Устройство для вычисления функции z= @ х @ +у @

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

<1>962925 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 04. 81 (21) 3270145/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.82. Бюллетень ¹36

Дата опубликования описания 30.09.82 (53)М.К .

С 06 F 7/552

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК681. 325 (088. 8) (72) Автор (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ФУНКЦИИ х = Гхт+

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в быстродействующих специализированных вычислителях, оперирующих с комплексными числами.

Известно устройство для вычисления функции, содержащее сумматор.и группы элементов И и ИЛИ (1 1.

Однако это устройство имеет низкую точность вычисления (5,72%) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство я вычисления функции

z = . х + ут, содержащее коммутатор, три блока сравнения, элемент И и сумматор, причем входы величин х и у соединены соответственно с первыми и вторыми входами коммутатора и первого блока сравнения, прямой выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего блоков сравнения, первый и второй входы элемента И подключены соответственно к прямому выходу второго и инверсному выходу третьего блоков сравнения (2).

Йедостатком известного устройства является пониженная точность вычисления (наибольшая относительная погрешность составляет 1,79%), а также то, что результат вычисления отличается от корня. квадратного из суммы квадратов величин х и у постоянным множителем К ф 1, что приводит к отличию масштабов модуля комплексного числа и его составляющих и затрудняет дальнейшую обработ10 ку информации.

Цель изобретения — повышение точ.ности за счет использования новой аппроксимирующей функции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый коммутатор, три блока сравнения, элемент И и сумматор, причем входы первого и второго аргументов устройства соединены соответственно с первым и вторым информационным входами первого коммутатора и первым и вторым входами первого блока сравнения, прямой выход которого соединен с .управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен

25 с первыми вход,и второго и третьего блоков сравнения, соответственно прямой и инверсный выходы которых соединены с первым и вторьхк входами элемента И, введены два умножителя, шесть блоков задания коэффициента

962925 () (22 45

Значение коэффициентов

Аппроксимация функции

Потенциал на управляющих входах датчика

К1

7 и 10 8 и 11 9 и 12

Выход датчи- Выход датчиков 7, 8, 9 ков 10,11,12

0,122 0,996 х +

+ 0,122 у

0,996

4 х у

4 у

0,347 0,941 х +

+ 0,347 у

0,941

1 х У

0,588 0,817 х +

+ 0,588 у

О, 817 и второй коммутатор, первый и второй информационные и управляющие входы которого соединены соответственно с входами первого и второго аргументов устройства и инверсным выходом первого блока сравнения, выход второ- 5 го коммутатора соединен с вторыми входами второго и третьего блоков сравнения и первым входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй 1О вход которого соединен с выходом второго умножителя, первый нход которого соединен с выходом первого коммутатора, инверсный выход второго блока сравнения соединен с — )5

1 входами первого и второго блоков задания коэффициента, выход элемента

И соединен с входами третьего и четвертого блоков задания коэффициента, прямой выход третьего блока сравне- Щ ния соединен с входами пятого и шестого блоков задания коэффициента, выходы первого, третьего и,пятого блоков задания коэффициента соединены с вторым входом второго умножителя, выходы второго, четвертого и шестого блоков задания коэффициента соединены с вторым входом перного умножителя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для вычисления функции

E = Гх+ у1 соаержжт блок 1 сравнения, коммутаторы 2 и 3, блоки 4 и 5 сравнения, элемент И 6, блоки 7-12

- задания коэффициента, умножители 13 и 14 и сумматор 15.

Конструктивно блоки 7-12 задания коэффициента могут быть выполнены в, виде шифраторов или регистров.

Работа устройства основана íà ап - 40 проксимации функции следующим выражением

z и K x + К у если х

z и К„у + K y, если х < y

Для повышения точности аппроксимации коэффициенты К и Кт изменяют свои величины н зависимости от величины отношения x/y- (у/х) и принимают по три фиксированных значения.

Связь между величинами коэффициентов и отношений x/y принедена н таблице (столбцы 7, 8 и 1). В столбце

9 этой таблицы приведены аппроксимирующие выражения для каждого полуинтервала значений отношения х/у.

Алгоритм (1) и (2) реализуется устройством следующим образом.

Блок 1 сравнения величин х и у управляет работой коммутаторов 2 и

3 таким образом, что код.неличины A на выходе коммутатора 2 всегда больше кода величины В на выходе коммутатора 3 (таблица,. столбцы 2 и 3).

