SU983707A1 - Elementary function computing device - Google Patents

Elementary function computing device Download PDF

Info

Publication number
SU983707A1
SU983707A1 SU813315836A SU3315836A SU983707A1 SU 983707 A1 SU983707 A1 SU 983707A1 SU 813315836 A SU813315836 A SU 813315836A SU 3315836 A SU3315836 A SU 3315836A SU 983707 A1 SU983707 A1 SU 983707A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
register
output
functions
multiplier
inputs
Prior art date
Application number
SU813315836A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлий Павлович Журавлев
Иван Степанович Давыдов
Сергей Зосимович Куракин
Original Assignee
Пушкинское Высшее Ордена Красной Звезды Училище Радиоэлектроники Противовоздушной Обороны
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пушкинское Высшее Ордена Красной Звезды Училище Радиоэлектроники Противовоздушной Обороны filed Critical Пушкинское Высшее Ордена Красной Звезды Училище Радиоэлектроники Противовоздушной Обороны
Priority to SU813315836A priority Critical patent/SU983707A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU983707A1 publication Critical patent/SU983707A1/en

Links

Landscapes

  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ(5) DEVICE FOR CALCULATION OF ELEMENTARY FUNCTIONS

1one

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть исполь зовано при разработке специализированных и универсальных вычислительных машин, при введении в состав операций ЭВМ специальных команд типа sin X, cos X, tg х, ctg х, arcsin х, е , In X, sh X, arsh х, (Ifx) и тому подобных.The invention relates to computing and can be used in the development of specialized and universal computers, with the introduction of special commands like sin X, cos X, tg x, ctg x, arcsin x, e, In X, sh X, arsh x, (ifx) and the like.

Известен цифровой вычислитель ций тангенса и котангенса, содержащий И-разр дный регистр аргумента, посто нное запоминающее устройство, блок управлени , блок умножени , регистры промежуточных результатов, блок деле- Is ни , элементы ИЛИ, выходной perHCTp lJA digital calculator of tangent and cotangent is known, which contains an I-bit argument register, a persistent storage device, a control unit, a multiplication unit, intermediate result registers, a divisor unit, OR elements, an output perHCTp lJ

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность- вычислени  гиперболических , логарифмических и гих функций.A disadvantage of the known device is the impossibility of calculating hyperbolic, logarithmic and gyf functions.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  вычислени  экспоненциальной функции, содержащее два одноразр дных сумматора-вычитател  комбинационного типа, два накопительных регистра , блок односторонней пам ти, вентили, сдвигающий регистр, блок определени  знака псевдочастного, блок анализа сходимости (схема сравнени , блок управлени , блок сброса и блок повторений итераций 23.The closest to the invention to the technical essence is a device for calculating an exponential function comprising two single-bit combinational subtractors, two accumulative registers, a one-way memory block, gates, a shift register, a pseudo-part sign determining unit, a convergence analysis block (comparison circuit , control unit, reset unit and iteration block 23.

Недостатком известного устройства  вл етс  узка  специализаци . Дл  создани  процессора, выполн ющего вычислени  тригонометрических, круговых , показательных, логарифмических, гиперболических и обратных гиперболических функций, требуютс  большие затраты оборудовани .A disadvantage of the known device is a narrow specialization. To create a processor that performs computations for trigonometric, circular, exponential, logarithmic, hyperbolic, and inverse hyperbolic functions, large hardware costs are required.

Целью изобретени   вл етс  расширение класса решаемых задач за счет возможности дополнительного вычислени  устройством тригонометрических, гиперболических и логарифмических функций.The aim of the invention is to expand the class of tasks to be solved due to the possibility of the device additionally calculating trigonometric, hyperbolic and logarithmic functions.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  вычислени  элементарных функций, содержащее два накопительных регистра, сумматор, первый умножитель, схему сравнени , формирователь импульсов сброса, блок управлени  и блок пам ти, причем управл ющие входы первого и второго накопительных регистров соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управлени , третий и четвертый выходы которого соединены с управл ющими входами соответственно сумматора и первого умножител , выход которого соединен с информационным входом второго накопительного регистра , первым информационным входом сумматора и первым входом схемы сравнени  , выход которой через формирователь импульсов сброса соединен с первым входом блока управлени , второй информационный вход и выход сумматора соединены соответственно с выходом и информационным входом первого накопительного регистра, установочный вход которого соединен с выходом второго накопительного регистра и первым информационным входом первого умножител , дополнительно введены второй умножитель, регистр операции , дешифратор операции, счетчик, коммутатор, три блока пам ти, регистр констант, регистр псевдоаргумента и регистр ошибки, выход которого соединен с вторым входом схемы сравнени , управл ющие входы регистра ошибки, второго умножител , счетчика, коммутатора , регистра констант и регистра псевдоаргумента соединены соответственно с п того по дес тый выходами блока управлени , второй вход которого соединен через дешифратор операции с выходом регистра операции, выход счетчика соединен с информационным входом коммутатора, выходы с первого по четвертый которого соединены с входами соответственно с первого по четвертый блоков пам ти, выходы которых соединены с первым информационным входом регистра констант, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра псевдоаргумента и первым -информационным входом второго умножител , второй информационный вход которого соединен с выходом регистра констант, выход второго умножител  соединен с информационным входом регистра псевдоаргумента , выход которого соединен с установочным входом второго накопительного регистра, второй информационный вход первого умножител  соединен с выходом второго умножител . .The goal is achieved in that a device for calculating elementary functions comprising two accumulator registers, an adder, a first multiplier, a comparison circuit, a reset pulse shaper, a control unit and a memory unit, the control inputs of the first and second accumulation registers are connected respectively to the first and the second outputs of the control unit, the third and fourth outputs of which are connected to the control inputs of the adder and the first multiplier, respectively, the output of which is connected to the information input the second accumulator register, the first information input of the adder and the first input of the comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the control unit through the reset pulse shaper, the second information input and the output of the adder are connected respectively to the output and information input of the first accumulative register, the setup input of which is connected to the output of the second cumulative register and the first information input of the first multiplier, the second multiplier is additionally entered, the operation register , operation decoder, counter, switch, three memory blocks, constant register, pseudo-argument register and error register, the output of which is connected to the second input of the comparison circuit, the control inputs of the error register, second multiplier, counter, switch, constant register and pseudo argument register correspondingly with the fifth to the tenth outputs of the control unit, the second input of which is connected through the operation decoder to the output of the operation register, the output of the counter is connected to the information input of the switch, the outputs from the first the fourth one is connected to the inputs of the first to fourth memory blocks, respectively, the outputs of which are connected to the first information input of the register of constants, the second information input of which is connected to the output of the pseudo-argument register and the first information input of the second multiplier, the second information input of which is connected to the output of the register constants, the output of the second multiplier is connected to the information input of the pseudo-argument register, the output of which is connected to the installation input of the second cumulative p Giustra, second information input of the first multiplier is connected to the output of the second multiplier. .

