SU767758A1 - Цифровое устройство дл ограничени чисел - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах цифровых вычислительных машин, работающих в системах управлени  и рагу- 5 лировани , и  вл етс  усовершенствованием известного устройства.

По основному авт.св. № 690477 известно устройство ограничени , используемое преимущественно в ариф- 10 метических устройствах управл кидих цифровых вычислительных машин, работающих в контурах измерени  различных параметров регулирующих систем.

Известное цифровое устройство ог- 5 раничени  по модулю,-содержацее регистр операнда, регистр ограничител , регистр результата, сумматор, первый преобразователь кодов, первый блок анализа знаков, блок коррекции,две 20 группы элементов И, группу элементов ИЛИ и элемент И, управл ющий вход которого соединен с выходом блока коррекции и управл ющими входами первой группы з лементов И, информацией- 25 ные входы первой и второй групп элементов И соединены с выходами сумматора , а их ВЫХОДЫ через группу элементов ИЛИ соединены с информационными входами регистра результата,30 ЧИСЕЛ

выходы которого подсОединены к информационным входам регистра операнда, а управл ющие входы регистра операн- . да и регистра результата соединены с шиной синхроимпульсов, выходы гистра операнда через первый преобразователь кодов/подсоединены к первым входам сумматора, а втЪрые входы первого преобразовател  кодов соединены с выходом первого блока анализа знаков и млсщшим разр дом регистра результата , знаковые разрйды регистра ограничител  и регистра операнда подключены соответственно к первым и вторым входам первого блока анализа знаков   блока коррекции, преобразователь кодов и второй блок анализа знаков, выходы которого соединены соответственно со знаковыми , разр дами регистра операнда и регистра результата, выход второго блока анализа знаков через первый блок анализа знаков соединен с управл ющим входом второго преобра|зовател  кода, информационные входы ,которого соединены с выходами регистра операнда, а выходы - со вторыми входами сумматора.

