Цифровой функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>92273$ (61) Дополнительной к авт. свид-вув 748434 (22) Заявлено 149279 (21) 2728272/18-24 (31)М Кл з

G 06 F 7/548 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681. 3 (088.8) Опубликовано 230482. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 23 04 ° 82 (72) Автор изобретения

А.Л.Рейхенберг (71) заявитель выход третьего регистра соединен с первым входом третьего блока сдвига, выход пятого сумматора-вычитате5 ля соединен с входом четвертого регистра, первый выход которого соединен с первым входом пятого сумматоравычитателя, на второй вход которого подсоединен выход блока памяти, вход 0 блока анализа знака соединен с вторым выходом четвертого регистра, второй выход второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитателя, выходы шестого и седьмого сумматоров-вычитателей соответственно соединены с 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 соединены соответственно с первым и вторым входами восьмого сумматора-вычитателя„ выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора-вычитателя, выходы блока управления соответственно соединены

ЗО с входами сдвига регистров, вторыми

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение при аппаратной реализации операций вычисления тригонометрических функций.

По основному авт.св. 9 748434 известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий восемь сумматоров-вычитателей, четыре регистра, три блока сдвига, блок памяти, блок анализа знака и блок управления, причем первый выход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом первого регистра, второй выход которого соединен с первым входом первого блока сдвига, выход второго сумматора-вычитателя соединен с входом второго регистра, первый выход которого соединен с первым входом второго блока сдвига, выход третьего сумматора-вычитателя соединен с входом третьего регистра, первый выход кбторого соединен с первым входом четвертого сумматора-вычитателя, к второму входу которого под» соединен первый выход третьего блока сдвига, выход четвертого сумматоравычитателя соединен с первым входом третьего сумматора-вычитателя, второй (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

922733 входами блоков сдвига и входом блока памяти, выход блока анализа знака соединен с третьими входами третьего, пятого, шестого и седьмого сумматороввычитателей (1).

Недостатком этого функционального 5 преобразователя является ограниченный класс вычисляемых функций, поскольку он предназначен для вычисления квадратов синуса и косинуса, а также синуса двойного аргумента (т.е.«0 произведения синуса и косинуса).

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач эа счет возможности дополнительного вычисления синуса, косинуса и косинуса 15 двойного аргумента.

Поставленная цель, достигается тем, что в цифровой функциональный преобразователь дополнительно введены три сумматора-вычитателя, два регистра и два блока сдвига, причем первый выход пятого регистра,соединен с первым входом девятого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом пятого регистра, второй выход которого соединен.с первым входом четвертого блОка сдвига, первый выход шестого регистра соединен с первым входом десятого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом шестого регистра, вто- ЗО рой выход. которого соединен с первым входом пятого блока сдвига, выход которого соединен с вторым входом девятого сумматора-вычитателя, выход четвертого блока сдвига соеди- 35 нен с вторым входом десятого сумматора-вычитателя, третьи входы девятого и десятого сумматоров-вычитателей соединены с находом блока анализа знака, третьи выходы первого и вто- 40 рого регистров соединены с входами одиннадцатого сумматора-вычитателя, выходы .блока управления соединены соответственно с входами сдвига пятого и шестого регистров и вторы- 45 ми входами четвертого и пятого блоков сдвига.

Десятый сумматор вычитатель, шестой регистр и четвертый блок сдвига в совокупности с известными узлами обеспечивает формирование функции синуса. Девятый сумматор-вычитатель, пятый регистр и пятый блок сдвига в совокупности с известными узлами обесПечивают формирование функции косинуса. Одиннадцатый сумматорвычитатель в совокупности с известными узлами обеспечивает формирование косинуса двойного аргумента.

На чертеже представлена структурная схема цифрового функционального 60

-преобразователя (ЦФП) .

ЦФП содержит сумматоры-вычитатели 1 — 11, регистры 12 †.17, блоки

18 — 22 сдвига, блок 2 3 памяти, блок

24 анализа знака и блок 25 управления.

Входом ЦФП являются входы разрядов регистра 15, выходами - для функции квадрат косинуса — выход регистра 12, для функции квадрат синуса выход регистра 13, для функции синус двойного аргумента — выход регистра .14, для функции косинус, двойного аргумента — выход сумматора-вычитателя 11, для функции косинуса— выход регистра 16, для функции синуса — выход регистра 1.7.