Причем блок управлени  содержит генератор импульсов, формирователь синхроимпульсов, три сдвиговых регистра , п ть триггеров, дес ть групп элементов И, три элемента ИЛИ и два элемента И, входы первого и второго элементов ИЛИ и первые входы элементов И с первой по п тую групп соединены с вторым входом блока управлени , выход генератора импульсов соединен с входом формировател  синхроимпульсов , выходы с первого по четвертый которого соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходами регистров сдвига , выход переполнени  первого регистра сдвигд. соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выхода ми соответствующих элементов ИЛИ, выход первого элемента И соединен с информационным входом второго регистра сдвига, выход переполнени  которого подключен к информационному входу третьего регистра сдвига и выходу второго элемента И,выходы разр дов с первого по п тый третьего регистра сдвига соединены с первыми входами соответственно с первого по п тый триггеров вторые входы которых подключены к первому входу блока управлени , выходы первого и второго разр дов первого регистра сдвига соединены с вторыми входами элементов И соответственно первой и второй групп, выход первого триггера соединен с вторыми входами элементов И третьей группы, третьи входы которых соединены с четвертым выходом формировател  синхроимпульсов , выход второго триггера соединен с вторыми входами элементов И четвертой и п той групп и первыми входами элементов И шестой группы, вторые входы которых соединены с первым выходом формировател  синхроимпульсов , третьими входами элементов И четвертой и п той групп и первыми входами элементов И. седьмой группы, вторые входы которых соединены с выходом п того триггера, четвертые входы элементов И п той группы соединены с вторым выходом формировател  синхроимпульсов , четвертый выход соединен с первыми входами элементов И восьмойгруппы, вторые входы которых соединены с выходом третьего триггера., выход четвевтого Уриггера соединен с первыми входами элементов И дев той и дес той групп, вторые входы которых подключены к третьему выходу формировател  синхроимпульсов выход первого разр да первогб регигстра сдвига соединен с первым, вторым, третьим, четвертым, шестым и дев тым выходами блока управлени , выход третьего разр да первого регистра сдвига соединен с первым выходом блока управлений , выходы разр дов ,с первого по третий второго регистра сдвига .соединены соответственно с дев тым, шестым и дес тым выхсдами блока управлени  , выходы элементов И первой группы соединены с седьмым выходом iблока управлени , с вторым выходом которого соединены вЬ1ХОды элементов второй группы, Ьыходы элементов И тре тьей группы соединены с восьмым выходом блока управлени , шестой выход которого соединен с выходами элементов И четвертой и шестой групп, выходы элементов И п той группы соединены с седьмым выходом блока управлени , четвертый, второй, третий ипервый выходы которого соединены с выходами элементов И соответственно восьмой, дев той, дес той и седьмой групп. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок управлени ; на фиг. 3 -. временные диаграммы работы отдельных блоков. Устройство дл  вычислени  элементтарных функций содержит блок 1 управ„лени , сумматор 2, умножители 3 J, регистры 5 и 6 накопительные, регистр 7 псевдоаргумента, регистр 8 констант, блоки 9-12 пам ти, коммутатор .13. счетчик 1, регистр 15опер ции ,дешифратор 16 операции,регистр 17 ошибки, схему 18 сравнени , формирова тель 19 импульсов сброса и .вход 20 устройства. Блок управлени  содержит генератор 21 импульсов, формирователь 22 синхроимпульсов, регистры 23-25 сдвига , триггеры 26-30, группы элементов И, элементы ИЛИ , элементы И i и its. На временной диаграмме ( фиг. 3) по сн ющей работу устройства, изображены ЭПЮ0Ы следующих управл ющих си|- налов: -синхроимпульсы на выходе фор7 мировател  синхроимпульсов (СИ1-СИ, , импульс Пуск, импульс сброса сигналы пуска первого и второго умножителей , сумматора, блока пам ти ( Пуск УМ-1, Пуск УМ-2,Пускт:, Пуск ПЗУ, сигналы передачи содержимого одного регистра на другой, сигналы результата умножени  и суммирова ни  на накопительные регистры ( Р7-гР6 , Р6 -Г Р5, Р7 РЗ, УМ-1 - Р6, УМ-2- Р 7, Х- Р5), сигналы увеличени  содержимого счетчика на единицу (+1 СчТ)., Формирователь 19 предназначен дл  преобразовани  потенциального сигнала со cxef« i 18 сравнени , поступающего при достижении заданной точности вычислений , в импульсный, и выдачи его в блок 1 управлени  дл  сброса триггеров блока управлени , и содержит генератор одиночных импульсов ( ГОИ и схему распределени  сигналов сброса . Схема распределени  сигна;юв сброса задерживает сигналы сбросачуправл ющих триггеров 29 и ,30 на врем  работы сумматора 2 и передачи результата суммировани  с сумматора в регистр 5. Вычисление функций в предложенном устройстве основано на использовании свойств р дов Тейлора, заключающихс  в том, что: а) при вычислении р дов дл  различных функций выполн ют.с  6динакоК)1е промежуточные действи  ( это дает возможность использовать один и тот же блок односторонней, пам ти дл  вычислени  различных функций); б ) быстра  сходимость р дов обеспечивает малую емкость блоков односторонней пам ти, Tpигoнoмetpичecкиe, круговые,показательные , логарифмические, гиперболические и обратные гиперболические функции с помс цью преобразований Тейлора могут быть записаны в виде бесконечного степ(знного р да. Разложени  некоторых из этих функций в р д Тейлора, обл;эсти сходимости р дов и практические диапазоны изменений аргумента X приведены в табл.- 1. Дл  вычислени  функций f(x) с заданной погрешностью ik требуетс  вычислить п первых членов р да. Зависимость Y ,&) количества первых членов р да, которые должны быть учтены при расчете, от диапазона из- 7 менени  аргумента х и заданной погре ности вычислений Д приведены в табл. Вычисление функций, приведенных в табл. 1, удобно производить по рекурентным формулам вида f (х )), (1) ,,. .где X, . - реальные значени  аргумента и номера члена р  да соответственно; п а г-г г оеаТг г f (х) - значение функций; и - значение 1-го члена р .