Известное устройство решает задачу выделени  задан.ной зоны чисел и огра ничени  этой зоны чисел по модулю зайсГнйогочисЛа, содержащегос  в  чейке А запоминающего устройства ЦВМ, определ емой командой 1ШМ (ограничитель. ), засылаемой в регистр ограничител  % устройства ограничени . Далее в соответствии с временной диаграммой реализуетс  математическа  зависимость; г. . f R, если/К 7 / t А, еслиДА / /R/(l где R - содержимое регистра результата , А - содержимое  чейки ЗУ,опреде емой командой ЦВМ в конкрет ном устройстве - содержимое - регистра ограничител  Р„ Ей. Йедостатками известного устройст Sa  вл ютс  сравнительйо ограниченные функциональные возможности и сравнитёльнО низка  точность его ра боты в .особых точках вычислений, требующие введени  дополнительных; программных затрат ЦВМ дл  их повышени . Наприме р, при работе на .границе разр дной сетки за счет дискретности измерений возможны перепол нени  разр дной сетки и тогда результат от предыдущей рперации. т.е содержимое регистра Р,,  вл ющеес  оШёрандом в операции ограничени , будет переп9лненным, но ложно удовлётТвбр юЩим услови м математической зависимости (1), что приведет к неправильному выполнению закона регулировани  осушествл емрго ЦВМ. С целью устранени  ошибок рег лировани , . повышени  точности работы ЦВМ, следовательно, и устройства ограничени , в рабочую программу ЦВМ вводитс  подпрограмма анализа разр да переполнени  ( Р ) и. прин ти  соответствующего решени . Кроме того, при отработке некото рых законов управлени  требуетс  вы деление зоны нечувствительности, ап паратно выражающее с  в обнулениирезультатов предыдущих вычислений как ошибочных, в зависимости от ана лиза на заданную константу. Данна  операци  до сих пор проводилась программным путем, трёбуквдим определенных программных затрат, и, соответственно , времени дл  ее выполнени . Цель изобретени  - повышение точ ности устройства и расширение его функциональных возможностей. Это достигаетс  тем, что устройст во ограничени  содержит элемент НЕ . триг1 ёр переполнени  и дополнительный элемент ИЛИ, причем выходы знакового разр да и разр да переполнени  регистра ре .зультата подключены к первому и . второму входам элемента НЕ-И, вйосод которого свйзан с вхОдом установки триггера переполнени , вход сброса которого  вл етс  входом устройства, а выход триггера переполнени  подключен к первому входу дополнительного элемента ИЛИ, второй вход которого св зан со знаковым раз р дом регистра результата, а выход дополнительного элемента ИЛИ св зан с первым блоком анализа знаков. На чертеже представлена структурна  схема устройства. Устройство содержит регистр 1 операнда , регистр 2 ограничител , регистр 3 результата, сумматор 4, первый преобразователь 5 кодов, первый блок б анализа знаков, блок 7 коррекции, группу элементов 8 И пр мой передачи кодов, группу элементов 9 И передачи кодов со сдвигом влево, группу элементов 10 ИЛИ, элемент 11 И, второй преобразователь 12 кодов, второй блок 13 анализа знаков, дополни-, тельный блок 14 анализа знаков, блок 15 анализа переполнени  разр дной сетки, содержащий элемент 16 НЕ-И и триггер 17 переполнени . Регистр 1 операнда (р) осуществл ет промежуточное хранение ограничиваемых величин. Регистр 2 ограничител  (р,;) предназначен дл  запоминани  чисга-ограничител , которьм определ етс  зона чисел в операции ограничитель и зона нечувствительности в операции выделить зону нечувствительности . Регистр 3 результата (Р-},) предназначен дл  хранени  операнда, т.е. результата предьвдущей операции или. вв.одимой ирЗУ ограничиваемой величины. Фиксирует значение результата исполнени  текущей операции. Сумматор 4 (см) совместно с преобразовател ми 5 и 12 кода предназначен дл  преобразовани  исходной информации в результат текущей операции. Блоки б, 13, 14 анализа знаков и блок 15 анализа переполнени  разр дной сетки предназначены дл  определени  алгоритма исполнени  операции суглматора. Группы элементов 8 и 9 И передачи кодов и группа элементов 10 ИЛИ осуществл ют пр мую или со сдвигом влево передачу результата на вход регистра 3 результата. Элемент 11 И осуществл ет пОдачу единицы в младший (N-ый) разр д сумматора 4 в случа х обращени  кода из пр мого в дополнительный . Устройство осуществл ет функции . ограничени  и выделени  зоны нечувствительности , интерпретаци  которых заключаетс  в следующем. Ограничение - содержимое регистра результата остаетс  без изменени , если оно по модулю меньше ограничители, и разр д переполнени  регистра результата равен нулю (т.е. переполнение разр дной сетки не имело места). В случае, если модуль содержимого регистра результата больше содержимого ограничител  или признак переполнени  регистра результата равен единице (т.е. в предьщущей операции имело место переполнение разр дной сетки) т.о на регистре результата фиксируетс  модуль значени  ограничител  со знаком результата. Вьаделение зоны нечувствительности - содержимое регис-тра результата остаетс  без изменени , если оно по модулю меньше ограничител , s случае,если модуль содержимого регистра результата больше содержимого ограничител , то регистру результата присваиваетс  нулевое значение. Математическа  запись алгоритмов опера14ии ограничение : R f бсли /R/ А и S 0 ° ,,если/ly А или 1 вьщеление Эоны нечувствительности: Устройство при выполнении функци ограничени  работает следующим образом . Ограничиваемое число заноситс  в регистр 3, оно не может быть резуль татом предыдущей операции. Модуль ограничител  заноситс  в регистр ограничител  2. Числа считаютс  положительными, если их знаковые старшие левые разр ды наход тс  в состо нии нул  и отрицательными, если в состо нии единицы. При передаче первого синхроимпульса ограничиваемое число переписываетс  из регистра 3 в регистр 1. Дл  определени  большего по модулю из чисел, подготовленных в регистрах 1 и 2, на вход первого слагаемого сумматор 4через группу элементов И пр мой передачи кодов 5 поступает содержимое регистра 2. На вход второго слагаемого сумматора 4 через преобразователь 12 кодов поступает содер жимое регистра 1 в пр мом коде, есл оно отрицательное, или в обратном коде, если оно положительно. Анализ знаков в этом случае ведетс  первым блоком б анализа знаков, он же выби рает соответствующие сигналы, управ л ющие работой преобразователей 5и 12. В случае передачи первый или вто рой входы сумматора обратного (инве сного) кода одного из слагаемых ч;ер элемент 11 И в цепь переноса младше го разр да сумматора 4 с блока 7 ко рекции синхронно суммированию этих чисел подаетс  единица. Анализ знака содержимого регистра 1 операн/ia осуществл етс  вторым блоком 13 ана лиза знаков, который  вл етс  дополнительным к первому блоку б анализа знаков. БЛОКИ анализа знаков представл ют собой набор логических элементов И, ИЛИ, вырабатывающих управл ющие сигналы дл  управлени  преобразовател ми 5 и 12 кодов. Результат вычитани  модулей содержимого регистра 2 ограничител  и регистра 1 операнда записываетс  через группу элементов И 8 и ИЛИ 10 в регистр 3 результата. Новое значение регистра 3 результата анализируетс  по знаку резул тата вторым блоком 13 анализа знаков и дополнительным блоком 14 анализа знаков, представл ющем собой логи- ческий элемент ИЛИ. Алгоритм анализа определ етс  также состо нием блока переполнени  разр дной сетки, т.е. состо нием | знакового разр да и триггера 1 переполнени , который устанавливаетс  по концу предьщущей операции при наличии единицы на выходе схемы 16 сравнени  знакового разр да и разр да переполнени  регистра результата. Если знак результата положительный , то модуль содержимого регистра 2 (ограничитель) при вычитании был больше, если знак отрицательный , то меньше. В первом случае (при положительном знаке РЛ, ) в следующем такте на вход первого слагаемого поступает нуль, на вход второго слагаемсэго через вентили пр мой передачи преобразовател  12 кода поступает содержимое операнда 1, т.е. происходит сложение с нул ми содержимого , регистра 1 операнда и перепись его (ограничиваемого числа) в регистр 3 результата. Во втором случае (при отрицательном знаке Рд) или на личии переполнени  разр дной сетки, что фиксируетс  на блоке 15, в следующем такте на вход слагаемого сумматора 4 через элементы И 5 поступает , содержимое регистра 2 ограничител  при положительном знаке ограничител  или инверси  содержимого регистра 2 ограничител  с прибавлением гединицы в младший разр д сумматора 4 при отрицательном знаке ограничител  , На вход второго слагаемого сумматора 4 поступает О. Результат с сумматора переписываетс  через группу элементов И 8 и ИЛИ 10 в регистр 3 результата. Таким образом, на регистре РО, фиксируетс  значение результата, соответствующее выражению(2), Ход выполнени  алгоритма идентичен операции ограничени . При анализе знака результата Рг,, если он положителен, производитс  обнулеййб содержимого регистра результата . При положительном значении содержимого регистра результата первоначальное значение сохран етс .

