Вычислительное устройство

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных ЭВМ для решения задач стабилизации платформ, навигации и др. Цель изобретения состоит в упрощении при выполнении операции вращения вектора вокруг различных координатных осей. Устройство содержит сдвиговые регистры 1-5, коммутирующие блоки 6-8, коммутаторы 9-11, сумматоры-вычитатели 12-15, блок управления 16 с соответствующими связями. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИК

„„SU, 15221

А1

Сц1) 4 G 06 F 7/544

IGEGON

ПАТЕИПБ- ТЕХ

E::. iÁÁßÎ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР

f (21 ); 43851 25/24-24 (22) 29.02,88 (46) 15.11.89. Бил. М 42 (71) Мурманское высшее инженерное морское училище им.Ленинского комсомола (72) Б.К.Орлов, М.M.Ñîêoëîâ и Л.В.Трошков (53) 681.325 (t)88.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 959071, кл. 6 06 F 7/544, 1982, Парини Д. Система ".ДИВИК" для решения сложных навигационных задач.

Электроника, 1966, 8, с ° 30-38.

: (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных ЭВМ для решения задач стабилизации платформ, нави" гации и др. Цель изобретения состоит в упрощении при выполнении операВ ции вращения вектора вокруг различных координатных осей. Устройство содержит сдвиговые регистры 1-5, коммутирующие блоки 6-8, коммутаторы

9-11, сумматоры-вычитатели 12-15, блок 16 управления с соответствующими связями. 2 ил.

15221 96

0 0

0 соз 0 — sin 8

0 sin 9 соз9 х к (4) 30

sing cos В 0

z (2) 0 1 вокруг оси у

cos 9

0 sin

55 (3) 0 cos

Е = s,rctS у /х вокруг оси х

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных ЭВИ для решения задач ста5 билизации платформ, навигации и др.

Цель изобретения — упрощение при выполнении операции вращения вектора вокруг координатных осей.

На фиг.1 представлена структурная схема вычислительного устройства; на фнг.2 — структурная схема блока управления.

Устройство (фиг.1 ) содержит с первого по пятый сдвиговые регистры 15

1-5, коммутирующие блоки 6-8, коммутаторы 9-11,- сумматоры-вычитатели

12-15, блок )b управления, выходы

17-20 устройства, выходы 21-27 блока управления, входы 28-31 блока уп- 20 равления.

Блок управления (фиг.2) содержит генератор 32 тактовых импульсов, двоичный счетчик 33, первый блок 34 памяти, второй блок 35 памяти, ре-., 25 гистр 36 и дешифратор 37.

Работу устройства можно описать следующим итерационным алгоритмом

-! х;+, х, — у, 2 (1)

-1

= . = ; + 1,Ki2 где (. . = =sign 6, — оператор направления вращения 35 („ = const — оператор растяжения вектора.

Устройство работает следующим образом.

Для пространственного поворота 40 вектора (х,,у,z, ) выполняются преобразования (2) — (4) в последовательности операций вращения вектора вокруг оси oz х соз9- зхп9 0 в различной последовательности. Координаты х, уд, z угла поворота значения угловой постоянной 4 находятся в регистрах 1-5 соответственно.

По команде из устройства управления, поступающей по выходу 23, коммутатор 9 подключает выход каммутатора блока 7 ко второму входу сумматоравычитателя 12, коммутатор 10 подключает выход коммутирующего блока 6 к второму входу сумматора-вычитателя 13, коммутатор 11 подключает выход коммутирующего блока 8 к входу сумматоравычитателя 14.

Вычисления а i+1-Й итерации выполняются следукщим образом.

