RU2132568C1 - Interpolator - Google Patents
Interpolator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132568C1 RU2132568C1 RU98104111A RU98104111A RU2132568C1 RU 2132568 C1 RU2132568 C1 RU 2132568C1 RU 98104111 A RU98104111 A RU 98104111A RU 98104111 A RU98104111 A RU 98104111A RU 2132568 C1 RU2132568 C1 RU 2132568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- group
- outputs
- input
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для реализации функций, и может быть использовано для воспроизведения нелинейных зависимостей одной переменной. The invention relates to computing, in particular to devices for implementing functions, and can be used to reproduce nonlinear dependencies of one variable.
Известные устройства (АС СССР N 1405074 G 06 F 15/353 от 27.10.1986, АС СССР N 1686461 Q 06 F 15/353 от 13.02.1989) позволяют воспроизводить широкий класс функциональных зависимостей, но обладают низкой точностью. Known devices (USSR AS N 1405074 G 06 F 15/353 of 10/27/1986, USSR AS N 1686461 Q 06 F 15/353 of 02/13/1989) allow reproducing a wide class of functional dependencies, but have low accuracy.
Наиболее близким к заявляемому устройству по своей технической сущности является "Интерполятор" (АС СССР N 1405074 G 06 F 15/353 от 27.10.1986), выбранный в качестве устройства-прототипа. Closest to the claimed device in its technical essence is the "Interpolator" (USSR AS N 1405074 G 06 F 15/353 of 10/27/1986), selected as the prototype device.
Устройство-прототип содержит накапливающий сумматор, умножитель, первый и второй блоки памяти, коммутатор, преобразователь в дополнительный код, счетчик и регистр, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, причем выход первого разряда регистра соединен с управляющим входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом преобразователя в дополнительный код, вход которого соединен с выходом регистра, информационный вход которого является входом младших разрядов аргумента интерполятора, вход старших разрядов которого соединен с входом установки начального значения счетчика, выход которого соединен с адресным входом первого блока памяти, выход умножителя соединен с информационным входом накапливающего сумматора, выход которого является выходом интерполятора, входы занесения данных счетчика и регистра и вход сброса накапливающего сумматора соединены с входом начальной установки интерполятора, счетный вход счетчика и вход синхронизации накапливающего сумматора соединены с входом тактирования интерполятора, выход второго блока памяти соединен с входом первого сомножителя умножителя, вход второго сомножителя которого соединен с выходом первого блока памяти, а выход коммутатора соединен с адресным входом второго блока памяти. The prototype device contains an accumulating adder, a multiplier, the first and second memory blocks, a switch, an additional code converter, a counter and a register, the output of which is connected to the first information input of the switch, the output of the first bit of the register connected to the control input of the switch, the second information input of which connected to the output of the converter in an additional code, the input of which is connected to the output of the register, the information input of which is the input of the least significant bits of the interpolator argument, in the course of the upper bits of which is connected to the input of the initial value of the counter, the output of which is connected to the address input of the first memory block, the output of the multiplier is connected to the information input of the accumulating adder, the output of which is the output of the interpolator, the inputs of the counter and register data and the reset input of the accumulating adder are connected to the input of the initial installation of the interpolator, the counting input of the counter and the synchronization input of the accumulating adder are connected to the clock input of the interpolator The first memory block is connected to the input of the first multiplier factor, the input of the second factor of which is connected to the output of the first memory block, and the output of the switch is connected to the address input of the second memory block.
Известное техническое решение обладает недостаточной точностью интерполяции, которая характеризуется погрешностью интерполяции, равной
где f
h - расстояние между отсчетами функции f(X).The known technical solution has insufficient interpolation accuracy, which is characterized by an interpolation error equal to
where f
h is the distance between the samples of the function f (X).
Причем эта точность обеспечивается для функций, имеющих непрерывную третью производную (f(x) ∈ C3). При интерполяции функций, имеющих непрерывную шестую производную (f(x) ∈ C6), не полностью учитывается информация о гладкости функций, вследствие чего прототип обеспечивает низкую точность интерполяции.Moreover, this accuracy is ensured for functions having a continuous third derivative (f (x) ∈ C 3 ). When interpolating functions having a continuous sixth derivative (f (x) ∈ C 6 ), information about the smoothness of functions is not fully taken into account, as a result of which the prototype provides low accuracy of interpolation.
Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего более высокую точность интерполяции функций, имеющих непрерывную шестую производную (f(x) ∈ C6).
