JPS6044697B2 - デイジタル微分解析機の演算方法 - Google Patents

デイジタル微分解析機の演算方法

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JPS6044697B2
JPS6044697B2 JP55095766A JP9576680A JPS6044697B2 JP S6044697 B2 JPS6044697 B2 JP S6044697B2 JP 55095766 A JP55095766 A JP 55095766A JP 9576680 A JP9576680 A JP 9576680A JP S6044697 B2 JPS6044697 B2 JP S6044697B2
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繁 薮内
武之 遠藤
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Hitachi Denshi KK
Hitachi Ltd
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Hitachi Denshi KK
Hitachi Ltd
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/11Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力数を拡張する機能を備えたディジタル微分
解析機(DigitalDifferentialAn
ay2er・・・ ・・・ ・・・以下、DDAと呼ぶ
)の演算方法に関する。従来、DDAにおける演算器の
入力数は固定であつたが、その理由は固定の方が制御が
簡単であり、その結果としてDDAのハードウェア構成
を簡略化できるからである。
とくに、演算の高速化をはかるために、一連の演算をい
わゆるパイプライン制御によりおこなう方式(特公昭5
4−1538時公報参照)や、各入力信号毎にバッファ
レジスタを設けておき必要な演算を並列におこなう方式
があるが、そのような方式においては、入力数を可変す
ると制御が著しく複雑になる問題があつた。
このため、演算器の入力数が不足した場合、従I来は演
算器の前段に必要な入力数を有する加算器を接続するこ
とにより入力数の拡張をおこなつていた。
たとえば第1図において、積分器11の固定入力数が3
の場合に6個の信号を入力する必要があiるときは、入
力数が3の加算器12と加算器13とを積分器11の前
段に設けることにより入力数を6に拡張すればよい。
しかし、一般にDDAの加算器では出力増分を1ビツ
トあるいは数ビツトに丸めて伝送するから、丸めに要す
る時間のために、加算器の入力の総和をすべて1演算サ
イクル(以下、イタレーシヨンと呼ぶ。
)で出力することが不可能になる。したがつて、たとえ
ば第1図において、積分器11に直接入力する場合より
も遅れ時間が大きくなるのみでなく、丸めによる誤差が
増大するという問題が生じる。 本発明はこのような問
題点を解決するためになされたもので、加算器を不要に
することにより遅れ時間が大きくなることなく、丸めに
よる誤差も生じないようにして、入力数を拡張できる機
能を備えたDDAの演算方法を提供することを目的とす
る。
この目的を達成するため本発明においては、2以上の
イタレーシヨンにおける入力信号の微小増分(2次増分
)の総和を格納するレジスタのリセツト信号の発生タイ
ミングを入力数に応じて制御することによつて1演算器
あたりの入力数を倍増させることを可能にした点に特徴
がある。
以下、DDAにより積分演算をおこなう場合を例にし
て本発明の原理を説明する。
DDAの各イタレーシヨンにおける積分演算は大別し
てつぎの(1)、(■)のフエーズにより実行される。
(1)ピツクアツプフエーズ i番目のイタレーシヨ
ンにおけるI番目の入. 力変数の微小増分ΔYi1,
をl=1〜nについ て総計した増分ΔY,を求める。
(■)インテグレーシヨンフエーズ 1イタレーシヨンだけ前の期間における積分 器e
Yレジスタの内容(Yi−1とする。
)と上記 ,七ΔY,、1との加算をおこない、さらに
そ の加算結果(Yiとする。)とRレジスタの内容
(Ri−1とする。)との加算をおこない、その加る算
結果(R,とする。)をオーバーフロー分(Δ Z,と
する。)を除いて、Rレジスタにセツトす る。すなわ
ち、つぎの演算が実行される。 ここで n :演算