На сумматоре-вычитателе 12 с учетом значения оператора производится вычитание из координаты х; величины у; 2, получаемой Ha KoMMyTapyloщем блоке 7. Очередное приближение х, „ х, - (y,2 записывается в регистр l, На сумматоре-вычитателе 13 с учетом значения оператора 1 произ-

1 водится суммирование значения у с

-1 величиной х,2, получаемой на коммутирующем блоке 6. Очередное приближение у, +, у, +, х;2 записывается в

1 регистр 2. На сумматоре-вычитателе

14 с учетом значения оператора .! производится суммирование значения

z. с величиной z; 2, получаемой на коммутирующем блоке 8. Очередное приближение z +,. =. z, +, z-2 записывается в регистр 3.. На сумматоре-вы" читателе 15 производится вычитание с учетом знака ; из координаты 6 ;. хранимой в регистре 4, величины р(; поступающей из регистра 5. Очередное приближение 9;„ = 9; - (;о(; записывается в регистр 4. Значения оператора . c выхода знакового разряда сумматора-вычитателя 15 по входу 28 поступают в устройство управления на дешифратор 37 када операции. При выполнении операции обратного преобразования х )х + у (5) 5 е = z +хт о о

1522 у = yî

6 = arctic xо zî уо + Зо (7) х = хо

I х,+ ;х,2

В у, — ; г ; ° 2

z, + (;y, 2

0 - м; х„, + (z;2

+ у;2 — (.,x;2

- ;м; у 1+, 25 х;,=х; у, + = у1

z + = z1 (9) z,+, О;„ (8) e;« =

В = arctg к,/уо !О вычислительное устройство работает аналогичным образом с той разницей, что значение (, получается как функция знака координаты у;, значение которой снимается в блок управления с с выхода знакового разряда суммяторавычитателя 13 Ilo входу 30.

Аналогично описанному выполняется л Итерация (n — разрядность операндов) .

Преобразование (3) выполняется по алгоритму

Координаты х, у, z находятся в регистрах 1-3 соответственно.

Координата 8о„заносится в регистр 4.

По команде из устройства управления, поступающей по выходу 23 коммутатор

9 подключает выход коммутирующего блока 6 к второму входу сумматоравычитателя l 2,,коммутатор 10 подклю-.. чает выход коммутирующего блока 7 к 40 втброму входу сумматора-вычитателя

13, коммутатор ll подключает выход коммутирующего блока 6 к второму входу сумматора-вычитателя 14, Вычисления i+1 -й итерации выпол- 45 няются следующим образом.

На сумматоре-вычитателе 12 с учетом значения оператора ; производится суммирование координаты х„ с величиной х",2, полученной на ком" мутирукяцем блоке 8. Очередное приближение х,+, х; + ;х;2 эаписьг. вается в регистр 1. На сумматоре-вычи" тателе 13 с учетом значения оператора ; пр ъизводится суммирование зна"

-t чения у„ с величиной у; 2, получаемой на коммутирующем блоке 7. Оче-1 редкое приближение у « = у, + у; 2 записывается в регистр 2. На суммато196 6 ре-вычитателе 14 с учетом значения оператора производится вычитание из координаты z; величины x 2, получаемой на коммутирующем блоке 6 °

Очередное приближение z;+, = к; — g х,2 записывается в регистр 3.

Координата e;i1 вычисляется (сводится к нулю) таким же образом, как и при повороте вектора вокруг оси oz. При выполнении операций (6) вычислительное устройство работает аналогичным образом с той разницей,что значение

1, ; получается как функция знака коор" динаты х„, значение которой снимается в блок управления с выхода знакового разряда сумматора-вычитателя 12 по входу 31.

Аналогично описанному выполняется и итераций. Преобразование (4) выполняется по алгоритму

Координаты х, у, z находятся в регистрах 1-3 соответственно, Координата 0 „ заносится в регистр 4. 3 о команде из устройства управления, поступающей по выходу 23, коммутатор 9 подключает выход коммутирующего блока 6 к второму входу сумматора-вычитателя 12, коммутатор 10 подключает выход коммутирующего блока 8 к второму входу сумматора-вычитателя 13, коммутатор 11 подключает выход йоммути-. рукяцего блока 7 к второму входу сумматора-вычитателя 14.

Вычисление i+1-й итерации выполняется следующим образом.

На сумматоре-вычитателе 12 с учетом значения оператора ° производит-! ся суммирование координаты х; с вел личиной х; 2 получаемой на коммутирующем блоке 6. Очередное приближение х;+, = х, + g, х;-2" записывается в регистр 1. На сумматоре-вычита- . теле 13 с учетом значения операто ра (производится вычитание,иэ координаты у величины z; 2, получаемой на коммутирующем блоке 8.

Очередное приближение у;+, у; —, z.; 2 записывается в регистр 2.