Поставленная цель достигается тем, что в известный интерполятор, содержащий первый и второй регистры, первый сумматор, преобразователь в дополнительный код, блок управления, первый коммутатор, первый умножитель, счетчик и блок памяти, дополнительно введены второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой сумматоры, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки возведения в четвертую степень, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой умножители, третий, четвертый, пятый и шестой регистры, и второй коммутатор. Информационные входы счетчика соединены с информационной шиной интерполятора. Выходы соединены с адресными входами блока памяти, а вход управления объединен со входом обнуления первого регистра и первым выходом блока управления. Первый вход блока управления является тактовой шиной интерполятора, второй вход - шиной запуска интерполятора, а второй выход соединен со входом управления первого регистра. Выходы первого регистра являются выходной шиной интерполятора, а информационные входы соединены с выходами первого сумматора. Первая группа информационных входов первого сумматора соединена с выходами первого умножителя. Первая группа информационных входов второго сумматора объединена с первой группой информационных входов третьего сумматора, входами преобразователя в дополнительный код, входами первого блока возведения в четвертую степень и информационными входами счетчика. Вторая группа информационных входов второго сумматора соединена с третьей установочной шиной интерполятора, а выходы соединены со входами второго блока возведения в четвертую степень. Выходы второго блока возведения в четвертую степень соединены с информационными входами первого элемента задержки. Выходы первого элемента задержки соединены со второй группой информационных входов шестого сумматора. Первая группа информационных входов шестого сумматора соединена с выходами второго умножителя. Вторая группа входов второго умножителя соединена со второй установочной шиной интерполятора, а первая группа входов объединена с первой группой входов третьего умножителя, выходами первого блока возведения в четвертую степень и информационными входами четвертого элемента задержки. Выходы четвертого элемента задержки соединены с первой группой входов первого умножителя. Вторая группа входов первого умножителя соединена с выходами второго регистра. Информационные входы второго регистра, соединены с первой группой выходов первого коммутатора. Вторая, третья, четвертая и пятая группы выходов первого коммутатора соединены соответственно с информационными входами третьего, четвертого, пятого и шестого регистров, выходы которых соединены соответственно со вторыми группами входов пятого, шестого, седьмого и восьмого умножителей, выходы которых соединены соответственно со второй, третьей, четвертой и пятой группами информационных входов первого сумматора. Управляющий вход первого сумматора объединен с управляющими входами второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров, первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов задержки, и четвертым выходом блока управления. Третья группа выходов блока управления соединена с адресными входами второго и первого коммутаторов. Информационные входы первого коммутатора соединены с выходами блока памяти. Третья группа входов блока, управления соединена с пятой установочной шиной интерполятора, четвертая группа входов соединена с шестой установочной шиной интерполятора, а пятый выход соединен со счетным входом счетчика и информационным входом второго коммутатора. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы второго коммутатора соединены соответственно со входами управления второго, третьего, четвертого, пятого и шестого регистров. Выходы преобразователя в дополнительный код соединены с первой группой информационных входов четвертого сумматора и входами пятого блока возведения в четвертую степень. Выходы пятого блока возведения в четвертую степень соединены с первой группой входов четвертого умножителя и информационными входами пятого элемента задержки. Выходы пятого элемента задержки соединены с первой группой входов восьмого умножителя. Вторая группа информационных входов третьего сумматора соединена с четвертой установочной шиной интерполятора и второй группой информационных входов четвертого сумматора. Выходы четвертого сумматора соединены со входами четвертого блока возведения в четвертую степень. Выходы четвертого блока возведения в четвертую степень соединены с информационными входами третьего элемента задержки. Выходы третьего элемента задержки соединены с первой группой информационных входов седьмого сумматора. Вторая группа информационных входов седьмого сумматора соединена с выходами четвертого умножителя и третьей группой информационных входов шестого сумматора. Выходы шестого сумматора соединены с первой группой входов шестого умножителя. Вторая группа входов третьего умножителя соединена с первой установочной шиной интерполятора и второй группой входов четвертого умножителя, а выходы соединены с первой группой информационных входов пятого сумматора. Вторая группа входов пятого сумматора через второй элемент задержки и третий блок возведения в четвертую степень соединена с выходами третьего сумматора, а выходы соединены с первой группой входов пятого умножителя. Выходы седьмого сумматора соединены с первой группой входов седьмого умножителя.The aim of the invention is to develop a device that provides higher accuracy of interpolation of functions having a continuous sixth derivative (f (x) ∈ C 6 ).
This goal is achieved by the fact that in the known interpolator containing the first and second registers, the first adder, the converter to additional code, control unit, the first switch, the first multiplier, counter and memory unit, the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh adders, first, second, third, fourth and fifth fourth degree blocks, first, second, third, fourth and fifth delay elements, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth multipliers, third, fourths Fifth and sixth registers and a second switch. The information inputs of the counter are connected to the information bus of the interpolator. The outputs are connected to the address inputs of the memory unit, and the control input is combined with the zeroing input of the first register and the first output of the control unit. The first input of the control unit is the interpolator clock bus, the second input is the interpolator start bus, and the second output is connected to the control input of the first register. The outputs of the first register are the output bus of the interpolator, and the information inputs are connected to the outputs of the first adder. The first group of information inputs of the first adder is connected to the outputs of the first multiplier. The first group of information inputs of the second adder is combined with the first group of information inputs of the third adder, the inputs of the converter into an additional code, the inputs of the first block raising to the fourth degree and the information inputs of the counter. The second group of information inputs of the second adder is connected to the third installation bus of the interpolator, and the outputs are connected to the inputs of the second block raising to the fourth degree. The outputs of the second fourth degree block are connected to the information inputs of the first delay element. The outputs of the first delay element are connected to the second group of information inputs of the sixth adder. The first group of information inputs of the sixth adder is connected to the outputs of the second multiplier. The second group of inputs of the second multiplier is connected to the second installation bus of the interpolator, and the first group of inputs is combined with the first group of inputs of the third multiplier, the outputs of the first block raising to the fourth degree and the information inputs of the fourth delay element. The outputs of the fourth delay element are connected to the first group of inputs of the first multiplier. The second group of inputs of the first multiplier is connected to the outputs of the second register. The information inputs of the second register are connected to the first group of outputs of the first switch. The second, third, fourth and fifth groups of outputs of the first switch are connected respectively to the information inputs of the third, fourth, fifth and sixth registers, the outputs of which are connected respectively to the second groups of inputs of the fifth, sixth, seventh and eighth multipliers, the outputs of which are connected respectively to the second, third , the fourth and fifth groups of information inputs of the first adder. The control input of the first adder is combined with the control inputs of the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh adders, the first, second, third, fourth and fifth delay elements, and the fourth output of the control unit. The third group of outputs of the control unit is connected to the address inputs of the second and first switches. The information inputs of the first switch are connected to the outputs of the memory block. The third group of inputs of the control unit is connected to the fifth interpolator installation bus, the fourth group of inputs is connected to the sixth interpolator installation bus, and the fifth output is connected to the counter counter input and the information input of the second switch. The first, second, third, fourth and fifth outputs of the second switch are connected respectively to the control inputs of the second, third, fourth, fifth and sixth registers. The outputs of the converter into an additional code are connected to the first group of information inputs of the fourth adder and the inputs of the fifth block of raising to the fourth degree. The outputs of the fifth fourth degree block are connected to the first group of inputs of the fourth multiplier and the information inputs of the fifth delay element. The outputs of the fifth delay element are connected to the first group of inputs of the eighth multiplier. The second group of information inputs of the third adder is connected to the fourth installation bus of the interpolator and the second group of information inputs of the fourth adder. The outputs of the fourth adder are connected to the inputs of the fourth block raising to the fourth degree. The outputs of the fourth fourth degree block are connected to the information inputs of the third delay element. The outputs of the third delay element are connected to the first group of information inputs of the seventh adder. The second group of information inputs of the seventh adder is connected to the outputs of the fourth multiplier and the third group of information inputs of the sixth adder. The outputs of the sixth adder are connected to the first group of inputs of the sixth multiplier. The second group of inputs of the third multiplier is connected to the first installation bus of the interpolator and the second group of inputs of the fourth multiplier, and the outputs are connected to the first group of information inputs of the fifth adder. The second group of inputs of the fifth adder through the second delay element and the third block raising to the fourth degree is connected to the outputs of the third adder, and the outputs are connected to the first group of inputs of the fifth multiplier. The outputs of the seventh adder are connected to the first group of inputs of the seventh multiplier.