образом, на регистре Р„ фиксируетс  значение результата операции , соответствующее выражению 3 .

Использование изобретени  позволит сократить объем ЦВМ за счет исключени  подпрограмм анализа переполнени  разр дной сетки на 1300 бит (с 52000. до 50700) ;уйк6рйтьёрёй  вЕЛПОлнени  задачи на одном цикле вычислений на 3 мс (с 33 мс до 30 мс, 9%) за счет аппаратного° выполнени  указанных операций; повысить точность вычислений в 2 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровое устройство дл  ограничейи  чиоел по авт.св. 690477, о т л и ч и ю ад е е с   тем, что, с

   целью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей, оно содержит злемент НЕ-И, триггер переполнени  и дополнительный, элемент ИЛИ, причем выходы зйакового разр да и разр да переполнени  регистра результата подключены к первому и второму входам элемента НЕ-И, выход которого св зан с входом установки триггера переполнени , вход сброса которого  вл етс  входом устройства, а выход триггера переполнени  подключен к первому входу дополнительногЬ элемента ИЛИ, второй вход которого св зан со знаковьам разр дом регист- . ра результата, а выход дополнительного элемента ИДИ св зан с первым блоком знаков.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 0 1. Авторское свидетельство СССР по за вке 2490421, кло G Об F 7/39, 1977 (прототип).