистр 9 заносится знаФе2 ние 1/К„, во второй и третий регистры 10 и 11 заносятся нулевые,значения.

В любой д-й итерации с выходов блока 18 управления выдается последовательность (серия) тактовых импульсов, которые сдвигают содержания блоков 13-15 сдвига, продвигают содержания этих блоков и регистров 9-12 и очередную константу из блока 16 на соответствующие входы сумматороввычитателей 1-8.

Результаты алгебраического суммирования в сумматорах-вычитателях

1-3 и 5 с выходов последних записываются младшими разрядами вперед в освобождающиеся при сдвиге стар - . шие разряды регистров 9-12 и продвигаются к их началу. После выполнения n+m тактов, где и — число разрядов аргумента, m = ()о9 п)число дополнительных защитных разрядов для компенсации погрешности усечения чисел при сдвиге, в регистрах 9-12 содержатся результаты )-Й итерации.

Общее число итерациЙ равно и+1.По знаку содержания четвертого регистра 12 в конце каждой итерации в блоке 17 анализа знака вырабатывается сигнал q определяющий на следующей итерации для тригонометрических функций при q = +1 сложение в сумма3 торах-вычитателях 1-3 и 7, вычитание в сумматорах-вычитателях 4-6 и 8, при о = -1 сложение в сумматорахвычитателях 1, 2, 5 и б, вычитание в сумматорах-вычитателях 3, 4, 7 и 8

Для гиперболических функций при

+1 в сумматорах-вычитателях

1-4, 6-8 выполняется сложение, в сумматоре-вычитателе 5 выполняется вычитание. При q = -1 в сумматорахвычитателях 1, 2, 4, 5 и 8 выполняется сложение, в сумматорах-вычитателях 3, 6 и 7 выполняется вычитание. Режим сложения-вычитания в сумматорах-вычитателях 4, 8 и б определяется сигналом, подаваемым на специальный вход этих сумматоров-вычитателей с блока 18 управления, в зависимости от.требуемой системы функций (на чертеже связи сумматоров-вы- читателей 4, 8 и 6 с блоком 18 для. упрощения не показаны). Этот сигнал в сумматоре-вычитателе б при вычислении гиперболических функций инвертирует подаваемый сигнал q .

В любой j-ой итерации содержание

Uj регистра 9 передается в блок 13 сдвига, с выходов которого на сумматоры-вычитатели 7 и 8 соответственно выдаются значения U 2 2 и Uj 2 .

Содержание w> регистра 10 передается в блок 14 сдвига, с выходов которого на сумматоры-вычитатели б и 8 соответственно выдаются значения

w< 2 21 и w> 2 . Содержание 2 регистра 11 передается в блок 15 сдвига, с выходов которого на сумматорывычитатели 4 и 6, 7 соответственно . . выдаются значения 2) . 2 и 2 2 2

Результаты суммирования-вычитания и сумматоре-вычитателе б (в зависимости от типа вычисляемых функций и значения цифры ц„) суммируются с содержанием U регистра 9 в сумматоревычитателе 1 и записываются в регистр

9. Аналогично записываются результаты суммирования-вычитания с выхода сумматора-вычитателя 7 через сумматор-вычитатель 2 в регистр 10, Вычитание или суммирование в сумматорах-вычитателях 4 и 8 выполняется в зависимости от типа вычисляемых функций. Результаты операций с выходов сумматоров-вычитателей 4 и 8 через сумматор-вычитатель 3 записываются в регистр 11. Из содержания

6„ регистра 12 в сумматоре-вычитателе 5 вычитается (или суммируется с ним) значение очередной константы

748434

arctg 2)(или arth 2" ) . Знак содер,жания 9 регистра 12 определяет значение очередной цифры q для управ3 ления режийом сложения-вычитания в сумматорах-вычитателях 3,5-7.

5 На следующей j+1 итерации вычисления производятся аналогичным образом.

После выполнения n+1 итераций содержание регистра 9 является квадра () том функции косинуса, содержание регистра 10 — квадратом функции синуса, содержание регистра 11 — синусом двойного аргумента (причем производится структурно сдвиг на один разряд влево от двоичной запятой). Содержание регистра 12 равно нулю.

Время вычисления указанных функций в тригонометрической системе равно в тактах Т = и +n(m+2)+ (m+2).

Время вычисления указанных функций в гиперболической системе несколько больше, так как необходимо повторять по два раза итерации с номерами 4, 13, К, (ЗК+1), Изобретение позволяет за один цикл вычисления одновременно вычислить квадраты синуса и косинуса за данного аргумента, а также синус двойного аргумента в тригонометрической или гиперболической системе.

30 Время вычисления даже одной из ука-. эанных функций значительно меньше времени вычисления традиционными способами в известных устройствах.

Формула изобретения

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий сумматоры-вычитатели, регистры, блоки сдвига, блок памяти и блок управления, причем первый вьход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которо45 го соединен со входом первого регистра, второй выход которого соединен с первым входом первого блока сдвига, выход второго сумматора-вычитателя соединен со входом второго регистра, первьй выход которого соединен с первым входом второго блока сдвига, выход третьего сумматора-вычитателя соединен со входом третьего регистра, первый выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора-вычитателя, ко второму входу которого подсоединен первый выход третьего блока сдвига, а выход четвертого сумматора-вычитателя соединен с первЫм входом тре60 тьего сумматора-вычитателя, второй. выход третьего регистра соединен с первый входом третьего блока сдвига, выход пятого сумматора-вычитателя соединен со входом четвертого регист65 ра, первый выход которого соединен 748434

ЦНИИПИ Заказ 4367/13 Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 с первым входом пятого сумматоравычитателя, на второй вход которого подсоединен выход блока памяти, выходы блока управления соединены со входами сдвига регистров, вторыми входами блоков сдвига и входом блока памяти, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности вычисления квадратов синуса и косинуса, а также синуса двойного аргумента он содержит седьмой и восьмой сумматоры-вычитатели и блок анализа знака, вход которого соединен со вторым выходом четвертого регистра, а выход соединен с третьими входами третьего, пятого, шестого, седьмого сумматоров-вычитателей, второй выход второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитателя, выходы шестого и седьмого сумматоров-вычитателей соответственно соединены со вторыми входами первого и второго сумматоров-вычитателей, первые выходы первого и второго блоков сдвига соединены с первыми входами соответственно седьмого и шестого сумматоров-вычитателей, на вторые входы которых подсоединен второй выход третьего блока сдвига, вторые выходы первого и второго блока сдвига соединены соответственно с первым и вторым входами восьмого сумматора-вычитателя, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора-вычитателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 234753, кл. С 06 Е 7/38, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 445042, кл. G 06 F 7/18, 03.01.73.