Блок управления включает первый и второй блоки сравнения, первый и второй элементы И, счетчик и RS-триггер. S-вход RS-триггера является вторым входом блока управления и одновременно шиной запуска интерполятора. S-вход RS-триггера, соединен со входом обнуления счетчика и первым выходом блока управления. R-вход является вторым выходом блока управления и соединен с выходом первого блока сравнения. Первая группа входов первого блока сравнения является третьей группой входов блока управления и одновременно пятой установочной шиной интерполятора. Вторая группа входов первого блока сравнения является третьей группой выходов блока управления и одновременно соединена с выходами счетчика и первой группой входов второго блока сравнения. Вторая группа входов второго блока сравнения является четвертой группой входов блока управления и одновременно шестой установочной шиной интерполятора, а выход соединен со вторым входом второго элемента И. Выход второго элемента И является пятым выходом блока управления, а первый вход является четвертым выходом блока управления и одновременно соединен со счетным входом счетчика и выходом первого элемента И. Первый вход первого элемента И соединен с выходом RS-триггера, а второй вход является первым входом блока управления и одновременно тактовой шиной интерполятора. The control unit includes the first and second comparison units, the first and second AND elements, a counter and an RS trigger. The S-input of the RS-flip-flop is the second input of the control unit and simultaneously the trigger bus of the interpolator. S-input of the RS-flip-flop connected to the input of zeroing the counter and the first output of the control unit. The R-input is the second output of the control unit and is connected to the output of the first comparison unit. The first group of inputs of the first comparison unit is the third group of inputs of the control unit and simultaneously the fifth installation bus of the interpolator. The second group of inputs of the first comparison unit is the third group of outputs of the control unit and is simultaneously connected to the outputs of the counter and the first group of inputs of the second comparison unit. The second group of inputs of the second comparison unit is the fourth group of inputs of the control unit and simultaneously the sixth interpolator installation bus, and the output is connected to the second input of the second element I. The output of the second element And is the fifth output of the control unit, and the first input is the fourth output of the control unit and is simultaneously connected with the counter counter input and the output of the first element I. The first input of the first element And is connected to the output of the RS-trigger, and the second input is the first input of the control unit and at the same time about the clock bus of the interpolator.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков заявленного устройства обеспечивает более высокую точность интерполяции функций, имеющих непрерывную шестую производную (f(x) ∈ C6). Это достигается тем, что интерполяция осуществляется более точно исходя из априорной информации о степени гладкости функции.The listed new set of essential features of the claimed device provides a higher accuracy of interpolation of functions having a continuous sixth derivative (f (x) ∈ C 6 ). This is achieved by the fact that the interpolation is carried out more accurately based on a priori information about the degree of smoothness of the function.
Так, из [1, 2] известно, что для интерполяции функции сплайнами минимального шаблона четвертой степени можно получить следующее выражение
где
f(x) - интерполируемая функция;
fi - i-й отсчет функции f(x);
τ ∈ [-0,5, 0,5].
Реализация (1) в виде устройства позволяет вычислять функции f(x) ∈ C6 с точностью, определяемой погрешностью [2]
где f
h - шаг интерполяции.So, from [1, 2] it is known that to interpolate a function with splines of a minimal fourth-degree template, we can obtain the following expression
Where
f (x) is the interpolated function;
f i - i-th sample of the function f (x);
τ ∈ [-0.5, 0.5].
Implementation of (1) in the form of a device allows us to calculate the functions f (x) ∈ C 6 with an accuracy determined by the error [2]
where f
h is the interpolation step.
Точность же устройства-прототипа не лучше
Поэтому, например, для функций f(x) ∈ C6 при h = 0,1 и в случае f
Therefore, for example, for functions f (x) ∈ C 6 for h = 0.1 and in the case f
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 показана структурная схема заявленного устройства, на фиг. 2 показан один из возможных вариантов реализации блока возведения в четвертую степень, на фиг. 3 приведен вариант реализации элемента задержки. The claimed device is illustrated by drawings, in which in FIG. 1 shows a structural diagram of the claimed device, FIG. 2 shows one of the possible embodiments of the fourth degree block; FIG. 3 shows an embodiment of a delay element.