„,.,,. 1р(х),Ч(1Г- множители, завис щие от . 1„(. , Выражени  дл  t|)(x) и ) приве дены в табл. 3. Дл  рассматриваемых функций рекурентные соотношени , например дл  дв ичной системы счислени  с фиксирован ной зап той, имеют вид ex).,4cxmo (Wty.)4(.) где щ, ,т ,п1 ,т ,т. - масштабные коэф Uo U Ч л фициенты дл  функций и аргументов; f 1, если UQ 1 DO I т.,если U,, q(x). Диапазоны изменени  реальных значений функций и аргументов и соответ , ствующие им масштабы приведены в . табл. Ц, где А - величина, определ ю ща  диапазон изменени  реальных значений функции f(x), В - определ ет диапазон изменени  значении 1-го чле на р да U:, С - диапазон изменени  р альных значений аргумента х, 3)- диа пазон изменени  количества первых членов р да, которые должны быть учтены при расчёте. При вычислении функций«по рекурентным формулам должны выполн тьс  услови  mj « max т, т . (3) Конкретные рекурентные соотношени  дл  вычислении функций с учетом , масштабов приведены в табл. 5° В квадратных скобкйх указаны действи  подготовительного этапа, которые сво д тс  к вычислению величины СЧ(Х)(Х) €(4) При выполнении основного этапа операций действи , св занные с вы078 числением функции Ц (|) и сравнением величины сд выполн ютс  одновременно с другими Анализ сходимости р дов (табл. 2) показывает, что дл  вычислени  функций f(x) с заданной погрешностью Д в практическом диапазоне и. менени  аргумента X требуетс  вычислить ограниченное число первых членов р да. Это позвол ет воспользоватьс  табличным методом вычислени  функции Ч () / г- с помощью блоков пам ти (ЬП). При рассмотрении функций Ч () (табл. 3) оказываетс , что дл  различных функций f(x) J функции Ш() описываютс  одной и той же формулой . (например, sinx и shx; cosx и chx, arcsinx и arshxX. Это позвол ет использовать одни и те же БП, хран щие значени  lf(i), дл  вычислени  различных функций МПервый БП (БП-1) используетс  при вычислении функции е. В каждом такте на вход БП-1 подаетс  значение 1,  вл ющеес  адресом  чейки, а на выходе снимаетс  обратна  величина 1/i. Количество  чеек БП-1 равно 14 (табЛо 2), а разр дность каждой  чейки зависит от точности представлени  функции Ч (i) и не превышает разр дности , необходимой дл  представлени  аргумента х Второй БП (БП-2) используетс  при вычислении функций sinx, cosx, shx, Он состоит из 28  чеек (табл.2). в нечетных  чейках с адресами (2i-1) записаны значени  1/2 {21 -1), а в четных  чейках с адресами 2i - значени  1/21 (21+1). Третий БП (.БП-3) используетс  при .. . вычислении функции ЕИ :р. и содержит 23  чейки (табл„ 2), вкоторых - ii-t исаны величины . Четвертый БП (БП-Ц) используетс  при вычислении функций arcsinx, arshx и (1±хГ и содержит 120  чеек. В  чейках с четными адресами записаны величины (2i-1)/2i ,(2i4l), необходимые дл  вычислени  функций arcsinx, arshx, а в  чейках с Нечет„у адресами - величины (2i-l)/2i, необходимые дл  вычислени  функций ( 1ixГ Таким образом, суммарна  емкость всех БП, обеспечивающих вычисление 9 функций f(x) с погрешностью не более чем составл ет 185  чеек,. Необходимым и достаточным условием достижени  заданной точности выполнени  функции f(x)  вл етс  выполнение логического соотношени  . Л , (., (Д) m-), (5) - -i / - I где и. - значение j-ro разр да в дво ичном представлении величины (Uy I , отсчитанного вправо от зап той. Таким образом, в устройстве реализуетс  следующий алгоритм вычислени  элементарных функций, представленных в виде р дов Тейлора. В каждом цикле вычислений очередной член р да представл етс  в виде произведени  трех сомножителей: значени  предмдущего члена р да, множител ,  вл ющегос  функцией от аргумента х, и множител ,  вл ющегос  функцией номера члена р да (1), причем мноиитель,  вл ющийс  функцией от аргумента х, дл  всех членов р да имеет одно и тоже значение и вычисл етс  на подготовительном этапе, а множитель,  вл ющийс  функцией от номера члена р да, ввиду ограниченности количества вычисл емых членов р да, вычисл етс  табличным методом с помощью посто нных запоминающих устройств (табл. 3). При выпол нении основного этапа вычислений функ ций операции, которые могут быть выполнены одновременно с другими, совме щаютс  по времени (выборка констант и работа первого умножител  3, второго умножител  4 и сумматора 2 ). Устройство в соответствии с алгоритмом вь1числений работает следующим образом. Первоначально регистры , 15 и 17 и счетчик 14 устанавливаютс  в нул вое состо ние. При поступлении в блок 1 управлени  сигнала запроса на вычисление функции f(х), на регистр 15 операций принимаетс  код операции, на регистр 7 - аргумент х, на регистр 17 ошибки - значение заданной погрешности вычислений Д .Причем значени  аргу мента X 7 1, например, дл  двоичной системы счислени  с фиксированной зап той представл ютс  с учетом масштаба аргумента т, а значени  погрешности вычислений с учетом масштаба функции П(табл. 4). Код операции с регистра 15 поступает на дешифратор 16, на выходе которого формируетс  сигнал выполн емой операции. 70710 поступающий в блок 1 управлени , Блок 1 управлени  по сигналу Пуск начинает вырабатывать управл ющие сигналы в соответствии с временной диаграммой (фиг. 3). При этом по каждому синхроимпульсу с выхода формировател  22 синхроимпульсов в регистрах сдвига осуществл етс  последовательный сдвиг единицы, записанной вначале в регистр 23 сдвига (фиг, 2). Регистры 23 и 24 сдвига предназначены дл  организации подготовительного этапа, а регистр 25 сдвига - дл  организации основного этапа вычислений функций. Работа устройства синхронизируетс  четырьм  сери ми синхроимпульсов (CHIrCHi), сдвинутых относительно друг друга. Рассмотрим работу устройства на примере вычислени  функций sinx, cos X, arcs in х, . In 1i , shx, ch X, arsh x, (ItxHC Ha подготовительном этапе при функций sin х. In Зу arcsin X, sh х, arsh х в регистр «э по одному из управл ющих сигналов, сформированному группой 32 (фиг. 2), передаетс  с регистра 7 заданный аргумент X, при этом структурно производитс  сдвиг с учетом масштаба функции т. (табл.,4). При вьтислеНИИ функций (НхИ) cos X, е , chx в регистр 6 заноситс  единица с учетом масштаба функции т. Тем самым в регистре 6 формируетс  начальный член р да УоСтабл. 