Устройство для вычисления модуля комплексного числа

 

Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет вычислить модуль комплексного числа в последовательном коде в двоично-десятичной системе счисления по приближенной формуле (a + 112b, b + 112a, a b, М. где а и b - абсолютные величины действительной и мнимой составляющих комплексного числа. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит регистры 1 и 2, принимающие операнды А и В и задающие последовательность их разрядов, счетчик 3 и элемент И-НЕ 15, формирующие управляющие сигналы, триггеры 9 и 11, сумматор 7 и элементы И 16, 17, вычисляющие последовательный код величины А/2, триггеры 10 и 12, сумматор 8 и элементы И 18, 19, вычисляющие последовательный код величины В/2, сумматор 4 и триггеры 13 и 14, вычисляющие и запоминающие знак разности кодов А и В, двоично-десятичные сумматоры 5 и 6, выполняющие сложение А + В/2 и В + А/2 соответственно, и коммутатор 20, выбирающий из полученных сумм правильную в соответствии со знаком разности 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 06 F 7/552

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

Ь+112а, а Ь, Hg (Я (л) .фь

1 (21) 4817861/24 (22) 23.04.90 (46) 07.08.92. Бюл. N 29 ((71) Одесский политехнический институт (72) A,В,Дрозд, Е,Л,Полин, К,Г.Сотова и

Ю.B.Äðoçä (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1193662, кл. G 06 F 7/552, 1984, Авторское свидетельство СССР ,N 1508206, кл. G-06 F 7/552, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ MQДУЛ Я КОМПЛ Е КСН О ГО Ч И СЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет вычислить модуль комплексного числа в последовательном коде в двоично-десятичной системе счисления по приближенной формуле а+112Ь, а > Ь

М=

„„Я2 „„1753472 А1 где а и Ь вЂ” абсолютные величины действительной и мнимой составляющих комплекс. ного числа, Цель изобретения — упрощение устройства. Устройство содержит регистры

1 и 2, принимающие операнды А и В и задающие последовательность их разрядов, счетчик 3 и элемент И-HE 15, формирующие управляющие сигналы, триггеры 9 и 11, сум- матор 7 и элементы И 16, 17, вычисляющие последовательный код величины А/2, триггеры 10 и 12, сумматор 8 и элементы И 18, 19, вычисляющие последовательный код величины В/2, сумматор 4 и триггеры 13 и 14, вычисляющие и запоминающие знак разности кодов А и В, двоично-десятичные сумматоры 5 и 6, выполняющие сложение А+ В/2 и В + А/2 соответственно, и коммутатор 20, выбирающий из полученных сумм правильную в соответствии со знаком разности, 3 ил.

1753472

15

50

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в арифметических блоках обработки комплексных чисел в последовательном коде, Известно устройство для вычисления модуля комплексного числа; содержащее регистры, сумматоры, коммутатор и элементы контроля, Недостатком устройства являются большие затраты оборудования.

Известно устройство для вычисления модуля комплексного числа, содержащее первый, второй и третий сумматоры, первый и второй мультиплексоры, первый и второй сумматоры по модулю два, сумматор по модулю три, блок свертки по модулю три, первую и вторую группы сумматоров (четвертый и пятый сумматоры) из М - 1 сумматоров в каждой группе, где M — количество тетрад двоично-десятичного кода действительной и мнимой части комплексного числа, причем входы информациОнных разрядов действительной и мнимой частей числа устройства соединены соответственно с входами первого слагаемого и с инверсным входом второго слагаемого -первого сумматора, вход информационных разрядов мнимой части числа устройства соединен с входом первого слагаемого второго сумматора, выход которого соединен с первым информационным входом- первого мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора, вход первого слагаемого которого соединен с входом информационных разрядов действительной части числа устройства, информационный и контрольный разряды которого соединены соответственно с выходом первого мультиплексора и с выходом блока свертки по модулю три, входы контрольных разрядов действительной и мнимой частей числа устройства соединены соответственно с входами первого и второго слагаемых сумматора по модулю три, выходы разрядов которого саединены соответственно с выходами первых слагаемых первого и второго сумматоров по модулю два, входы вторых слагаемых которых объединены и соединены с управляющими входами первого и второго мультиплексоров и с выходом знакового разряда первого сумматора, входы младших информационных разрядов мнимой и действительной частей числа устройства соединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго мультиплексора, выходы первого и второго мультиплексоров первого и второго сумматоров по модулю два соединены соответственно с входами блока свертки по модулю три, входы первого, второго, третьего и четвертого информационных разрядов М-,й (старшей) тетрады второго слагаемого второго сумматора соединены соответственно с входами второго, третьего, четвертого информационных разрядов M-й тетрады действительной части числа устройства и с входом нулевого потенциала устройства, входы первого, второго, третьего и четвертого разрядов M-й тетрады второго слагаемого третьего сумматора соединены соответственно с входами второго, третьего, четвертого информационных разрядов