Интерполятор, показанный на фиг. 1, состоит из первого 44, второго 33, третьего 34, четвертого 35, пятого 36 и шестого 37 регистров, первого 43, второго 13, третьего 14, четвертого 15, пятого 29, шестого 30 и седьмого 31 сумматоров, преобразователя в дополнительный код 12, первого 27 и второго 45 коммутаторов, первого 38, второго 21, третьего 22, четвертого 26, пятого 39, шестого 40, седьмого 41 и восьмого 42 умножителей, первого 16, второго 17, третьего 18, четвертого 19 и пятого 20 блоков возведения в четвертую степень, первого 23, второго 24, третьего 25, четвертого 28 и пятого 32 элементов задержки, блока управления 46, счетчика 10 и блока памяти 11. Информационные входы счетчика 10 соединены с информационной шиной 3 интерполятора, выходы соединены с адресными входами блока памяти 11, а вход управления объединен со входом обнуления первого регистра 44 и первым выходом блока управления 46. Первый вход блока управления 46 является тактовой шиной 1 интерполятора, второй вход - шиной запуска 2 интерполятора, а второй выход соединен со входом управления первого регистра 44. Выходы первого регистра 44 являются выходной шиной интерполятора, а информационные входы соединены с выходами первого сумматора 43. Первая группа информационных входов первого сумматора 43 соединена с выходами первого умножителя 38. Первая группа информационных входов второго сумматора 13 объединена с первой группой информационных входов третьего сумматора 14, входами преобразователя в дополнительный код 12, входами первого блока возведения в четвертую степень 16 и информационными входами счетчика 10. Вторая группа информационных входов второго сумматора 13 соединена с третьей установочной шиной 6 интерполятора, а выходы соединены со входами второго блока возведения в четвертую степень 17. Выходы второго блока возведения в четвертую степень 17 соединены с информационными входами первого элемента задержки 23. Выходы первого элемента задержки 23 соединены со второй группой информационных входов шестого сумматора 30. Первая группа информационных входов шестого сумматора 30 соединена с выходами второго умножителя 21. Вторая группа входов второго умножителя 21 соединена со второй установочной шиной 5 интерполятора, а первая группа входов объединена с первой группой входов третьего умножителя 22, выходами первого блока возведения в четвертую степень 16 и информационными входами четвертого элемента задержки 28. Выходы четвертого элемента задержки 28 соединены с первой группой входов первого умножителя 38. Вторая группа входов первого умножителя 38 соединена с выходами второго регистра 33. Информационные входы второго регистра 33 соединены с первой группой выходов первого коммутатора 27. Вторая, третья, четвертая и пятая группы выходов первого коммутатора 27 соединены соответственно с информационными входами третьего 34, четвертого 35, пятого 36 и шестого 37 регистров, выходы которых соединены соответственно со вторыми группами входов пятого 39, шестого 40, седьмого 41 и восьмого 42 умножителей, выходы которых соединены соответственно со второй, третьей, четвертой и пятой группами информационных входов первого сумматора 43. Управляющий вход первого сумматора 43 объединен с управляющими входами второго 13, третьего 14, четвертого 15, пятого 29, шестого 30 и седьмого 31 сумматоров, первого 23, второго 24, третьего 25, четвертого 28 и пятого 32 элементов задержки, и четвертым выходом блока управления 46. Третья группа выходов блока управления 46 соединена с адресными входами второго 45 и первого 27 коммутаторов. Информационные входы первого коммутатора 27 соединены c выходами блока памяти 11. Третья группа входов блока управления 46 соединена с пятой установочной шиной 8 интерполятора, четвертая группа входов соединена с шестой установочной шиной 9 интерполятора, а пятый выход соединен со счетным входом счетчика 10 и информационным входом второго коммутатора 45. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы второго коммутатора 45 соединены соответственно со входами управления второго 33, третьего 34, четвертого 35, пятого 36 и шестого 37 регистров. Выходы преобразователя в дополнительный код 12 соединены о первой группой информационных входов четвертого сумматора 15 и входами пятого блока возведения в четвертую степень 20. Выходы пятого блока возведения в четвертую степень 20 соединены с первой группой входов четвертого умножителя 26 и информационными входами пятого элемента задержки 32. Выходы пятого элемента задержки 32 соединены о первой группой входов восьмого умножителя 42. Вторая группа информационных входов третьего сумматора 14 соединена с четвертой установочной шиной 7 интерполятора и второй группой информационных входов четвертого сумматора 15. Выходы четвертого сумматора 15 соединены со входами четвертого блока возведения в четвертую степень 19. Выходы четвертого блока возведения в четвертую степень 19 соединены с информационными входами третьего элемента задержки 25. Выходы третьего элемента задержки 25 соединены с первой группой информационных входов седьмого сумматора 31. Вторая группа информационных входов седьмого сумматора 31 соединена с выходами четвертого умножителя 26 и третьей группой информационных входов шестого сумматора 30. Выходы