5). При выбранных значени х масштабных коэффициентов группа 32 вырабатывает управл ющие сигналы Р7- Рб дл  arsh х;; Рб дл  7. )-PJ - р6 дл  1п IfL ,arcs in х , e-j 2 дл  сЬ х; 2 Р7 - Рб дл  д-Ьх; Рб дл  соз х; Рб дл  (1 ± х;- /ДЛЯ sinx; 2 Содержимое регистра 6 передаетс  в регистр 5 Кроме того, на подготовительном этапе вычисл етс  значение псевдоаргумента S(x). Величина псевдоаргумента fCx) может принимать значение либо х (дл  функций (1 -х) е , либо -X. (дл  (1+хИ, либо х (дл  InjfTx arcsin х, sh х, ch х), либо (дл  sin X, cos х, arsh х). Если f(x) tx, то функци  относитс  к первому типу, если Ч (х) ±х,- ко второму типу. Сигналы типов операций формируютс  элементами ИЛИ 41 и 42. Выход первого регистра 23 сдвига при выиислении функций первого типа с помощью элемента И kk подключаетс  к входу третьего регистра 25 сдви,га , при вычислении функций второго т па с помощью элемента И А5 - к входу второго регистра 2 сдвига. Дл  вычи лени  величины псевдоаргумента х содержимое регистра 7 пере даетс  в регистр 8 и запускаетс  умножитель t. Результат умножени  заноситс  в регистр 7 псевдоаргумента и хранитс  в нем до окончани  вычислений . При выполнении операций с использованием отрицательного значени  псевдоаргумента Ч (х), на вход умножител  4 выдаетс  инверсное значение кода. На подготовительном этапе при вычислении функций cos х, ch X, (1-t х) суммирующий счетчик сигналом с выхода группы 31 устанавливаетс  в 1. При вычислении други функций суммирующий счетчик первоначально устанавливаетс  в О. Основной этап вычислений дл  всех функций f(х) выполн етс  одинаково и построен по принципу глубокого совмещени  тактов. В каждом такте вы полн ютс  следующие действи : а) выборка очередной константы t)(l) по содержимому суммирующего счетчика 14; 2)умножение на умножителе Ц выбранной константы IP{i) на псевдоаргумент Ч (х); 3)умножение на умножителе 3 содержимого накапливающего регистра 6 на результат умножени  f (х). Ч (-f), полученный в предыдущем такте; k) вычисление очередного прибли женного значени  фукнции путем сумМировани  результата умножени , полученного на умножителе 3 в предыдущем такте, с содержимым накапливающего регистра 5 :)U iU)-Uo-i-.lUH-«-Ur i- . . 5) сравнение в блоке 18 результата умножени , полученного в данном такте на умножителе 3, с содержимым регистра 17 ошибки и выдача сигнала сброса в блок 1 управлени  при дости жении заданной точности вычислений; 6) увеличение содержимого суммиру ющего счетчика Т на единицу (при вы числении ФУНКЦИЙ.5In X, cos X, arcsln X, arsh х, sh х, ch х, (Нх) содержимое счетчика 1 у&еличиваетс  на 1 дважды). в начале основного этапа вычислений с помощью регистра 25 сдвига управл ющие триггеры 26-30 последовательно устанавливаютс  в 1. Единичные состо ни  управл ющих триггеров 26-30. разрешают выработку по соответствующему синхроимпульсу элементами И сигналов, управл ющих работой устройства (фиг. 2 и з). Причем группа 33 вырабатывает сигналы Пуск ПЗУ-1 (дл  е Пуск ПЗУ-2 дл  sm x,.cos X, sh X и ch х), Пуск ПЗУ-3 (дл  In li| ), Пуск ПЗУ-4 (arcsin X, arsh х, (lixr). Группа 35 вырабатывает сигналы передачи содержимого регистра 7 на вход умножител  4 без изменени  () дл  функций с Ч (х) X и IP (х) х и с инверсией ( УМ2) дл  функций с Ч(х) -X и Ч (х) -X . Управл ющие сигналы вырабатываютс  периодически до сброса управл ющих триггеров 26-30. I Первый такт вычислений функций €(х) осуществл етс  следующим образом . По содержимому счетчика 14 через коммутатор 13 в зависимости от управл ющего сигнала с выхода группы 33 осуществл етс  обращение к одному из блоков 9-12 пам ти. В результате аего осуществл етс  выборка первой константы одного из следующих видов 21-1 1 1 „ ;. 2I(2i4-T) 2i(2i - 1) 1 . (21-1) 21-1 (табл. з). ВыТ 2i(2W) 2i-fr бранна  константа принимаетс  на регистр 8 и запускаетс  умножитель 4 дл  вычислени  произведени  псевдоаргумента Ц( х на константу Ц(-}) . Полученное произведение передаетс  на вход умножител  3i на котором оно умножаетс  на содержимое регистра 6. К этому времени содержимое счетчика 14 измен етс  в соответствии с логикой работы, приведенной в табл. 6, либо на 1, либо на 2. Через коммута-, тор 13 производитс  обращение к одному из блоков 9-12 пам ти и выбираетс  очередна  константа, котора  принимаетс  на регистр 8. На умножителе 4 производитс  умножение очередной константы Ц)(/{) на пceвдoapгyмeнт f(x . В это врем  сумматор 2 суммирует содержимое регистра 5 с результатом множени , полученным на умножителе 3. Результат суммировани  заносит с  в накапливающий регистр 5. Кроме того, в блоке 18 производитс  сравнение результата, полученного на yMHO жителе 3, с содержимым регистра 17. При достижении заданной точности вы числений, т.е. при выполнении услови  А, блок 19 выдает в блок 1 управлени  сигнал остановки процесса Работа устройства в следующих так тах производитс  аналогично. После окончани  вычислений все схемы привод тс  в исходное состо ние, резуль тат операции снимаетс  с ре/-истра 5. Таким образом, использование устройства в универсальных и специализированных ЭВМ позвол ет расширитьMoreover, the control unit contains a pulse generator, a clock generator, three shift registers, five flip-flops, ten groups of AND elements, three OR elements and two AND elements, inputs of the first and second OR elements, and first inputs of AND elements with the first through fifth groups connected with the second input of the control unit, the output of the pulse generator is connected to the input of the sync pulse generator, the outputs from the first to the fourth of which are connected to the inputs of the third OR element, the output of which is connected to the synchronous inputs of the shift registers, od overflow sdvigd first register. connected to the first inputs of the first and second And elements, the second inputs of which are connected to the outputs of the