M-й тетрады мнимой части числа устройства и с входом нулевого потенциала устройства, входы второго, третьего и четвертого информационных разрядов К-й тетрады действительной части числа устройства соединены соответственно с входами первого, второго, третьего разрядов слагаемого К-го сумматора первой группы (К = 1, М - 1), вход первого слагаемого младшего информационного разряда (К + 1)-й тетрады действительной части числа устройства соединен с входами первого и третьего разрядов второго слагаемого К-го сумматора первой группы, входы второго, третьего и четвертого информационных разрядов К-й тетрады мнимой части числа устройства соединены соответственно с входами первого, второго и третьего разрядов первого слагаемого К-ro сумматора второй группы, вход первого информационного разряда (К + 1)-й тетрады мнимой части числа устройства соединен с входами первого и третьего разрядов второго слагаемого К-ro сумматора второй группы, вход четвертого разряда первого слагаемого и входы второго и четвертого разрядов второго слагаемого, а также вход переноса каждого сумматора первой и второй групп соединены с входом нулевого потенциала устройства. входы разрядов К-го сумматора первой группы соединены с входами соответствующих разрядов К-й тетрады второго слагаемого второго сумматора, выходы разрядов К-го сумматора второй группы соединены с входами соответствующих разрядов

К-й тетрадМ второго слагаемого третьего сумматора.

Недостатком устройства являются большие затраты оборудования.

Целью изобретения является упрощение устройства, Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее с первого по пятый сумматоры и коммутатор, выходы второго и третьего сумматоров соединены с первым и вторым информационными входами коммутатора, выход которого является выходом устройства, вход первого слагаемого треть1753472. соединены с входами первого слагаемого и 50 инверсными входами второго слагаемого первого сумматора соответственно, вход переноса которого соединен с выходом пятого триггера, а выход переноса — с информационными входами пятого и шестого 55 триггеров, синхровход шестого триггера со единен с выходом четвертого разряда счетчика, а выход соединен с управляющим входом коммутатора, выходы пятых разрядов первого и второго регистров соединены его сумматора соединен с выходом суммы пятого сумматора, вход второго слагаемого второго сумматора подключен к выходу суммы четвертого сумматора, введены первый и второй регистры, счетчик, с первого по шестой триггеры, элемент И-НЕ и с первого по четвертый элементы И, причем тактовый вход устройства соединен со счетным входом счетчика, синхровходами первого и второго регистров, третьего, четвертого и пятого триггеров, второго и третьего сумматоров, вход начальной установки устройства подключен к входам сброса первого, второго, третьего и четвертого триггеров счетчика, первого и второго регистров, второго и третьего сумматоров и входу установки пятого триггера, информационные входы перваго и второго регистров являются входами первого и второго операндов устройства и подключены к информационным входам первого и второго триггеров соответственно, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и четвертого элементов И, вторые инверсные входы которых объединены между собой, с первым входом элемента И-НЕ, первыми синхровходами второго и третьего сумматоров и подключены к выходу первого разряда счетчика, выходы первого и четвертого элементов И соединены с входами первого слагаемого четвертого и пятого сумматоров, входы второго слагаемого которых подключены к выходам второго и третьего элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами четвертых разрядов первого и второго регистров, а вторые входы объединены и подключены к выходу элемента И-НЕ, второй вход которого объединен с вторыми синхроаходами аторого и третьего сумматоров, синхровходами первого и второго триггеров и подключен к выходу второго разряда счетчика, выходы переноса четвертого и пятого сумматоров соединены с информационными входами третьего и четвертого триггеров соответственно, выходы которых соединены с входами переноса четвертого и. пятого сумматоров соответственно, выходы первых разрядов первого и второго регистров

