Калькулятор "штурман-1"
Полезная модель относится к электронной вычислительной технике, а именно, калькуляторам, для решения стандартных навигационных задач, а также при расчетах по алгоритмам, сигнатура стандартных операций которых, расширена операционными символами sin, cos и и обратных к ним функций asin, acos преобразований. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности вычислений, возможность метрологического автосопровождения программного обеспечения процессорной обработки данных, позволяющего осуществить экспертизу реализуемого алгоритма обработки данных и реализовать, тем самым, функционирование информационно-вычислительной системы нового поколения. Технический результат достигается конструкцией калькулятора «Штурман-1», содержащего микропроцессорный блок, помещенный в корпус, имеющий верхнюю панель с размещенными на ней блоками операндов, результата вычислений, индикации погрешностей, сигнализаторов для блоков индикации погрешностей и блок истории операций и нижнюю панель с размещенными на ней цифровой клавиатурой, клавишами ввода операций, клавиши навигации, отличающегося тем, что нижняя панель дополнительно имеет четыре клавиши: унарных операций - функций sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos. Кроме того в микропроцессорный блок помимо математической параметризованной модели для анализа и синтеза соответствия поступивших данных и их процессорных аналогов занесены параметризованные модели функциональных sin, cos, и обратных к ним asin, acos преобразований.
Полезная модель относится к электронной вычислительной технике, а именно, калькуляторам, и может использоваться в информационно-измерительных системах, при математическом моделировании, в метрологии и т.д. при решении задач, связанных с обработкой данных в физическом эксперименте, при решении стандартных навигационных задач, а также при расчетах по алгоритмам, сигнатура стандартных операций которых, расширена операционными символами sin, cos и и обратных к ним функций asin, acos.
Известны многочисленные неспециализированные электронные калькуляторы, предназначенные для расчетов по алгоритмам, сигнатура операций которых состоит из совокупности арифметических операций и унарных операций, отвечающих sin, cos, и обратных им функциям - asin, acos.
Известна электронная клавишная вычислительная «машина (а. с. СССР №890401, 1981 г.), содержащая блок ввода и вывода, блок синхронизации, блок управления, арифметический блок, информационный регистр, счетчик, дешифратор, триггер, два конъюнктора и инвертор, которая обеспечивает ускорение ввода с клавиатуры чисел, содержащих несколько последовательных значащих нулей.
Известно также вычислительное устройство (а.с. СССР №1312593, 1987 г.), которое содержит клавишный блок ввода, входной дешифратор, регистр числа, числовой индикатор, знаковый индикатор, регистры хранения промежуточных результатов, коммутатор, сумматор, постоянные запоминающие устройства, переключатели, генераторы единиц и децимальных приставок, накопители и управляющий блок. В указанном устройстве с помощью клавишного блока ввода с цифровой и буквенной клавиатурами операнды вводятся вместе с единицами их измерения, а результат отображается блоком индикации с единицами его измерения.
Указанные технические решения не позволяют обеспечивать достоверность и метрологический контроль соответствия процессорных процедур обработки данных метрологическому сертификату вычислительных устройств при проведении расчетов по алгоритмам, сигнатура операций которых состоит из совокупности арифметических операций и унарных операций, отвечающих sin, cos и обратных им функциям - asin, acos, поскольку в этих вычислительных устройствах отсутствует параметризованная модель объекта для анализа.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является электронная клавишная вычислительная машина (Заявка на патент РФ Peг. №2004130118, 2004) - калькулятор «Интеллект», содержащий микропроцессорный блок с занесенной в него математической параметризованной модели для анализа и синтеза соответствия поступивших данных и их процессорных аналогов, помещенный в корпус, имеющий верхнюю панель с размещенными на ней блоками операндов, результата вычислений и дополнительных блоков - истории операций и сигнализаторы для блоков операндов и результата вычислений и нижнюю панель с размещенными на ней цифровой клавиатурой и клавишами навигации и ввода операций.
