SU1003082A1 - Цифровое устройство дл вычислени логарифма числа - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в различных автоматических и телемеханических устройствах.

Известно устройство, содержащее счетчик характеристики, дешифратор характеристики, первый и второй дешифраторп , счетчик мантиссы, причем выход переноса счетчика мантиссы соединен со входом счетчика характеристики , выходы которого соединены со входами дешифратора характеристики , выходы которого соединены с первой группой входов первого дешифратора , выходы счетчика мантиссы соединены с информационными входами второго дешифратора, входна  шина устройства соединена с входом делител  частоты, выходы которого соединены со второй группой входов первого дешифратора , выходы которого соединены (-со входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которогэ соединен с управл ющим входом второго дешифратора и первым входом элемента И-НЕ, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходом второго дешифратора l.

Недостатком этого устройства  вл етс  сложность его реализации, вычисление логарифмов чисел, представленных только унитарным кодом и низка  точность вычислений чисел меньше 16.

Известно также цифровое устройство дл  вычислени  логарифмов чисел, содержащее первый и второй счетчики, элементы И блока, блок умножени ,

10 элемент задержки, элемент ИЛИ, причем входы первого и второго счетчика соединены с импульсными и потенциальными входами элементов И блока г соответственно , выход элемента ИЛИ сое15 динен со входом блока умножени  и первого счетчика, выход элемента И блока соединен со входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй

20 вход которого соединен со входом устройства и входом второго счетчика С 2.

Недостатком этого устройства  вл етс  малое быстродействие из-за ограь

25 ничени  максимальной частоты поступлени  входных импульсов, которое св зано-с наличием элемента згщержки , а такженевозможность вычислени  -логарифмов чисел, представленных,

30 двоичным параллельным кодом. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  цифровое устройство дл  вычислени  логарифмов чисел, содержащее элемент И, регистр сдвига и вычитающий счетчик, а также два элемента задер ки и элемент ИЛИ . Недостатком известного устройств  вл етс  низка  точность вычислени  Фактически устройство определ ет только значение характеристики двоичных логарифмов. Кроме того, недостатком устройст ва  вл етс  невозможность вычислени  логарифмов чисел, представленны двоичным параллельным кодомj, Цельюизобретени   вл етс  повышение точности и упрощение устройст ва.Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем sjieMeHT И, регистр сдвига и вычитаю . щШ счетчик, вход записи регистра сдвига соединен с управл ющим входом устройства и входом устанойки в единицу вычитающего счетчика, вход вычитани  которого подключен к выходу элемента И и сдвигающему входу регистра сдвига, инверсный выход старшего разр да которого подключен к первому входу элемента И, второй вход последнегЬ подключен к тактирую щему входу устройства, разр дные входы регистра сдвига соединены с информационными входами устройства, разр дные выходы регистра сдвига и вычитающего счетчика соединены с выходами устройства. Число разр дов вычитающего счетчи ка св зано с ЧИСЛОМ разр дов регистра сдвига соотношением п log., где п - число разр дов вычитающего счетчика; К - число разр дов регистра сдви га. На чертеже схематично представлена функциональна  схема устройства. Устройство дл  вычислени  логариф ма числа содержит регистр 1 сдвига, вычитающий счетчик 2 и элемент И 3. Устройство работает следующим образом,. Управл ющим импульсным сигналом . Сц производитс  запись числа X в регистр 1 сдвига и установка счётчика в единичное положение. Если соблюдаетс  соотношение

- значение входного числа;

где К - число разр дов регистра сдви . гаг

то с инверсного выхода старшего разр да регистра 1 сдвига поступает сиг- 5

m - значение мантиисы/

Claims (3)