40 с входом второго слагаемого третьего сумматора и входом первого слагаемого второго сумматора соответственно, На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — схема сумматора.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 регистры, счетчик 3, первый — пятый сумматоры 4 — 8, первый — шестой триггеры 9 — 14, элемент И-НЕ 15, первый — четвертый элементы И 16 — 19 и коммутатор 20, причем. вход первого слагаемого третьего сумматора 6 соединен с выходом суммы пятого сумматора 8, а вход второго сумматора 5 соединен с выходом суммй четвертого сумматора 7, выходы второго 5 и третьего 6 сумматоров подключены к первому и второму информационным входам коммутатора

20, выход которого является выходом устройства, вход начальной установки устройства подключен к входам сброса первого 1 и второго 2 регистров, первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 триггеров, второго 5 и третьего 6 сумматоров и входу установки пятого триггера 13, тактовый вход устройства соединен со счетным входом счетчика 3, синхровходами первого 1 и второго 2 регистров, третьего 11, четвертого 12 и пятого 13 триггеров, второго 5 и третьего

6 сумматоров, информационные входы первого 1 и второго 2 регистров являются входами первого и второго операндов устройства и подключены к информационным входам первого 9 и второго 10 триггеров соответственно, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого 16 и четвертого 19 элементов

И соответственно, вторые инверсные входы которых объединены между собой и первым входом элемента И-НЕ 15, а также первыми синхровходами второго 5 и третьего 6 сумматоров и подключены к первому выходу счетчика 3, а выходы первого и четвертого элементов И 16 и 19 соединены соответственно с входами первого слагаемого четвертого 7 и пятого 8 сумматоров, входы второго слагаемого которых подключены соответственно к выходам второго 17 и третьего 18 элементов И, первые входы которых соединены соответственно с четвертыми выходами первого 1 и второго 2 регистров, а вторые входы объединены между собой и соединены с выходом элемента И-HE 15, второй вход которого объединен с вторыми синхровходами второго 5 и третьего 6 сумматоров и синхровходами первого 9 и второго 10 триггеров и подключен к второму выходу счетчика 3, выходы переноса четвертого 7 и

1753472 пятого 8 сумматоров соединены соответственно с информационными входами третьего 11 и четвертого 12 триггеров, выходы которых соединены соответственно с выхо дами переноса четвертого 7 и пятого 8 сумматоров, выходы первого 1 и второго 2 регистров соединены соответственно с входами первого слагаемого и инверсным входом второго слагаемого первого сумматора

4, вход переноса которого соединен с выходом пятого триггера 13, а выход переноса подключен к информационным входам пятого 13 и шестого 14 триггеров, синхровходы шестого триггера 14 соединены с четвертым выходом счетчика 3, а выход соединен с управляющим входом коммутатора 20, пятый выход первого регистра 1 соединен с входом второго слагаемого третьего сумматора 6, а пятый выход регистра 2 соединен с входом первого слагаемого второго сумматора 5.