В основу вычисления указанных тригонометрических функций положен принцип одновременного решения в итерационном процессе системы разностно-итерационных рекуррентных соотношений

9о = 6 9 „ 9 - qjarctg 2 () 6„0.

q. =soigne. =)

)+1 п и *)О

3 -1 — - q <0,3=0,1,2g ° ° ° III

z — „° х,.„=х;-с ;у; 2 ц "» «х„- cose уо=О ° у „=y +q х" 2 у,1 SiIle.

+... -(,» 0 д

U = ; V =1)--q Z 2." + 2

0» 3м 3 т1 ° . Un» cose.

w =0.ът. =w +q. Z 2 +Ц 2 1) w» s1n e.

ZQ=0.Е =Z--Z 2 1« .+ - U 2 — .q- w 2 """ Е»- яхй8.

3 3

P„= Un — wn = сов 28.

В основу вычисления указанных гиперболических функций положен принцип одновременного решения в итерационном процессе системы разностноитерационных рекуррентных соотношений

eQ =eо8,,„=, — Ч,- 2 """ ппЕ = +1 при9 - 0

Ч) Ч «)-1 приe < О, «=0,1,2...п.;

x = — х. =х-+q у- - 2" х - che.

1, -9и) .о=),„ у =0-у „=у.Ч-х-2

-И-a)

1 »,»

У1 Е»18

UQ kQ iV) -Uj+qz Zz 2 +w> Е Л che. .. М,, w(j«), =О,,„,-+Ч. Z;.2 +U; 2;w„ sh e

1 Л

-9()+i) (3ч»

Ео =0 Z- < — 2 I Z 2 +Ч Р> 2 +

+ q w.-2 «+") . Е - зЮВ. и P„= U„+ w„= 6h 28 °

Коэффициент удлйнения вектора для тригонометрических функций равен и

k, = П (1 + 2 ") ) =1,1644353, 3=0 для гиперболических функций равен

-2(3+1) 1 + 2 ) 0,8297816 ° .1=О

922733,Вычисление указанных функций в данном ЦФП осуществляется следующим образом.

Первоначально в регистрах 13, 14 и 17 устанавливается нулевое состояние. В регистр 15 заносится аргумент .8 r в регистр 16 — значение 1/1„=

= 0,8587853, в регистр 12 - значение 1/k 0,737512191 при вычисле-. нии тригонометрических функций. В любой j --й итерации с выходов бло- 10 ка 25 управления выдаются последовательности (серии) тактовых импульсов, которые сдвигают содержания блоков, 18 — 32 сдвига, а затем выдают содержания этих блоков и ре- !5 гистров 12 — 17 и очередную константу из блока ?4 памяти на соответствующие входы сумматоров-вычитателей 1 — 10. Результаты алгебраического суммирования в сумматорах- 2р вычитателях 1 — 3, 5, 9 и 10 с их выходов заносятся младшими разрядами вперед в освобождающиеся при сдвиге старшие разряды регистров 12 — 17 и продвигаются к их началу. После выполнения п + m тактов, где бчисло разрядов аргумента„т= (Год1п число дополнительных защитных разрядов для компенсации погрешности усечения чисел при сдвиге,.в регист.рах 12 — 17.содержатся результаты

j-й итерации.

По знаку очередного содержания регистра 12 в конце каждой итерации 35 в блоке 24 анализа знака вырабатывается сигнал q, определяющий на следующей итерации. для тригонометрических функций при о . = + 1 сложе) ние в сумматорах-вычитателях 3, 7 4р .и 10 и вычитание в сумматорах-вычитателях 5, 6 и 9. При q . = — 1 в сумматорах 3, 7 и 10 выполняется вычитание, а в сумматорах-вычитателях

5, б и 9 сложение. В сумматорах-вы-. читателях 1 и 2 выполняется сложение, а в сумматорах-вычитателях 4

8 — вычитание.

Для гиперболических функций при

= + 1 в сумматорах-вычитателях

3, б, 7, 9 и 10 выполняется сложение а при q = — 1 — вычитание.

I 4

В сумматоре-вычитателе 5 при q. = +1

4» выполняется вычитание, а при q> = -1 сложение. В сумматорах-вычитателях

1, 2, 4, 8 и 11 всегда выполняется сложение. Режим сложения-вычитания в сумматорах-вычитателях 4, 8 и 11 определяется сигналом управления, подаваемым на третий вход с блока

25 управления, в зависимости от. тре»; 60 буемой системы функций (связи этих сумматоров-вычитателей с блоком 25 управления для упрощения не показаны). Этот же сигнал при вычислении гиперболических функций инвер" 65 тирует подаваемый на сумматор-вычитатель б сигнал.