器の固定入力数 1 :イタレーシヨン番号 ΔXi:積分独立変数の微小増分(1
次増分) Yi:被積分関数
Y(7)iイタレーシヨ ンにおける
値) R,:積分値YピΔX,の残余
ΔZ,:残余R,のオーバーフロー分
(3次増分) しかるに、演算器の入力
数により規制される 量は(1)式のΔY,であるが、
(1)式のΔY,を求め る演算を通常の累算器(ア
キユムレータ)によ り実行する場合、従来の方法で
はn個の2次増 分(ΔY,、1、ΔYi12、・
ΔYi1n)の 累算を完了した段階で、累算結果を格
納したレ ジスタをリセツトして、つぎのイタレーシヨ
ン おける2次増分の累算を開始することになるか ら
、一度にn個の入力しか処理できず、n個を こえる
入力まで一度に処理るためには第1図に 示したごとく
DDAの加算器を用いて加算演算 を行なわせることが
必要になる。
本発明の方法は、n個の2次増分の累算を完了した段
階では上記レジスタをリセツトせず、たとえばさらにn
個の2次増分の累算を完了した段階で上記レジスタをリ
セツトすることにより、演算器の入力数を加算器を使用
せすに実質的に(2r1)個に拡張するものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第2図は本発明を用いたDDAのブロツク構成を示す
第2図において、コンピユータ201は共通バス線2
02とマルチプレクサ2021,2022および202
3を経由して、前記(2)式の演算結果を格納するYメ
モリ203と前記(3)式の演算結果を格納するRメモ
リ204および前記(3)式の演算におけるオーバーフ
ロー分ΔZ,を格納する増分メモリ205にそれぞれの
初期値を伝送するとともに、制御メモリ206にDDA
の演算制御命令を伝送する。
また、コンピユータ201は制御メモリ206のアド
レスを指定するプログラム・カウンタ207に所望の値
を伝送し、さらにDDAの演算を実行するために必要な
一連のタイミング信号を発生するコントローラ208の
起動と停止をおこなう。
DDAの演算は、プログラム・カウンタ207により
指定された制御メモリ206のアドレスより読み出され
た演算制御命令を、コントローラ208で発生される一
連のタイミング信号に従つて実行することによつておこ
なわれる。
ここで、プログラム・カウンタ207により指定され
る上記アドレスに格納されている演算制御命令は、所定
のイタレーシヨン時(たとえば、1番目のイタレーシヨ
ン時)における演算で使用される演算器の種別とこれに
関連した演算モードなどを指定するビツト構造を有する
第3図は上記演算制御命令におけるビツト構造の一例
を示す。
第3図における各部分のうち、ELは所望の演算を実
行するために使用される演算器の種別、ΔXAは(3)
式の独立変数の微小増分ΔXiが格納されている増分メ
モリ205のアドレス、DTは上記ΔX,が時間増分Δ
tであるか否かを示すための1ビツトのフラグ、Pxは
上記ΔX,の極性、ΔYA1とΔYA2およびΔYA3
はそれぞれ(2)式のΔY、1とΔY,、2およびΔY
,、3が格納されている増分メモリ205のアドレス、
P1とP2およびP3はそれぞれ上記ΔYi11とΔY
i12およびΔY,、3の極性、EFは上記演算器の入
力数拡張を制御するための1ビツトのフラグを示してい
る。
つぎに、第3図のビツト構造を有する演算制御命令に
もとづいて、固定入力数nを3として、1番目のイタレ
ーシヨン時における前記(1)式〜(3}式の演算を実
行する場合を例にとつて第2図の動作をさらに詳細に説
明する。
制御メモリ206より読み出れた演算制御命令はデコ
ーダ209により解読されて、命令各部の解読信号が対
応する回路部に送られる。
使用すべき演算器の種別を示す前記ELの解読結果(
EL)はコントローラ208に送られて、指定された演
算を実行するためのタイミング信号がコントローラ20
8で生成されて所定の回路部に送られる。
たとえば、ELにより前記(3)式の演算を実行すべき
ことが指定されたとき、コントロ ーラ208よりYメ
モリ203とRメモリ204のE端子にイネーブル信号
が送出されることをは じめとして(3)式の演算に必
要な一連のタイミング信号が送出される。(簡単のため
、第2図ではその一部のみを図示し、その他の信号は省
略してあ る) まず(1)式と(2)式の演算を実
行する場合、アドレ スΔYA1〜ΔYA3の解読結果
(ΔYA1)、(ΔYA2)、(ΔYA3)を増分メモ
リ205のA端子に入力して、指定されたアドレスより