шестого сумматора 30 соединены с первой группой входов шестого умножителя 40. Вторая группа входов третьего умножителя 22 соединена с первой установочной шиной 4 интерполятора и второй группой входов четвертого умножителя 26, а выходы соединены с первой группой информационных входов пятого сумматора 29. Вторая группа входов пятого сумматора 29 через второй элемент задержки 24 и третий блок возведения в четвертую степень 18 соединена с выходами третьего сумматора 14, а выходы соединены с первой группой входов пятого умножителя 39. Выходы седьмого сумматора 31 соединены с первой группой входов седьмого умножителя 41. The interpolator shown in FIG. 1, consists of the first 44, second 33, third 34, fourth 35, fifth 36 and sixth 37 registers, the first 43, second 13, third 14, fourth 15, fifth 29, sixth 30 and seventh 31 adders, the converter to additional code 12 , the first 27 and second 45 switches, the first 38, the second 21, the third 22, the fourth 26, the fifth 39, the sixth 40, the seventh 41 and the eighth 42 multipliers, the first 16, the second 17, the third 18, the fourth 19 and the fifth 20 building blocks fourth degree, first 23, second 24, third 25, fourth 28 and fifth 32 delay elements, control unit 4 6, the counter 10 and the memory unit 11. The information inputs of the counter 10 are connected to the
Блок управления 46, показанный также на фиг. 1, состоит из первого 463 и второго 466 блоков сравнения, первого 464 и второго 465 элементов И, счетчика 462 и RS-триггера 461. S-вход RS-триггера 461 является вторым входом блока управления 46 и одновременно шиной запуска 2 интерполятора. S-вход RS-триггера 461 соединен со входом обнуления счетчика 462 и первым выходом блока управления 46. R-вход является вторым выходом блока управления 46 и соединен с выходом первого блока сравнения 464. Первая группа входов первого блока сравнения 464 является третьей группой входов блока управления 46 и одновременно пятой установочной шиной 8 интерполятора. Вторая группа входов первого блока сравнения 463 является третьей группой выходов блока управления 46 и одновременно соединена с выходами счетчика 462 и первой группой входов второго блока сравнения 466. Вторая группа входов второго блока сравнения 466 является четвертой группой входов блока управления 46 и одновременно шестой установочной шиной 9 интерполятора, а выход соединен со вторым входом второго элемента И 465. Выход второго элемента И 465 является пятым выходом блока управления 46, а первый вход является четвертым выходом блока управления 46 и одновременно соединен со счетным входом счетчика 462 и выходом первого элемента И 464. Первый вход первого элемента И 464 соединен с выходом RS-триггера 461, а второй вход является первым входом блока управления 46 и одновременно тактовой шиной 1 интерполятора. The control unit 46, also shown in FIG. 1, consists of the first 463 and second 466 comparison blocks, the first 464 and the second 465 And elements, the counter 462 and the RS-flip-flop 461. The S-input of the RS-flip-flop 461 is the second input of the control unit 46 and simultaneously the
Блок возведения в четвертую степень 16, показанный на фиг. 2, состоит из первого 161 и второго 162 умножителей. Первая и группа входов первого умножителя 161 объединена со второй группой его входов и одновременно является группой входов блока 16. Группа выходов первого умножителя 161 соединена о первой и второй группами входов второго умножителя 162, группа выходов которого является группой выходов блока 16. The
Элемент задержки 23, показанный на фиг. 3, состоит из первого 231 и второго 232 регистров, соединенных последовательно. Информационные входы первого регистра 231 являются информационными входами блока 23, а выходы второго регистра 232 - выходами блока 23. Управляющий вход первого регистра 231 соединен c управляющим входом второго регистра 232 и является управляющим входом блока 23. The
Заявленное устройство работает следующим образом. The claimed device operates as follows.
Пусть Xi - число, образованное K старшими разрядами аргумента X, где 2 ≤ K ≤ m-1; m - длина двоичного кода числа X. Число Xi представляет собой номер узловой точки. Пусть ΔX - число, образованное m-K младшими разрядами аргумента так, что X = Xi+ΔX•2-K, 0 ≤ ΔX ≤ 1. Тогда по формуле (1) для интерполяции сплайнами минимального шаблона имеем
Перед началом работы в блок памяти 11 записываются значения коэффициентов сплайна (1/24)•g-2, (1/24)•g-1, (1/24)•g0, (1/24)•g1, (1/24)•g2, со сдвигом адреса так, что j-му значению кода адреса соответствует значение (1/24)•gj-3.Let X i be the number formed by K high order bits of the argument X, where 2 ≤ K ≤ m-1; m is the length of the binary code of the number X. The number X i represents the number of the nodal point. Let ΔX be the number formed by mK by the least significant bits of the argument such that X = X i + ΔX • 2 -K , 0 ≤ ΔX ≤ 1. Then, by formula (1), for interpolation by splines of the minimum pattern, we have
Before starting work, the values of the spline coefficients (1/24) • g -2 , (1/24) • g -1 , (1/24) • g 0 , (1/24) • g 1 , ( 1/24) • g 2 , with the address shifted so that the jth value of the address code corresponds to the value (1/24) • g j-3 .