Указанное техническое решение не позволяет обеспечивать достоверность и метрологический контроль соответствия процессорных процедур обработки данных метрологическому сертификату вычислительных устройств при проведении расчетов по алгоритмам, сигнатура операций которых состоит из совокупности арифметических операций и унарных операций, отвечающих sin, cos и обратных им функциям - asin, acos, поскольку в этом вычислительном устройстве в параметризованной математической модели данных отсутствуют параметризованные математические модели функций sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos. И, следовательно, не обеспечивается ни возможность регистрации погрешности вычислений по алгоритмам, содержащим sin, cos, и обратные к ним функции asin, acos, ни возможность метрологического автосопровождения программного обеспечения.
Целью изобретения является повышение достоверности вычислений по алгоритмам, содержащим sin, cos и обратные к ним функции asin, acos.
Задачей, на решение которой направлена заявленная ПМ, является метрологическая экспертиза реализуемого алгоритма обработки данных.
Техническим результатом, обеспечивающим достижение цели и решение этой задачи, является наделение ПМ свойством метрологического автосопровождения программного обеспечения процессорной обработки данных.
Наделение заявленной ПМ свойством метрологического автосопровождения программного обеспечения определяет новизну вычислительной машины - калькулятора «Штурман-1», реализующего, тем самым, функционирование информационно-вычислительной системы нового поколения, и позволяющего осуществить экспертизу реализуемого алгоритма обработки данных и, соответственно, повысить достоверность вычислений по алгоритмам, содержащим sin, cos и обратные к ним функции asin, acos.
Особенностью заявленной ПМ является возможность одновременно визуально наблюдать на индикационной панели значения операндов и результат операции и их погрешности, а также результат и погрешность любой из унарных операций, sin, cos, и обратных к ним asin, acos расширенной сигнатуры калькулятора «Штурман-1». То есть - контролировать весь ход вычислений и вносить своевременные изменения.
Технический результат достигается конструкцией калькулятора «Штурман-1», содержащего микропроцессорный блок, помещенный в корпус, имеющий верхнюю панель с размещенными на ней блоками операндов и результата вычислений и нижнюю панель с размещенными на ней цифровой клавиатурой и клавишами ввода операций, сигнатура которых расширена знаками sin, cos и обратных к ним функций asin, acos, отличающегося тем, что в микропроцессорный блок помимо математической параметризованной модели для анализа и синтеза соответствия поступивших данных и их процессорных аналогов занесены параметризованные модели sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos.
Сущность предложенного калькулятора раскрыта на фиг.1.
Калькулятор состоит из: верхней панели корпуса 1, на которой размещены блоки номинала операндов 2 и 3, блок результата 4, блок истории операций 5 для переходов по списку проведенных операций, в частности, возвратов на предыдущие шаги вычисления, блоки индикации 6 и 7 погрешностей операндов 2 и 3, блок индикации погрешности результата 8, блок сигнализаторов 9, и нижней панели корпуса 1, на которой размещены четыре клавиши унарных операций (тригонометрических) функций 10 (sin), 11 (cos), 12 (asin), 13 (acos), цифровая
клавиатура 14, клавиши ввода операций 15, клавиши навигации 16 и клавиши завершения вычислений 17.
Калькулятор предусматривает два режима работы - с точными и приближенными данными, По умолчанию задается режим работы с приближенными данными, что отвечает инициированным сигнализаторам 9. Переключение с основного режима работы на дополнительный осуществляется правой верхней клавишей навигации 16 и подтверждается выключением сигнализаторов 9.
Пользователь вводит операнд 2 и его погрешность с помощью клавиатуры 14 и нижней правой клавиши навигации 16. Инициация ввода погрешности операнда осуществляется нажатием соответствующего операнду сигнализатора 9. При этом, если он не задает исходную погрешность, то исходная погрешность считается как половина последнего введенного разряда значения операнда 2, а если пользователь вводит свои данные по погрешности, то операнд 2 преобразуется согласно введенной информации по погрешности к внутреннему формату вычислительного устройства (калькулятора).