ΔY,、,(1 =1、2、3)が順次読み出されてΔ
Yレジスタ 210にセツトされる。
ΔYレジスタ210にセツトされたΔYi11 と
、i番目のイタレーシヨン時に先立つてリセツ 卜信号
発生回路211て生成されたリセツト信号RESETに
よりリセツトされたSDYレジスタ21 2の内容(S
DY1、o=O)とが加算器213に入力されて、
SDY,、o+ΔY,、1=ΔY,、1の演算がお
こなわれて、その結果ΔYi11がSDYi11として
SDYレジスタ212にセツトされる。
つぎに、ΔYレジスタ210にセツトされたΔY,、
2とSDYレジスタ212の内容(SDY,、1=ΔY
,、1)とが加算器213に入力されて、SDY111
+ΔY,、2=ΔYi11+ΔYi12の演算がおこな
われて、その結果力GDY1、2としてSDYレジスタ
212にセツトされる。
同様の演算を繰り返すことにより、(1)式のΔ・Y
1がSDY,、。
=SDY,、3としてSDYレジスタ21 2中に求め
られる。 上記の演算において、SDYレジスタ212
と加算器213とは累算器に相当している。
また、極性ビツトの解読結果(P1)、(P2)、
(P3)が負極性の楊合には、負極性微小増分に関する
2の補数とDY1、1との加算が加算器213において
実行される。
たとえば、ΔY1、2が負極性となつた場合には、SD
Yi)1−ΔYi)2:ΔYi〜1−ΔYi)2ノの演
算がおこなわれる。
つぎに、アドレスΔXAの解読結果(ΔXA)で指
定された増分メモリ205のアドレスより読み出された
ΔX,が、フラグ(DT)により時間増分 Δtに相当
することが指示された場合、ΔXレジスタ214にセツ
トされる。
一方、前記プログラム●カウンタ207の出力により
指定された制御メモリ206のアドレスと同一のYメモ
リ203のアドレスよりY,−1が読み出され、そのY
,−1と、SDY1、3とが加算器215において加算
され、(2)式のY,が求められる。
このY1は、マルチプレクサ2021を通してT1の
タイミングでYメモリ203におけるY,−1の格納さ
れていたアドレスにセツトされるとともに、乗算器21
6において前記ΔXレジスタ214にセツトされたΔX
,との乗算がおこなわれる。 乗算の結果(Y,・ΔX
,)は、Yメモリ203と制御メモリ206のアドレス
を指定した前記プログラム・カウンタ207の内容に相
当したRメモリ204のアドレスより読み出されたR,
−1と加算器217において加算され、(3}式のR1
が求められる。
オーバーフロー分を含めた加算結果はオーバーフロー検
出部を備えたバツフア218に一時セツトされ、R,に
相当する部分がマルチプレクサ2022を通してT2の
タイミングでRメモリ204におけるR,−1の格納さ
れていたアドレスにセツトされるとともに、オーバーフ
ロー分ΔZ1に相当する部分がマルチプレクサ2023
を通してT3のタイミングて増分メモリ205にセツト
される。 なお、ΔX,に関する極性ビツトPxの解読
結果(Po)が負極性を指示している場合には、Y,・
ΔX1に関する2の補数とR,−1との加算に相当する
つぎの演算を実行することによりR1を求ればよい。
(3)式または(3Y式の演算が終了した後、フラグ
(IEF)がOであば、前記リセツト信号RESETに
よりSDYレジスタ212の内容はOにされて、つぎの
(1+1)番目のイタレーシヨンにおける命令が実行さ
れる。
この場合、ELで指定された演算器の入力数は本来の
固定入力数n=3のままである。
一方、フラグ(IEF)が1であれば、リセツト信号
RESETは生成されず、SDYレジスタ212内には
(1)式の値が保持されていて、(1+1)番目のイタ
レーシヨンにおける命令が実行されたとき、下記の値が
さらに累算されることになる。
これをもとに、(2)式と(3)式にしたがつて、
Yi+1とRi+1を求める演算をおこなつた後、フラ
グ(IEF)が0であれば、SDYレジスタ212の内
容が0にされる。 このことは、2個の演算器の入力
の総和が求められたことになり、演算器の入力数がさら
にnだけ増加してn+n=加に拡張されたことを意味ノ
する。
したがつて、フラグ(IEF)をOか1にするだけ
の簡単な制御により、演算器の入力数を固定入力数の整
数倍に拡張することができる。
前記(1)〜(3)式に示された演算の開始、継続お
よ・び終了を制御するタイミング信号の時間関係は第
4図に示すようになる。
第4図において、CLKは各イタレーシヨンで(1)
式の微小増分ΔY,、1、ΔY,、2、 ΔY,
、。