corresponding OR elements, the output of the first And element is connected to the information input of the second shift register, the overflow output of which is connected to the information input of the third shift register and the output of the second And element, outputs bits from the first to the fifth third shift register with the first inputs respectively from the first to the fifth flip-flops the second inputs of which are connected to the first input of the control unit, the outputs The first and second bits of the first shift register are connected to the second inputs of the AND elements of the first and second groups, the output of the first trigger is connected to the second inputs of the AND elements of the third group, the third inputs of which are connected to the fourth output of the sync pulse generator, the output of the second trigger is connected to the second inputs of the elements And the fourth and fifth groups and the first inputs of the elements And the sixth group, the second inputs of which are connected to the first output of the clock generator, the third inputs of the elements And the fourth of the first and fifth groups and the first inputs of the elements of the seventh group, the second inputs of which are connected to the output of the fifth trigger, the fourth inputs of the elements of the fifth group are connected to the second output of the sync pulse generator, the fourth output is connected to the first inputs of the elements of the eighth group, the second inputs which are connected to the output of the third trigger., the output of the fourth Urigger is connected to the first inputs of the elements of the Ninth and the tenth groups, the second inputs of which are connected to the third output of the clock generator output The first bit of the first shift register is connected to the first, second, third, fourth, sixth and ninth outputs of the control unit, the third bit output of the first shift register is connected to the first output of the control unit, the bit outputs from the first to the third second shift register. connected to the ninth, sixth and tenth outlets of the control unit, the outputs of the elements of the first group are connected to the seventh output of the control unit, the second output of which is connected to the 1H of the elements of the second group, the output of the elements and the third group The plugs are connected to the eighth output of the control unit, the sixth output of which is connected to the outputs of the elements of the fourth and sixth groups, the outputs of the elements of And the fifth group are connected to the seventh output of the control unit, the fourth, second, third and first outputs of which are connected to the outputs of the elements And respectively the eighth, the ninth, tenth and seventh groups. FIG. 1 is a block diagram of the device; in fig. 2 - control unit; in fig. 3 -. timing charts of individual blocks. The device for calculating elementary functions contains a control block 1, an adder 2, multipliers 3 J, registers 5 and 6 accumulative, register 7 pseudo-arguments, register 8 constants, blocks 9-12 of memory, a switch .13. the counter 1, the 15-operation register, the decoder 16 of the operation, the error register 17, the comparison circuit 18, the reset pulse generator 19 and the device input 20. The control unit contains a pulse generator 21, a shaper 22 clock pulses, shift registers 23-25, triggers 26-30, groups of elements AND, elements OR, elements AND i and its. The timing diagram (Fig. 3) for the description of the operation of the device shows the following controls: - sync pulses at the output of the sync pulse (ci-ci, pulse start, reset pulse start signals of the first and second multipliers, adder , memory unit (Start UM-1, Start UM-2, Start :, Start ROM, the signals transfer the contents of one register to another, the signals of the result of multiplication and summing up or accumulative registers (Р7-гР6, Р6 -Г Р5, Р7 РЗ , UM-1 - P6, UM-2-P 7, X-P5), the signals to increase the counter content by one (+1 BIT), A shaper 19 is designed to convert a potential signal with cxef i 18 comparison, arriving at a given computational accuracy, into a pulse one, and outputting it to control unit 1 to reset the control unit triggers, and contains a single pulse generator (GOI and a reset signal distribution circuit. The signal distribution circuit; the reset yv delays the reset signals of the triggering triggers 29 and, 30 for the duration of the operation of the adder 2 and the transfer of the result of the summation from the adder to the register 5. Calculation of the functions in the proposed y This is based on the use of the Taylor series properties, which consist in the following: a) when calculating rows for different functions, they are performed with 6 K) 1e intermediate actions (this makes it possible to use the same block of one-sided memory for calculating different functions); b) the fast convergence of the series provides a small capacity of one-way memory blocks, TRIGOMOMETRIC, circular, exponential, logarithmic, hyperbolic, and inverse hyperbolic functions with the Taylor transformations can be written as an infinite step (known number). Taylor series, region; Esteems of convergence of series and practical ranges of changes in the argument X are shown in Table 1. To calculate the functions f (x) with a given error ik, it is necessary to calculate n the first members of the series. Y, &) the number of first members of the series, which must be taken into account when calculating, from the range of variation of the argument x and the specified calculation accuracy D are given in Table. Calculation of the functions given in table. 1, it is convenient to produce by the recurrent formulas of the form f (x)), (1) ,,. . where x,. - real values of the argument and the number of a member of a row, respectively; p and yyyy yaTg y f (x) - the value of the functions; and - the value of the 1st member p. „,. ,,. 