Тем самым реализуется выбор выраженйй (1) или (2), Блоки 4 и 5 сравнения срабатывают соответственно при выполнении условий A p 2 В и A 4 В и формируют совместно с элементом, И 6 три сигнала управления (таблица, столбцы 4-6) блоками 7-12 задания коэффициента, причем каждый сигнал включает пару датчикон кода К „ и К, которые формируют двоичные коды коэффициентов в соответствии с таблицей (в столбцах 7 и 8 приведены десятичные эквиваленты этих коэффициентов). В каждой группе (7-9 и

10-12) включен только один блок формирования коэффициента и код, формируемый этим датчиком, поступает на .соответствующий умножитель. При этом на выходе умно ителя 13 Форми1 руется произведение К А, а на выходе умножителя 14 — произведение К " В.

Эти произведения суммируются сумматором 15, на выходе которого формируется двоичный код результата вычисления функции (х + у% по аппроксимирующим выражениям, приведенным в таблице.

962925

Продолжение таблицы х

I на управдах дата ксимаункции

11 .9 и 1

0,5

О, 817

0,588

0,817 ° у +

+ 0,588 х

0 5 О, 25

0,941

0,347

0,941 у +

+ 0,347 х

0,25 у х

0,996

0,122

0,996 у +

+ 0,122 х

Устройство может быть реализовано с использованием матричных умножителей, параллельного сумматора, блоков сравнения, коммутаторов и блоков задания коэффициента, выполненных по известным схемам на интегральных, микросхемах, а также -может быть выполнено в виде большой интегральной схемы.

Для работы устройства не требуется дополнительных управляющих сигналов. При поступлении кодов чисел на .входы х и у на выходе устройства

Формируется код результата с задерж.— кой, определяемой суммой задержек

2я с+ к+ и + бк+ " умн. + "Q > вносимых блоков сравнения, умножите-. лей и сумматором.

При выполнении семиразрядного устройства на элементах 133 серии величина задержки составит примерно

0,5 мкс, что свидетельствует о высоком быстродействии.

Наибольшая относительная ошибка вычисления (,o = 0,67%) наблюдается при пяти значениях отношения х/у.

В остальных случаях величины ошибки вычисления меньше этого значения.

Введение в устройство второго коммутатора, умножителей, блоков задания коэффициента, а также соответствующих связей позволяет повысить точность вычислений по сравнению с прототипом более чем в 2,6 раза и исключает дробный множитель К, изменяющий масштаб результата, что является положительным эффектом, так как расширяет область применения устройства и позволяет повысить точность вычисления модуля комплексного числа в специализированных вычислителях.

Формула изобретения

Устройство для вычисления функции

z = вТ уХ, содержвыее первый «оммутатор, три блока сравнения, элемент

И и сумматор, причем входы первого и второго аргументов устройства соединены соответственно с первым и вторим информационными входами первого коммутатора и первым и вторым входами первого блока сравнения, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего блоков сравнения, соответственно прямой и инверсный выходы которых соединенй с первым и вторым входами элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет использования новой аппроксимирующей функции, в него введены два умножителя, шесть блоков задания коэффициента и второй коммута401тор, первый и второй информационные и управляющие входы которого соединены соответственно с входами первого и второго аргументов устройства и инверсным выходом первого блока

45 cðàýíåíHÿ, выход второго коммутато-. ра соединен с вторыми входами второго и третьего блоков сравнения и первым входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, первый вход которого соединен с выходом первого коммутатора, инверсный выход второго блока сравнения соединен с входами первого и второго блоков задания коэффициента, выход элемента И соединен с входами третьего и четвертого блоков задания коэффициента, прямой выход третьего блока сравнения соединен с входами пятого и шестого блоков задания коэффициента, выходы первого, третьего и пятого блоков задания коэффициента соединены с вторым входом второго умножителя, выходы второго, четвертого и шестого блоков задания

962925

Составитель A.Çoðèí

Техред С.Мигунова Корректор A.1 Pиценкo

Редактор Т.Портная

Заказ 7513/68 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 коэффициента соединены с вторым входом первого умножителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9627477, кл. G 06 F 7/552, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9634271, кл. G 06 F 7/552, 1978 (прототип).