Устройство работает следующим образом

В начальный момен времени на вход начальной установки устройства поступает импульс НУ, сбрасывающий в нулевое состояние триггеры 9 — 12, регистры 1 и 2, счетчик 3, а также устанавливающий в исходное состояние сумматоры 5 и 6 и в единичное состояние триггер 13. На тактовый вход устройства поступают синхроимпульсы типа меандр ТИ, тактирующие работу устройства. Они подаются на синхровходы триггеров

11 — 13, регистров 1 и 2, счетный вход счетчика 3, синхровходы сумматоров 5 и 6, На входы операндов устройства поступают последовательно разряды мантисс прямых кодов (начиная с младших разрядов) составляющих А и В комплексного числа К=

= А + jB. На временных диаграммах показаны две тетрады разрядов операндов, пронумерованные от 1 до 4 разряды первой тетрады и от 1 до 4 разряды второй. С первого, четвертого и пятого выходов регистров

1 и 2 снимается последовательность импульсов, показанная на временных диаграммах.

Счетчик 3 формирует последовательность сигналов, которая также показана на временных диаграммах, В триггеры 9 и 10 заносится сигнал по заднему фронту второго выхода счетчика, На второй инверсный вход первого элемента И 16 и первый инверсный вход четвертого элемента И 19 поступает значение первого разряда второй тетрады и еигнал с первого выхода счетчика. На их выходах получается последовательный код 0101 или 0000 чисел "пять" или "ноль" для единичного и нулевого значений первого разряда следующей тетрады, 5

40 разряда счетчика, а на их вторые синхровхо50

55 приближенное значение М модуля комплек15

На элементе И-КЕ 15 формируется сигнал, принимающий нулевое значение в четвертых разрядах тетрады, последовательности разрядов, снимаемых с четвертых выходов первого 1 и второго 2 регистров, На втором 17 и третьем 18 элементах И выполняется перемножение этих последовательностей на сиг- . нал с выхода элемента И-НЕ 15. Таким образом формируется последовательность разрядов операндов с обнуленными четвертыми разрядами тетрад. Их сложение производится с кодами 0101 или 0000 с выходов первого 16 и четвертого 19 элементов И. Эти коды поступают на входы первого слагаемого четвертого 7 и пятого 8 сумматоров, На входы второго слагаемого этих сумматоров поступают сигналы с выходов второго 17 и третьего 18 элементов И соответственно.

С первых выходов первого 1 и второго 2 регистров сигнал поступает на входы первого и инверсного второго слагаемого первого сумматора 4, выполняющего вычитание кодов А - Б в дополнительном коде с учетом переноса, задерживаемого на такт на триггере 13, единичное начальное значение которого обеспечивает добавление единицы младшего разряда, По окончании вычитания значение знака разности с выхода переноса сумматора 4 принимается в шестой триггер

14 по переднему фронту сигнала с четвертого выхода счетчика 3. Сумматоры 7 и 8 выполняют сложение кодов с учетом переносов, задерживаемых на такт на триггерах 11 и 12, и при этом определяют коды

А/2 и В/2 соответственно, На входы слагаемых А и В двоично-десятичных сумматоров

5 и 6 поступаЮт значения b и а/2 и а и Ь/2 соответственно, На синхровходы СИ сумматоров 5 и 6 поступает значение с первого ды С2 — значение с второго разряда счетчика.

При этом на выходе двоично-десятичного сумматора 5 вычисляется сумма Ь+ а/2, а на выходе двоично- десятичного сумматора 6— сумма а + Ь/2. Эти значения поступают на первый и второй информационные входы коммутатора 20. Сигнал с выхода шестого триггера 14 поступает на управляющий вход коммутатора 20. В зависимости от значения этого сигнала коммутатор 20 пропускает на выход результат сложения а + Ь/2, если Зн

= О, или результат Ь+ а/2, если Зн = 1..Таким образом на выходе устройства, подключенном к выходу коммутатора 20, определяется сного числа А = а1 + а2 по формуле а+ Ь/2, а > Ь, где а = 1 a> l;

М=

Ь+а/2,а b, b= !а21.