1р (х), Ч (1Г - factors, depending on. 1 "(., Expressions for t |) (x) и) are given in Table. 3. For the functions in question, the recurrence relations, for example, for a fixed-point dual number system, have the form ex)., 4cxmo (Wty.) 4 (.) Where n, t, n1, t, t. - scale coefficients Uo U Ch l quenty for functions and arguments; f 1 if UQ 1 DO I t., if U ,, q (x). The ranges of variation of the real values of functions and arguments and the corresponding scales are given in. tab. C, where A is the value that determines the range of variation of the real values of the function f (x), B determines the range of variation of the value of the 1st term by the row U :, C is the range of variation of the real values of the argument x, 3) - the range of changes in the number of first members of the series, which must be taken into account when calculating. When calculating the functions "by recurrent formulas, the conditions mj" max t, t should be fulfilled. (3) Specific recurrent relations for calculating functions with regard to scales are given in Table. 5 ° The square brackets indicate the actions of the preparatory stage, which are used to calculate the value of the MF (X) (X) € (4) When performing the main stage of the operations, the actions associated with calculating the function C (|) and comparing the value of cd at the same time as others, the Analysis of the convergence of the series (Table 2) shows that to calculate the functions f (x) with a given error D in the practical range of and. changing argument X, it is necessary to calculate a limited number of first row members. This makes it possible to use the tabular method for calculating the function H () / g with the help of memory blocks (LF). When considering the functions Ч () (Table 3), it turns out that for various functions f (x) J the functions Ш () are described by the same formula. (e.g. sinx and shx; cosx and chx, arcsinx and arshxX. This allows you to use the same PDUs that store the lf (i) values to calculate various functions. The first PDU (BP-1) is used when calculating function e. In each cycle, the value of 1, which is the address of the cell, is applied to the input of the BP-1, and the output is taken to be the inverse of 1 / i. The number of the BP-1 cells is 14 (tabLo 2), and the width of each cell depends on the accuracy of the function H (i) and does not exceed the size necessary to represent the argument x. The second BP (BP-2) is used when calculating the functions sinx, cosx, shx, It consists of 28 cells (Table 2). In odd-numbered cells with addresses (2i-1), values of 1/2 {21 -1) are written, and in even-numbered cells with addresses 2i - values of 1/21 (21 + 1). The third power supply unit (.БП-3) is used for ... calculating the UI function: p. and contains 23 cells (table 2), in which - ii-t values are found. The fourth power unit (BP-D) is used in calculating the functions of arcsinx, arshx and (1 ± xG and contains 120 cells. The cells with even addresses contain the values (2i-1) / 2i, (2i4l) necessary to calculate the functions of arcsinx, arshx , and in the cells with Odd ", the addresses contain the values (2i-l) / 2i necessary for calculating the functions (1ixG. Thus, the total capacity of all PDUs that provide the calculation of 9 functions f (x) with an error of not more than 185 cells A necessary and sufficient condition for achieving the specified accuracy of the function f (x) is the fulfillment of the logical relation . Л, (., (Д) m-), (5) - -i / - I where and. Is the value of the j-ro bit in the binary representation of the value (Uy I, counted to the right of the comma. Thus, The device implements the following algorithm for computing elementary functions represented as Taylor series. In each computation cycle, the next member of the series is represented as a product of three factors: the value of the previous member of the series, a multiplier that is a function of the argument x, and a multiplier, which is the function of the number of a member of the row (1), and the multiplier that is a function of the argument x, for all members of the series has the same value and is calculated at the preparatory stage, and the multiplier, which is a function of the number of the member of the series, due to the limited number of calculated members of the series, is calculated by tabular method using persistent storage devices (Table . 3). When performing the main step of calculating the functions of the operation, which can be performed simultaneously with others, are combined in time (sampling of constants and the operation of the first multiplier 3, the second multiplier 4 and the adder 2). The device in accordance with the calculation algorithm works as follows. Initially, the registers 15 and 17 and the counter 14 are set to the zero state. When a request for calculating the function f (x) is received in block 1 of the control, the operation code is received for the operation register 15, the argument x is assigned to register 7, and the error register 17 is the value of the specified calculation error D. for example, for a binary fixed-number numeration system, the values are given considering the scale of the argument m, and the values of the calculation error taking into account the scale of the function II (Table 4). The operation code from register 15 is fed to the decoder 16, at the output of which a signal is generated for the operation being performed. 