В любой j-й итерации содержание U. регистра 12 передается в блок

Ф

18 сдвига, с выходов которого на сумматоры-вычитатели 7 и 8 соответственно выдаются значения U"2 ()»") и U 2 ()»") . Содержание w регистра

12 йередается в блок 19 сдвига, с выходов которого на сумматоры-вычитатели б и 8 соответственно выдаются значения w ° 2 (") и w.- 2(»" ., 4 j

Содержание регистра 14 передает1 ся в блок 20 сдвига, с выходов кото-, рого на сумматоры-вычитатели 4 и б — 7 соответственно выдаются значения - 2 (") и :1- 2-) . Содержа3, д ние х ° регистра 16 передается в блок

21 сдвига, с выхода которого на сумматор-вычитатель 10 выдается значе- ние х.-2 (" .Содержание у регистра 17

Г передается в )лок 22 сдвига,с выхода которого на сумматор-вычитатель 9 выдается значение у. 2 (»" . Реэультаj ты итерации с выходов сумматороввычитателей б — 7 соответственно суммируются в сумматорах-вычитателях

1 — 2 с предыдущими содержаниями регистров 12 — 13..Сложение или вычитание в сумматорах-вычитателях 4, 8 и 11 выполняется в зависимости от вида вычисляемых функций. Результаты операций с выходов сумматоров-вычитателей 4 и 8 через сумматор-вычитатель 3 записываются в регистр 14.

Из содержания ()1 регистра 15 в сумматоре-вычитателе 5 вычитается очередная константа из блока 23 памяти при q; = + 1. При q = — l в сумматоре-вычитателе выйолняется сложение. Знак содержания 8. регистра 15 определяет значение очередной цифры q å

На следующей (j + 1)-й итерации вычисления производятся аналогичным образом.

После выполнения и итераций содержание регистра 12 является квадратом функций косинуса, содержание регистра 13 — квадратом функции синуса, содержание регистра 14 - функцией синуса двойного аргумента (причем структурно производится сдвиг на один разряд влево от двоичной запятой) или произведения синуса на косинус. Содержание регистра 15 равно нулю, содержание регистра 16 является функцией косинуса, содержание регистра 17 — функцией синуса. Затем выполняется вычитание из содержания регистра 12 в сумматоре-вычитателе

11 содержания регистра 13, результат этой операции представляет функцию косинуса двойного аргумента.

Изобретение позволяет за один цикл вычисления одновременно получить синус,.косинус, квадраты синуса и косинуса, синус и косинус от

922733

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2581/63 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент" ., r.ужгород, ул.Проектная, 4 двойного аргумента в тригонометрической или гиперболической системе.

Время вычисления практически одинаково для цифрового функционального преобразователя 1 н предложенного

ЦФП, а количество получаемых функций на три больше. Аппаратурные затраты по сравнению с основным изобретением увеличиваются на три сумматора-вычитателя, два регистра и два блока . сдвига, равных двум сдвигающим ре- 10 гистрам, что составляет меньше 463.

Цифровой функциональный преобра- l5 зователь по авт. св. Р 748434,о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем дополнительного вычисления синуса, косинуса и косинуса двой-щ ного аргумента, содержит три сумматора-вычитателя, два регистра и два блока сдвига, причем первый выход пятого регистра соединен с первым входом девятого сумматора-вычитателя,2 выход которого соединен с входом пятого регистра, второй выход которого соединен с первым входом четвертого блока сдвига, первый выход шестого регистра соединен с первым входом десятого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом шестого регистра, второй выход которого соединен с первым входом пятого блока сдвига, выход которого соединен с вторым входом девятого сумматора-вычитателя, выход четвертого блока сдвига соединен с вторым входом десятого сумматора-вычитателя, третьи входы девятого и десятого сумматоров-вычитателей соединены с выходом блока анализа знака, третьи выходы первого и второго регистров соединены с входами одиннадцатого сумматора-вычитателя, выходы блока управления соединены соответственно с входами сдвига пятого и шестого регистров и вторыми входами четвертого и пятого блоков сдвига.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 748434, кл. G 06 F 15/34 (прототип).