のピツクアツプ開始のタイミングを与えるBピツクアツ
ブロツクで、第2図におけるコントローラ208より増
分メモリ205のイネーブル信号とリセツト信号発生回
路211の入力信号になる。 フラグ(IEF)はCL
Kに同期して第2図におけるデコーダ209から、リセ
ツト信号発生回路2 11に入力される。
CLKが1のタイミングでIEFが1の場合には、(1
)式のΔY,がつぎのイタレーシヨンでも保持されて、
新たに求められたピツクアツプ値に累算されるが、この
ような累算とこれに続く(2)、(3)式の演算はIE
Fが1の間継続しておこなわれる。 CKLが1のタイ
ミングでIEFが0になるとRESETが生成されて、
(1)式のΔYiがつぎのイタレーシヨンまで継続する
ことが終了する。
なお、RESETはCLKをIEFの反転信号(正
「)によりゲートする下記の論理式で生成されるから、
第2図のリセツト信号発生回路211は1個のインバー
タと1個の2入カアンドゲートによる簡単な構成で実現
される。
RESET=CLK−庄「 本発明を用いてDDAの演算器入力数の拡張をおこな
つた場合、たとえば第1図の演算器は第5図のように2
個の積分器51と52を重ね合わせた構成により実現さ
れる。
第5図において、積分器51を積分器52に重ね合わ
せることは、積分器51による3個の入力成分の積分結
果を外部にとりだすことなくつぎのイタレーシヨン時ま
で保持し、積分器52によるさらに3個の入力成分の積
分結果と累算することを意味し、本発明により加算器を
用いることなく積分器の入力数を3より6に倍増できた
ことになる。
以上説明したごとく、本発明によれば各イタレーシヨ
ン時における入力変数の微小増分の総和を格納するレジ
スタをリセツトする信号の発生タイミングを入力数に応
じて制御することによりDDAの加算器要素を用いずに
演算器の入力数を任意に拡張することができ、その効果
は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はDDAにおける演算器の1構成例を示す図、
第2図は本発明を用いたDDAの1実施例における回路
構成を示す図、第3図は本発明を用いたDDAの演算を
実行するための制御命令のビツト構成例を示す図、第4
図は本発明を用いたDDAの演算を実行するときの基本
となる制御信号のタイムチヤート、第5図は第1図の演
算器と同一の機能を有する本発明における演算器の構成
を示す図である。 11・・・・・・積分器、204, 205, 20
6, 207・・・・・・メモリ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被積分関数、該被積分関数の残余、入力変数の微小
    増分、出力変数の微小増分、積分独立変数の微小増分を
    それぞれ格納するメモリと、1回毎の演算サイクルにお
    ける2個以上の入力変数の上記微小増分を累算した結果
    を一時格納するレジスタと、上記メモリとレジスタに格
    納された内容にもとづき所定の演算をおこなう演算装置
    とを具備したディジタル微分解析機において、上記入力
    変数の個数が1回毎の演算サイクル中に処理すべき所定
    数をこえる場合には、該所定数の入力変数に対する上記
    所定の演算をおこなう演算サイクルが終了した後におい
    ても上記レジスタの内容をリセットせず、引続く1回以
    上の演算サイクルにおいて、所定数をこえた入力変数の
    微小増分を上記レジスタの内容に順次累算するようにし
    て該所定数をこえた入力変数を含む所定の演算の実行を
    すすめ、すべての入力変数を含む所定の演算が終了した
    演算サイクルにおいて上記レジスタの内容をリセットす
    るようにしたことを特徴とするディジタル微分解析機の
    演算方法。 2 上記メモリとレジスタおよび演算装置の動作の制御
    をコンピュータ制御命令によりおこない、該制御命令に
    おける特定のビットにより上記レジスタの内容をリセッ
    トする信号の発生を制御することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項のディジタル微分解析機の演算方法。
JP55095766A 1980-07-15 1980-07-15 デイジタル微分解析機の演算方法 Expired JPS6044697B2 (ja)

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