На сумматоре-вычитателе 14 с учетом значения оператора 1 производится

15221 96 суммирование значения к с величиной 1 у:, 2, получаемой на коммутирующем блоке 7. Очередное приближение — 1

z;, = z; Cу 2 записывается в рел 5 гистр 3. Координата „ +< вычисляется (сводится к нулю) таким же образом, как и при повороте вектора вокруг осей oz или оу, При выполнении операций (7) вычислительное устройство работает аналогичным образом с той разницей, что значение „ получается как функция знака координаты z значение которой снимается в блок управления с выхода знакового разряда сумматора-вычитателя 14 по входу 29.

Аналогичным образом выполняются и итераций.

Для формирования сигналов управления в зависимости от кода операций, значение которого заносится в регистр

36, на входы 28-31 дешифратора 37 подаются значения знакового разряда операндов 9;, z,, у;, х, соответственно, а также значение оператора ° 25

i из блока 35 памяти. В зависимости от кода выполняемой операции с выходов 24-27 дешнфратора выдаются сигналы управления сумматорами-вычитателями 12-15 соответственно, Значения угловых постоянных по выходу

22 заносятся в регистр 5 из блока 34 памяти. Генератор 32 служит для выдачи импульсов с частотой выполнения шагов вычислений. Эти импульсы пересчитываются счетчиком 33, который выдает на выход 21 код номера итерации i, поступающий на управляющие входы коммутирующих блоков 6 — 8.

Координаты х, у, z вектора, повернутого в пространстве вокруг осей у, х, а также значения угла 8 прн выполнении обратных преобраэова» ний могут выдаваться из устройства при выполнении последней итерации последовательным кодом по выходам

17-20 устройства соответственно или после окончания вычислений параллельным кодом из регистров 1-4. Порядок поворота вектора (хо, у, z ) вокруг осей oz, оу, ох может быть произ воль ным, Ф о р м Y л а и з о б р е т е н и.я 55

Вычислительное устройство, содержащее с первого по четвертый сдвиговые регистры, первый и второй коммутирующие блоки, с первого по третий сумматоры-вычитатели, причем выход первого сдвигового регистра сое.— динен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом того же сдвигового регистра и является первым выходом уст-, ройства, выход и вход второго сдвигового регистра подключены соответственно к первым входу и выходу второго сумматора-вычитателя, выход которого является вторым выходом устройства, выход и вход третьего сдвигового регистра соединены соответственно с первым входом и выходом третьего сумматора-вычитателя, выход которого явля;ется третьим выходом устройства, выIõop четвертого сдвигового регистра соединен с вторым входом третьего сумматора-вычитателя, разрядные выходы первого и второго сдвиговых регистров соединены с информационными входами первого и второго коммутирующих блоков соответственно, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения при выполнении операции. вращения вектора вокруг координатных осей, в него введены пятый сдвиговый регистр, четвертый сумматор-вычитатель, третий коммутирующий блок, первый, второй и третий коммутаторы и блок управления, содержащий двоичный счетчик, регистр, дешифратор, два блока памяти и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом двоичного счетчика, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго и третьего коммутирующих блоков-и с входами первого и второго блоков памяти, выходы которых подключены к входу четвертого сдвигового регистра и первому входу дешифратора соответственно, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены со знаковвг. ми выходами соответственно третьего, второго, четвертого и первого сумматоров-вычитателей, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами с первого по четвертый дешифратора, шестой вход котррого соединен с выходом регистра, подключенного к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, вход и выход пятого сдвигового регистра соединены соответственно с выходом и первым входом четвертого сумматоравычитателя, выход которого является

Составитель Б.Орлов

Редактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич Корректор М. Васильева

Заказ 6963/45 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

9 ) 5221 четвертым выходом устройства, разрядные выходы пятого сдвигов о го ре гис тра соединены с информационными входами третьего коммутирующего блока, выход первого коммутирующего блока соединен с первыми информационными входами первого, второго и третье-, го коммутаторов, вторые и третьи инМ

РУ

М

96

1О формационные входы которых подключены к одноименным выходам соответственно второго и третьего коммутирующих блоков, выходы первого, второго н третьего коммутаторов соединены с вторыми входами соответственно первого, четвертого и второго сумматоров-вычитателей.