В исходном состоянии на тактовую шину 1 подаются импульсы типа меандр, на установочной шине 8 присутствует код числа 7, а на установочной шине 9 - код числа 5. На информационную шину 3 интерполятора подается код переменной X. На установочную шину 4 поступает код числа - 5, на установочную шину 5 - код числа 10, на установочную шину 6 - код числа 2, на установочную шину 7 - код числа 1. In the initial state, meander pulses are sent to clock bus 1, the code number 7 is present on the setup bus 8, and the code 5 is on the setup bus 9. The variable code X is sent to the
С подачей на шину запуска 2 импульса положительной полярности обнуляется регистр 44, в счетчик 10 записывается код старших разрядов переменной X - значение Xi. Одновременно обнуляется счетчик 462, a RS-триггер 461 устанавливается в единичное состояние, при котором на его выходе формируется уровень логической "1". Последний подается на первый вход первого элемента И 464, разрешая прохождение через него тактовых импульсов. Кроме того, код числа 0 с выхода счетчика 462 поступает на первую группу входов второго блока сравнения 466. На другую группу его входов поступает код числа 5 с установочной шины 9. В результате выполнения операции сравнения на выходе блока 466 формируется сигнал с единичным уровнем.When a positive polarity pulse is applied to the
Тактовые импульсы c выхода первого элемента И 464 подаются на счетный вход счетчика 10 через второй элемент И 465 (последний открыт подаваемым на его второй вход единичным уровнем с выхода второго блока сравнения 466). При этом содержимое счетчика 10 увеличивается каждый раз на единицу. Так, в результате воздействия первого тактового импульса, содержимое счетчика 10 принимает значение Xi+1. Последнее поступает на адресные входы блока памяти 11, определяя номер ячейки, содержимое которой (1/24)•g-2 подается на информационный вход вход коммутатора 27. В связи с тем, что на управляющие входы коммутаторов 27 и 45 поступает код числа 1 с выходов счетчика 462, значение (1/24)•g-2 с первой группы выходов блока 45 поступает на информационные входы регистра 33 и записывается в регистр 33 под воздействием управляющего импульса. Данный импульс подается с выхода второго элемента И 465 через коммутатор 45 на управляющий вход регистра 33.Clock pulses from the output of the first element And 464 are fed to the counting input of the counter 10 through the second element And 465 (the latter is opened by the unit level supplied to its second input from the output of the second comparison unit 466). In this case, the contents of the counter 10 increases each time by one. So, as a result of the influence of the first clock pulse, the contents of the counter 10 takes the value X i +1. The latter enters the address inputs of the memory block 11, determining the cell number, the contents of which (1/24) • g -2 is supplied to the information input of the input of the switch 27. Due to the fact that the control inputs of the switches 27 and 45 receive a code of 1 s counter outputs 462, the value (1/24) • g -2 from the first group of outputs of block 45 is fed to the information inputs of register 33 and is recorded in register 33 under the influence of a control pulse. This pulse is supplied from the output of the second element And 465 through the switch 45 to the control input of the register 33.
Далее аналогичным образом в регистры 34, 35, 36 и 37 записываются значения соответственно (1/24)•g-1, (1/24)•g0, (2/24)•g1, (1/24)•g2. По окончании записи в регистр 37 содержимое счетчика 462 (код числа 5) совпадает с кодом числа, подаваемым на установочную шину 9. В результате на выходе второго блока, сравнения 466 формируется сигнал с нулевым уровнем, закрывающий второй элемент И 465 и приводящий к остановке счетчика 10.Then, in the same way, in the registers 34, 35, 36 and 37, the values are written respectively (1/24) • g -1 , (1/24) • g 0 , (2/24) • g 1 , (1/24) • g 2 . Upon completion of writing to the register 37, the contents of the counter 462 (number 5 code) coincides with the number code supplied to the installation bus 9. As a result, a signal with a zero level is formed at the output of the second block, comparison 466, closing the second AND element 465 and causing the counter to stop ten.
Одновременно с этим в течение описанных выше тактов работы устройства значение ΔX (младшие разряды кода переменной X) поступает на вход преобразователя в дополнительный код 12, на выходе которого имеем величину (1-ΔX). Значение ΔX поступает также на первые группы информационных входов сумматоров 13 и 14, а на первую группу информационных входов сумматора 15 - значение (1-ΔX). На вторые группы информационных входов сумматоров 14 и 15 подается код числа 1, а на вторую группу информационных входов сумматора 13 - код числа 2. Под воздействием сигналов, поступающих на управляющие входы сумматоров 13, 14 и 15 со второго выхода блока управления 46, на выходах сумматоров 13, 14 и 15 формируются значения соответственно (2+ΔX), (1+ΔX) и (2-ΔX). Указанные величины поступают на входы соответствующих блоков возведения в четвертую степень 17, 18 и 19. На вход блока возведения в четвертую степень 16 поступает значение ΔX c информационной шины. На вход блока возведения в четвертую степень 20 - значение (1-ΔX) c выхода преобразователя в дополнительный код 12. На выходах блоков возведения в четвертую степень 16, 17, 18, 19 и 20 имеем значения соответственно ΔX4, (ΔX+2)4, (ΔX+1)4, (2-ΔX)4 и (1-ΔX)4. Величина ΔX4 с выхода блока возведения в четвертую степень 16 поступает на первые группы входов умножителей 21 и 22. На вторую группу входов умножителя 21 подается код числа 10, а на вторую группу входов умножителя 22 - код числа -5. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителей 21 и 22 формируются значения соответственно 10ΔX4 и -5ΔX4. Последние поступают на первые группы информационных входов сумматоров соответственно 30 и 29. На вторые группы информационных входов сумматоров 29 и 30 подаются величины соответственно (ΔX+1)4 (через элемент задержки 24) и (ΔX+2)4 (через элемент задержки 23). Значение (1-ΔX)4 с выхода блока возведения в четвертую степень 20 поступает на первую группу входов умножителя 26, на вторую группу входов которого подается код числа - 5. В результате выполнения операции умножения на выходе умножителя 26 формируется значение -5(1-ΔX)4. Последнее подается на третью группу информационных входов сумматора 30 и вторую группу информационных входов сумматора 31. На первую группу информационных входов сумматора 31 поступает значение (2-ΔX)4 с выхода блока возведения в четвертую степень 19 через элемент задержки 25. Элементы задержки 23, 24 и 25 предназначены для обеспечения одновременного поступления кодовых комбинаций на все входы сумматоров 29, 30 и 31. В результате выполнения операций суммирования в блоках 29, 30 и 31 на выходах последних имеем значения соответственно Указанные величины, а также значения ΔX4 (с выхода блока возведения в четвертую степень 16 через элемент задержки 28) и (1-ΔX)4 (с выхода блока возведения в четвертую степень 20 через элемент задержки 32) одновременно поступают на соответствующие первые группы входов умножителей 38-42. В данных блоках происходит умножение этих величин на значения коэффициентов сплайна, подаваемые на вторые группы входов умножителей 38 - 42 с выходов регистров 33 - 37. В результате получаем произведения Последние поступают на соответствующие группы информационных входов сумматора 43. Под воздействием сигналов, поступающих со второго выхода блока 46 на управляющий вход сумматора 43, на выходе последнего получаем значение функции f(X). При этом содержимое счетчика 462 совпадает с кодом числа 7, подаваемым на установочную шину 8. В результате на выходе первого блока сравнения 463 формируется единичный импульс. Последний поступает на управляющий вход регистра 44. Вычисленное значение функции f(X) с выхода сумматора 43 записывается в регистр 44. Кроме того, единичный импульс с выхода первого блока сравнения 463 подается на R-вход RS-триггера, 461, переводя его в нулевое состояние. В результате сигнал с нулевым уровнем с выхода RS-триггера 461 закрывает первый элемент И 464 и препятствует тем самым прохождению тактовых импульсов через первый элемент И 464. На этом работа устройства по вычислению значения функции f(X) завершается. Устройство готово к новому циклу работы.At the same time, during the above-described clock cycles of the device, the value ΔX (the least significant bits of the code of the variable X) is supplied to the input of the converter in an additional code 12, at the output of which we have the value (1-ΔX). The value ΔX is also supplied to the first group of information inputs of the adders 13 and 14, and to the first group of information inputs of the adder 15 is the value (1-ΔX). The code of number 1 is supplied to the second group of information inputs of the adders 14 and 15, and the code of
Входящие в структурную схему заявленного устройства элементы известны и описаны, например, в [3]. Так, в указанном источнике описаны принципы построения и примеры реализации: счетчиков 10, 462 на с. 85 - 86 (можно реализовать на микросхеме К155ИЕ5), блока памяти 11 на с. 171 - 174 (можно реализовать на микросхеме К155ПР6), элементов И 464, 465 на с. 35 рис. 1.19а (можно реализовать на микросхеме К155ЛИ1), регистров 33 - 37, 44 на с. 104 - 105 (можно реализовать на микросхеме К155ИР13 - с. 111 рис. 1.78). The elements included in the structural diagram of the claimed device are known and described, for example, in [3]. So, in the specified source describes the principles of construction and implementation examples: counters 10, 462 on p. 85 - 86 (can be implemented on the K155IE5 chip), memory block 11 on p. 171 - 174 (can be implemented on the K155PR6 chip), I 464, 465 elements per page. 35 pic. 1.19a (can be implemented on the K155LI1 chip), registers 33 - 37, 44 on p. 104 - 105 (can be implemented on the K155IR13 chip - p. 111 Fig. 1.78).
RS-триггер 461 можно реализовать на микросхеме К155ЛЕ4, как показано в [4] на с. 280, рис. 4.20 а. The RS-trigger 461 can be implemented on the K155LE4 chip, as shown in [4] on p. 280, fig. 4.20 a.
Принцип работы умножителей 21, 22, 25, 38 - 42 известен и описан в [5] на c. 163 - 221. Могут быть реализованы на микросхемах SN54284 и SN54285, с. 305, рис. 6.3.12 или на микросхеме ADSP1016 (см. [6] на с. 502, табл. 7.4). The principle of operation of the multipliers 21, 22, 25, 38 - 42 is known and described in [5] on c. 163 - 221. They can be implemented on chips SN54284 and SN54285, p. 305, fig. 6.3.12 or on the ADSP1016 microcircuit (see [6] on page 502, table 7.4).
Принцип работы блоков сравнения 463, 466 известен и описан в [7] на с. 234 - 257. Можно реализовать на микросхемах К561ИП2 (см. [8] с. 114, рис. 4.12 б). The principle of operation of comparison blocks 463, 466 is known and described in [7] on p. 234 - 257. Can be implemented on K561IP2 microcircuits (see [8], p. 114, Fig. 4.12 b).
Принцип работы сумматоров 13 - 15, 29 - 31, 43 известен и описан в [9] на с. 184 - 198. Полный сумматор описан в [10] на с. 152, рис. 1.112 и с. 153, рис. 1.113. Можно реализовать на элементах ИСКЛ. ИЛИ - К155ЛП5, И - К155ЛИ1, ИЛИ - из ИЛИ-НЕ К155ЛЕ4 и НЕ К155ЛН1. The principle of operation of the adders 13 - 15, 29 - 31, 43 is known and described in [9] on p. 184 - 198. The full adder is described in [10] on p. 152, fig. 1.112 and p. 153, fig. 1.113. It can be implemented on the elements of EXCL. OR - K155LP5, AND - K155LI1, OR - from OR-NOT K155LE4 and NOT K155LN1.
Принцип реализации преобразователя в дополнительный код 12 известен и описан в [4] на с. 462 - 468. Можно реализовать на микросхеме К155ЛА3. The principle of implementation of the converter into additional code 12 is known and described in [4] on p. 462 - 468. Can be implemented on the K155LA3 chip.
Принцип реализации коммутаторов 27 и 45 известен и описан в [10] на с. 220. Могут быть реализованы на микросхемах К561КТ3. The implementation principle of switches 27 and 45 is known and described in [10] on p. 220. They can be implemented on K561KT3 microcircuits.
Блоки возведения в четвертую степень 16 - 20 можно реализовать с помощью умножителей, как показано на фиг. 2, на микросхемах SN54284 и SN54285. The fourth exponentiation blocks 16-20 can be implemented using multipliers, as shown in FIG. 2, on chips SN54284 and SN54285.