1. К коэффициент наклона.аппрокси мирующей пр мой/ X - входное число, р - характеристика числа. нал логической единицы на элемент И 3. В результате импульсы тактовой частоты fj проход т на регистр 1 сдвига и вычитающий счетчик 2 и тем самым производитс  сдвиг информации в регистре 1 сдвига и уменьшение содержимого счетчика 2. Сдвиг осуществл етс  до тех пор, пока на инверсном выходе старшего разр да регистра 1 сдвига .на по витс  сигнал логического нул , которым блокируетс  прохождение импульсов тактовой частоты на регистр 1 сдвига и вычитающий счетчик 2. Наличие сигнала логического нул  на инверсном выходе регистра 1 сдвига указывает об окончании вычислени  логарифма числа, который можно использовать как сигнал окончании работы устройства . Значение характеристики логарифма числа X беретс  с выхода вычитающего счетчика 2, а мантиссы с первых (К-1 ) разр дов регистра 1 сдвига. Если исходное число содержит логическую единицу в старшем разр де (Х| 1 ), то при записи его в регистр 1 сдвига на инверсном выходе стар иего разр да по витс  сигнал логического нул  и процесс вычислени  тем самым окончитс . С выходов регистра 1 сдвига и вычитающего счетчика 2 снимаетс  вычисленное значение-логарифма числа,как было описано ранее. В предлагаемом устройстве .характеристика двоичного логарифма определ етс  номером старшего разр да числа, имеющим значение логической единицы при Представлении числа в двоичном нормальном коде. Например, двоичный нормальный код числа 15 имеет вид 00001111. Номер старшего разр да, имеющего значение логической единицы рассматриваемого числа,равен трем,что соответствует действительности (log ,907). Значение мантиссы определ етс  путем линейной аппроксимации . Максимальное приращение мантиссы равно единице при изменении входного числа X от 2 до 2 , где р - значение характеристики. Следовательно, коэффициент наклона апроксимирующей пр мой равен к 1 1 - 2Р- ТР а значение мантиссы равно ( Х-2Р). -2Li Значение (Х-2Р)  вл етс  исхо ным числом без единицы в старшем значащем разр де, а значение m  в етс  формой представлени  значени ( Х-2) в двоичном нормальном коде с фиксированной зап той после ста , щего разр да. Значение мантиссы логарифма числа 15 будет в двоичном коде 0,111, или в дес тичном 0,875, т двоичный логарифм, числа 15 будет равен 09,,875. Таким образом, дл  определени  значени  двоичного логарифма числ представленного в двоичном коде, достаточно определить пор дковый номер единицы в старшем значащем разр де, что  вл етс  характеристикой логарифма, а в качестве ман тиссы беретс  исходное число за в четом значени  старшего значащего {разр да, т.е. значение двоичного логарифма определ етс  по формуле X - 2 У . + Р. 2Р$Х52 Абсолютна  ошибка вычислени  л гарифма равна log х- - р. Максимальна  абсолютна  ошибка дет при . . X 2Р X -т И равна Лу«а( 0,8607,-что соответ ствует младшему разр ду при восьми разр дной сетке входного числа, а относительна  приведенна  погрешность равна (/«1%. Использование изобретени  позволит создать устройство дл  вычислени  логарифма числа, отличающеес  более высокой точностью вычислени  (у известного устройства максимальна  абсолютна  погрешность равна сГцкйс а .относительна  приведенна  шг  восьмиразр дного устройства 0 12,5%) и простотой реализации. Простота и компактность предлагаемого устройства позволит использовать его в малогабаритных измерительных цифровых приборах, информационноизмерительных системах и в устройствах управлени . Формула изобретени  Цифровое устройство дл  вычислени  логарифма числа, содержащее элемент и, регистр сдвига и вычитающий счетчик, о т л а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  устройства, вход записи регистра сдвига соединен с управл ющим входом устройства и входом установки в единицу вычитающего счетчика, вход вычитани  которого : : . подключен к выходу элемента И и сдвигающему входу регистра сдвига, инверсный выход старшего разр да которого подключен к первому входу элемента И, второй вход последнего подключен к тактирук цему входу устройства , разр дные входы регистра сдвига соединены с информационными входами устройства, разр дные выходы регистра сдвига и вычитающего счетчика соединены с выходами устройства . Источники информации, рин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 605211, кл. G 06 F 7/38, 1978.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 572783, кл. G 06 F 7/38, 1977.
3. 3.Мельников А.А:, Рыжевский А.Г.и рифонов Е.Ф. Обработка частотных временных импульсных сигналов. М., 976, с. 100-101 (прототип).