70710 coming to the control unit 1, the control unit 1 on the start signal starts to generate control signals in accordance with the timing diagram (Fig. 3). In this case, for each clock pulse from the output of the clock generator 22 clock pulses in the shift registers, the unit is shifted sequentially, which was first written to shift register 23 (FIG. 2). The shift registers 23 and 24 are intended for organizing the preparatory stage, and the shift register 25 for organizing the main stage of the function calculations. The operation of the device is synchronized by four series of sync pulses (CHIrCHi) shifted relative to each other. Consider the operation of the device on the example of calculating the functions sinx, cos X, arcs in x,. In 1i, shx, ch X, arsh x, (ItxHC Ha preparatory stage with the functions sin x. In xu arcsin X, sh x, arsh x in the register "e on one of the control signals generated by group 32 (Fig. 2) , the specified argument X is transferred from register 7, and a structural shift is made taking into account the scale of the function T. (Table 4) .When the functions (NXI) cos X, e, chx are entered, register 6 is entered into the register taking into account the scale of the function t. Thus, in register 6, the initial member of the row of WoStable 5 is formed. At selected scale factor values, group 32 generates P7-Pb control signals for arsh x ;; RB for 7.) -PJ - p6 for 1p IfL, arcs in x, e-j 2 for cb x; 2 P7 - RB for d-bx; RB for cos; RB for (1 ± x; - / FOR sinx; 2 The contents of register 6 are transferred to register 5) In addition, at the preparatory stage, the value of the pseudo-argument S (x) is calculated. The value of the pseudo-argument fCx can take the value or x (for functions (1 - x) e, or -X. (for (1 + xI, or x (for InjfTx arcsin x, sh x, ch x), or (for sin X, cos x, arsh x). If f (x) tx, This function is of the first type, if H (x) ± x, is of the second type. The operation type signals are formed by the OR elements 41 and 42. The output of the first shift register 23 when the functions of the first type are calculated using the AND element kk is connected to the input 3 second register 25 shift, ha, when calculating the functions of the second tp with the help of the element And A5 - to the input of the second shift register 2. To calculate the value of the pseudo-argument, the contents of register 7 are transferred to register 8 and the multiplier t is started. 7 of the pseudo-argument and is stored in it until the end of the calculations.When performing operations using the negative value of the pseudo-argument H (x), the inverse code value is output to the input of the multiplier 4. At the preparatory stage, when calculating the functions cos x, ch X, (1-t x), the summing counter is set to 1 by the signal from the output of group 31. When calculating other functions, the summing counter is initially set to O. Basic calculation step for all functions f (x) performed in the same way and built on the principle of deep combination of measures. In each cycle, the following actions are performed: a) sampling the next constant t) (l) according to the contents of summing counter 14; 2) multiplication by the multiplier C of the selected constant IP {i) by the pseudo-argument H (x); 3) multiplying, on multiplier 3, the contents of accumulating register 6 by the result of multiplying f (x). H (-f) obtained in the previous cycle; k) calculating the next approximate value of a function by summing the multiplication result obtained on multiplier 3 in the previous cycle with the contents of accumulating register 5:) U iU) -Uo-i-.lUH - «- Ur i-. . 5) comparison in block 18 of the multiplication result obtained in a given clock cycle on multiplier 3 with the contents of error register 17 and issuing a reset signal to control block 1 when a specified calculation accuracy is reached; 6) increasing the content of the summing counter T by one (when calculating FUNCTIONS. 5In X, cos X, arcs X, arsh x, sh x, h x, (H x), the contents of counter 1 y are doubled by 1). at the beginning of the main stage of the calculations, using the shift register 25, the control triggers 26-30 are sequentially set to 1. The unit states of the control triggers 26-30. allow the generation of the elements AND signals controlling the operation of the device according to the corresponding sync pulse (Fig. 2 and h). Moreover, group 33 generates the start-up signals of the ROM-1 (for the Start-up ROM-2 for sm x, .cos X, sh X and ch x), Start-up ROM-3 (for In li |), Start the ROM-4 (arcsin X, arsh x, (lixr). Group 35 generates signals to transfer the contents of register 7 to the input of multiplier 4 without changing () for functions with H (x) X and IP (x) x and with inversion (UM2) for functions with H (x) -X and H (x) -X. The control signals are generated periodically until the control triggers are reset 26-30. I The first calculation cycle of the functions € (x) is performed as follows: According to the contents of the counter 14 via the switch 13, depending on the control beep from the output of group 33, one of the following memory blocks 9–12 is accessed. As a result, the first constant of one of the following types 21-1 1 1 1 is extracted; 2I (2i4-T) 2i (2i - 1) 1. (21-1) 21-1 (Table 3). WyT 2i (2W) 2i-fr branded constant is taken to register 8 and multiplier 4 is started to calculate the product of the pseudo-argument C (x to constant C (-}). the product is transmitted to the input of the multiplier 3i at which it is multiplied by the contents of register 6. By this time, the contents of counter 14 change in accordance with the logic of operation, Keeping in Table. 6, either by 1 or 2. Through the commutation switch, the torus 13, one of the memory blocks 9-12 is accessed and the next constant is selected, which is received per register 8. On the multiplier 4, the next constant C is multiplied (/ { ) on the argument f (x. At this time, adder 2 summarizes the contents of register 5 with the multiplication result obtained on the multiplier 3. The result of the summation enters into the accumulating register 5. In addition, in block 18, the result obtained on the yMHO resident 3 is compared, with the contents of the register 17. Upon reaching a given When the conditions A are fulfilled, the block 19 outputs the process stop signal to the control block 1. The operation of the device in the following way is performed in the same way. /, page 5. Thus, the use of the device in general-purpose and specialized computers allows