Элементы задержки 23 - 25, 28, 32 можно реализовать с помощью регистров (микросхема К155ИР13), как показано на фиг. 3. Delay elements 23 - 25, 28, 32 can be implemented using registers (chip K155IR13), as shown in FIG. 3.
Литература
1. Желудев В.А. Локальная сплайн-аппроксимация на равномерной сетке. // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1987. - Том 27. - N 9. - С. 1296-1310.Literature
1. Zheludev V.A. Local spline approximation on a uniform grid. // Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics. - 1987. - Volume 27. - N 9. - S. 1296-1310.
2. Желудев В. А. Восстановление функций и их производных по сеточным данным с погрешностью при помощи локальных сплайнов. // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1987. - Том 27. - N 1.- С. 22-34. 2. Zheludev V. A. Restoration of functions and their derivatives from grid data with an error using local splines. // Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics. - 1987. - Volume 27. - N 1.- S. 22-34.
3. В.Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. 3. V.L. Awl. Popular digital circuits. Directory. - M.: Radio and Communications, 1988.
4. Л. М. Гольденберг. Импульсные и цифровые устройства. - М.: Связь, 1973. 4. L. M. Goldenberg. Pulse and digital devices. - M.: Communication, 1973.
5. М.А. Карцев, В.А. Брик. Вычислительные системы и синхронная арифметика. - М.: Радио и связь, 1981. 5. M.A. Kartsev, V.A. Brick. Computing systems and synchronous arithmetic. - M.: Radio and Communications, 1981.
6. С. Кун. Матричные процессоры на СБИС: Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. 6. S. Kun. Matrix processors on VLSI: Per. from English - M.: Mir, 1991.
7. Ю. В. Гаврилов, А.Н. Пучко. Арифметические устройства быстродействующих ЭЦВМ. - М.: Советское радио, 1970. 7. Yu. V. Gavrilov, A.N. A bunch. Arithmetic devices of high-speed digital computers. - M.: Soviet Radio, 1970.
8. В. Н. Вениаминов, О.Н. Лебедев, А.И. Мирошниченко. Микросхемы и их применение. Справочное пособие, 3-е изд. перераб. и дополн. - М.: Радио и связь, 1989. 8. V.N. Veniaminov, O.N. Lebedev, A.I. Miroshnichenko. Microcircuits and their application. Reference Guide, 3rd ed. reslave. and add. - M .: Radio and communications, 1989.
9. Д. Гивоне, Р. Россе. Макропроцессоры и микрокомпьютеры: Вводный курс: Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. 9. D. Givone, R. Rosset. Macroprocessors and microcomputers: Introductory course: Per. from English - M.: Mir, 1983.
10. В. Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. 2-е изд., испр. - Челябинск: Металлургия, 1989. 10. V. L. Shilo. Popular digital circuits. Directory. 2nd ed., Rev. - Chelyabinsk: Metallurgy, 1989.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98104111A RU2132568C1 (en) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Interpolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98104111A RU2132568C1 (en) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Interpolator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2132568C1 true RU2132568C1 (en) | 1999-06-27 |
Family
ID=20203036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98104111A RU2132568C1 (en) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Interpolator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2132568C1 (en) |
-
1998
- 1998-02-18 RU RU98104111A patent/RU2132568C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Желудев В.А. Локальная сплайн-аппроксимация на равномерной сетке, РЖ ВИНИТИ. Вычислительная математика и математическая физика, т. 27, N 9, 1987, с. 1296 - 1310. Желудев В.А. Восстановление функций и их производных по сеточным данным с погрешностью при помощи локальных сплайнов, РЖ ВИНИТИ. Вычислительная математика и математическая физика, т. 27, N 1, 1987, с. 22 - 34. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1988, с. 35, 85, 86, 104, 105, 171 - 174. Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства. - М.: Связь, 1973, с. 280, 462 - 468. Карцев М.А., Брик В.А. Вычислительные системы и синхронная арифметика. - М.: Радио и связь, 1981, с. 168 - 171, 210, 219 - 221. Кун С. Матричные процессоры на СБИС. - М.: Мир, 1991, с. 305, 502. Гаврилов Ю.В., Пучко А.Н. Арифметические устройства быстродействующих ЭЦВМ. - М.: Сов. радио, 1970, с. 237 - 257. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение. - М.: Радио и связь, 1989, с. 114. Гивоне Д., Россе Р. Микропро * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4754421A (en) | Multiple precision multiplication device | |
JPH0661792A (en) | Digital filter | |
JPS62286307A (en) | Apparatus and method for multiplication and addition of multiple stage digital signal | |
CN101617235A (en) | The method and apparatus of the finite impulse response filter of multiplier is not used in realization | |
JPS62140072A (en) | Digital phase meter circuit | |
RU2132568C1 (en) | Interpolator | |
RU2127903C1 (en) | Interpolator | |
RU2127902C1 (en) | Interpolator | |
RU2120137C1 (en) | Interpolator | |
RU2140098C1 (en) | Spline-interpolator | |
RU2143132C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2140099C1 (en) | Spline-interpolator | |
RU2132567C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2127901C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2116668C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2116669C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2143131C1 (en) | Spline interpolator | |
Elshoff et al. | The binary floating point digital differential analyzer | |
US5168456A (en) | Incremental frequency domain correlator | |
RU2173877C2 (en) | Spline interpolator | |
RU2165099C2 (en) | Spline interpolator | |
RU2713868C1 (en) | Apparatus for solving task of selecting technical means of complex system | |
RU2160922C1 (en) | N-fold differentiating device | |
RU2148272C1 (en) | Device for double differentiation | |
US5752012A (en) | Computational array with self timed computational element and method of self timed calculation |