Возможны следующие варианты завершения ввода операнда 2.
- введением знака унарной операции (sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos). В этом случае после проведения соответствующих семантических действий, введенная унарная операция отображается в блоке истории операций 5, а результат унарной операции замещает операнд 2. Погрешность семантических действий данной унарной операции отображается в блоке индикации погрешности 6;
- введением знака арифметической операции, клавиши 15, инициирующей вслед за семантическими действиями введение операнда 3. Погрешность введенного операнда 2 отображается в блоке индикации погрешности 6. Введенная арифметическая операция отображается в блоке истории операций 5 и становится текущей;
- нажатием клавиши 17, инициирующей следующие семантические действия: текущей операции придается значение завершения вычислений; результат вычислений отображается в блоках индикации результата 4 и его погрешности 8; инициируется доступ к истории операций 5.
Ввод операнда 3 аналогичен вводу операнда 2 и отличается лишь блоками индикации результатов семантических действий.
Особенности завершения ввода операнда 3.
- для введения знака унарной операции (sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos). Особенности этого варианта завершения ввода операнда 3 касаются только областей отображения результатов семантических действий. Введенная унарная операция отображается в первом свободном поле блока истории операций 5, а результат унарной операции замещает операнд 3. Погрешность семантических действий данной унарной операции отображается в блоке индикации погрешности 7;
- для введения знака арифметической операции, клавиши 15, инициирующей выполнение семантических действий, определяемых текущей операцией: - текущий результат вычислений отображается в блоках индикации результата 4 и его погрешности 8; дублируется в блоках индикации операнда 2 и погрешности текущего значения операнда 2 в блоке 6; - введенная арифметическая операция отображается в блоке истории операций 5 и становится текущей; - инициируется введение операнда 3.
- для нажатия клавиши 17, инициирующей следующие семантические действия: - результат семантических действий по текущей бинарной операции отображается в блоках индикации результата 4 и его погрешности 8;
- текущей операции придается значение завершения вычислений; - инициируется доступ к истории операций 5.
Для навигации по истории операций используется левая часть клавиш навигации 16.
При вводе данных и операционных арифметических и унарных символов производится настройка прототипов и осуществляются семантические действия с их текущими версиями.
Результат семантических действий, фиксируемый в микропроцессорном устройстве, обеспечивает заявленный технический результат.
Блоки индикации ошибок 6 и 7 для операндов 2 и 3 формируются после завершения ввода этих ошибок, либо после завершения ввода операндов 2 и 3.
Для основного режима работы погрешность индицируется для каждого введенного операнда и для результата.
Таким образом, происходит индикация помимо номинала результата - его ошибки, причем, выдаваемые на индикацию цифры являются «верными».
Диапазон изменения операндов (диапазон сертификации) выполнен адекватному диапазону изменения операндов в стандартных задачах навигации.
Применение предложенного калькулятора позволило впервые обеспечить метрологическую сертификацию процессорных вычислительных устройств, используемых для решения стандартных задач навигации.
Калькулятор «Штурман-1» реализован на отечественной базе микропроцессорных устройств и не требует больших материальных затрат и специальных технологий для его производства.
1. Калькулятор, содержащий микропроцессорный блок, помещенный в корпус, имеющий верхнюю панель с размещенными на ней блоками операндов, результата вычислений, индикации погрешностей, сигнализаторов для блоков индикации погрешностей и блок истории операций и нижнюю панель с размещенными на ней цифровой клавиатурой, клавишами ввода операций, клавиши навигации, отличающийся тем, что нижняя панель дополнительно имеет четыре клавиши: унарных операций - функций sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos.
2. Калькулятор по п.1, отличающийся тем, что в микропроцессорный блок помимо математической параметризованной модели для анализа и синтеза соответствия поступивших данных и их процессорных аналогов занесены параметризованные математические модели sin, cos, и обратных к ним функций asin, acos.