1753472

20 выходом устройства, вход первого слагаемого третьего сумматора соединен с выхо- 40 устройство содержит первый и второй реги- 45 стры, счетчик, с первого по шестой тригге-: синхровходами первого и второго регист- 50 ров, третьего, четвертого и пятого триггеВ качестве регистров 1 и 2 могут быть использованы микросхемы К155ИР1 или

К555ИР13, счетчик выполнен на микросхеме К555ИЕ7, триггеры 9-14 могут быть выполнены на микросхемах К155ТМ2 или

К555ТМ8, ТМ9,.в качестве сумматоров 4, 7 и

8 могут быть использованы микросхемы

К555ИМ5, коммутатор 20 выполнен на микросхеме К155КП11, двоично-десятичные сумматоры 5 и 6 (фиг. 3) содержит первый сумматор 21 и первый триггер 24, вычисляющие сумму операндов при условии отсутствия переносов в следующую тетраду, второй сумматор 22 и триггер 25, формирующие сумму операндов при условии наличия переносов в следующую тетраду, сумматор 23 по модулю два, формирующий для учета переноса с предыдущей тетрады последовательный код величины "шесть", регистры 28 и 29 и третий триггер 26, определяющий наличие переноса в следующую тетраду, элемент И 27, обеспечивающий учет переноса в следующей тетраде на сумматоре 21, и коммутатор 30, транслирующий последовательно на выход разряды тетрады искомой суммы чисел, По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет вычислять модуль комплексного числа в последовательном коде в двоично-десятичной системе счисления с меньшими затратами оборудования.

Формула изобретения

Устройство для вычисления модуля комплексного числа, содержащее с первого по пятый сумматоры и коммутатор, выход второго и третьего сумматоров соединены с первым и вторым информационными входами коммутатора, выход которого является дом суммы пятого сумматора, вход второго слагаемого второго сумматора подключен к выходу суммы четвертого сумматора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, ры, элемент И-НЕ и с первого по четвертый элементы И, причем тактовый вход устройства соединен со счетным входом счетчика, ров, второго и третьего сумматоров, вход

35 начальной установки устройства подключен к входам сброса первого, второго, третьего и четвертого триггеров, счетчика, первого и второго регистров, второго и третьего сумматоров и входу установки пятого триггера, информационные входы первого и второго регистров являются входами первого и второго операндов устройства и подключены к информационным входам первого и второго триггеров соответственно, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и четвертого элементов И, вторые инверсные входы которых объединены между собой, с первым входом элемента

И-НЕ, первыми синхровходами второго и третьего сумматоров и подключены к выходу первого разряда счетчика, выходы первого и четвертого элементов И соединены с входами первого слагаемого четвертого и пятого сумматоров, входы второго слагаемого которых подключены к выходам второro и третьего элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами четвертого разрядов первого и второго регистров, а вторые входы обьединены и подключены к выходу элемента И-НЕ. второй вход которого объединен с вторыми синхровходами второго и третьего сумматоров, синхровходами первого и второго триггеров и подключен к выходу второго разряда счетчика, выходы переноса четвертого и пятого сумматоров соединены с информационными входами третьего и четвертого триггеров соответственно, выходы которых соединены с входами переноса четвертого и пятого сумматоров соответственно, выходы первых разрядов первого и второго регистров соединены с входами первого слагаемого и инверсными входами второго слагаемого первого сумматора соответственно, вход переноса которого соединен с выходом пятого триггера, а выход переноса — с информационными входами пятого и шестого триггеров, синхровход шестого триггера соединен с выходом четвертого разряда счетчика, а выход соединен с управляющим входом коммутатора, выходы пятых разрядов первого и второго регистров соединены с входом второго слагаемого третьего сумматора и входом первого слагаемого втОрого сумматора соответственно, 1753472

Tff

В

8ык.1 эл. 1,2

Bbe.9 эл. 1,2

Sbe.5 эл. 1,2 йч. эл. 3

Вих,1 эл,З

Яых2зл.3

Яых.9эл,З

Вых,Рэл.9

3их.эл.5, 8,20 ах.5 эл, 7,8

Йю. эл. 9,70

Вь!х. эл, ф

8blf. эл. У

3 0"

/ 2 3 з а

Bbe. эл. 16,7Q

Bbn эл. 17,18 г з

Составитель А.Дрозд

Техред M.Моргентал

Корректор Л.Филь

Редактор И.Шмакова

Заказ 2769 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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