14: X i;|- i:|:| xI.,, )114: X i; | - i: |: | xI. ,,) 1

1/11/1

(Itxr(Itxr

sin Xsin x

cos Xcos X

1 4х 4 ЗУ- 1 4x 4 charger

х . Х7x X7

UxUx

2 xtf | Ш г1 ---1Ч« |х|.,2 xtf | W z1 --- 1Ч "| x |.,

XX

х5x5

3 5f + + ... |х|  3 5f + + ... | x |

arshxк - . V..:.|... (X/ 1 /х|arshx -. V ..:. | ... (X / 1 / x |

|х I tso |х| :S 2П ;х|:$2П| x I tso | x | : S 2P; x |: $ 2P

)х) оо I х| «2) x) oo I x | “2

у-ц. ... 1Х| 1 y-c. ... 1x | one

|x)s4 функциональные возможности за счет реализации указанных функций; сэкономить пам ть, предназначенную дл  хранени  соответствующих стандартных подпрограмм и констант; повысить производительность ЭВМ за счет сокращени  в 1,,0 раза времени вычислени  этих функций; уменьшить в раз загрузку арифметического устройства; повысить производительность ЭВМ за счет исключени  затрат времени на вызов той или иной стандартной подпрограммы из внешней пам ти в оперативную; повысить надежность ЭВМ и достоверность результатов вычислений как за счет экономии пам ти дл  подпрограмм , так и за счет повышени  производительности. Таблица 1 k | x) s4 functionality due to the implementation of these functions; save memory for storing corresponding standard subroutines and constants; to increase the productivity of the computer by reducing by 1, 0 times the calculation time of these functions; reduce the load of the arithmetic unit; to increase the productivity of a computer by eliminating the time spent on calling one or another standard subroutine from an external memory to an operational memory; increase the reliability of the computer and the reliability of the results of calculations both by saving memory for the subroutines and by improving performance. Table 1 k

9837071698370716

1515

Таблица 2 «f() -tx) -{х)X (х) V( 2i -l1 1 () Table 2 "f () -tx) - (x) X (x) V (2i -l1 1 ()

т а U л и ц А 3 ( х) 1х«Л (xV -(xV ( агс,1пххх.2-1Ьа -|тТтТТ t a U l and c A 3 (x) 1x “L (xV - (xV (AGS, 1xxx.2.2La - | TTTTT

X. 2U-U X. 2U-U

shx J, Vi2I-()shx J, Vi2I- ()

.{. {

с 9  from 9

ch X ct , Ь$ J ch x ct, b $ j

.(2i - Т). (2i - T)

1; п i:xn-(2i-i)one; n i: xn- (2i-i)

arsh х- i .г II Lx j-A/:i-ljarsh x-i. r II Lx j-A /: i-lj

..l: :lliA-j.2hl2i±Tl..l:: lliA-j.2hl2i ± Tl

sin X, sh X, arcsin, arshxsin X, sh X, arcsin, arshx

cos X, ch X, (1±хИcos X, ch X, (1 ± xI

UxUx

xx

Claims (2)

1.Авторскоесвидетельство СССР ° 595738. кл. GОб Р , 1978.1. Authors' certificate of the USSR ° 595738. kl. General P, 1978. 2.Авторскоесвидетельство СССР ff/M t jft yfO&UfMt/jr i2LJ l ijlOM,2. USSR authorization certificate ff / M t jft yfO & UfMt / jr i2LJ l ijlOM, fi /fOMO Z- Sfd fi / fOMO Z-Sfd tmeMfta. 19 Фа.г Вт fjroifu fff /fiff I y,fftT ff y ifSMttyS f-«1 - r l ffjfff/ta л, /4«иу7о JffjfffiiyStmeMfta. 19 Fah.g W Fjroifu fff / fiff I y, fftT ff y ifS MttyS f- "1 - r l ffjfff / ta l, / 4" i7o JffjfffiiyS
SU813315836A 1981-07-17 1981-07-17 Elementary function computing device SU983707A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813315836A SU983707A1 (en) 1981-07-17 1981-07-17 Elementary function computing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813315836A SU983707A1 (en) 1981-07-17 1981-07-17 Elementary function computing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU983707A1 true SU983707A1 (en) 1982-12-23

Family

ID=20968570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813315836A SU983707A1 (en) 1981-07-17 1981-07-17 Elementary function computing device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU983707A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3036775A (en) Function generators
CN102043604B (en) Parallel feedback carry adder (PFCA) and realization method thereof
SU983707A1 (en) Elementary function computing device
SU942037A1 (en) Correlation meter of probability type
SU1013972A1 (en) Spectral analysis device
SU538361A1 (en) Square root extractor
SU781809A1 (en) Multiplier
SU420096A1 (en) DIGITAL GENERATOR OF RANDOM PROCESSES WITH GIVEN STATISTICAL CHARACTERISTICS
SU746507A1 (en) Arithmetic device
SU551641A1 (en) Device for extracting the root of the third degree
SU868767A1 (en) Device for computing polynomials
SU736096A1 (en) Device for computing the root of k-th power
SU813286A1 (en) Device for spectrum analysis
SU922760A2 (en) Digital function generator
SU824216A1 (en) Device for solving mathematical physics n-dimensional problems
SU754412A1 (en) Multiplier
SU536490A1 (en) Device for calculating hyperbolic sine and cosine
SU409222A1 (en) DEVICE FOR MULTIPLICATION
SU590750A1 (en) Device for effecting rapid fourier transformation
SU1388852A1 (en) Multiplier
SU866559A1 (en) Device vector processor control
SU960805A1 (en) Multiplication device
SU1249551A1 (en) Dividing device
SU1746379A1 (en) Device to divide the numbers by 2@@@ + 1-type constant
SU484522A1 (en) Device for generating hyperbolic functions