Пристрій для обчислення експоненціальної функції

1. Пристрій для обчислення експоненціальної функції, що містить три регістри, квадратор і зсувач, інформаційні входи якого з'єднані з виходами першого регістра, а виходи другого регістра з'єднані з інформаційними входами третього регістра, який відрізняється тим, що в нього введені перетворювач кодів, комутатор і блок керування, перший вихід котрого з'єднаний з установними входами першого, другого і третього регістрів, друга група виходів блока керування з'єднана з керуючими входами зсувача, виходи якого з'єднані з входами перетворювача кодів, інформаційні входи другого регістра з'єднані з виходами квадратора, входи якого з'єднані з виходами комутатора, виходи перетворювача кодів з'єднані з першою групою входів комутатора, друга група входів якого з'єднана з виходами третього регістра, інформаційні входи пристрою з'єднані з інформаційними входами першого регістра, керуючі входи прийому і видачі інформації якого з'єднані відповідно з третім і четвертим виходами блока керування, керуючий 2 (19) 1 3 75439 4 другого ключів і з входом другого елемента НІ, з'єднані відповідно з виходом другого елемента НІ вихід якого з'єднаний з другими входами першого і і з шиною логічного нуля. другого ключів, перший і другий входи комутатора Винахід відноситься до обчислювальної техніки і може бути використаний в обчислювальних пристроях і пристроях цифрової автоматики для обчислення експоненціальної функції у=е-х. Відомий пристрій для обчислення експоненціальної функції, що містить дванадцять регістрів, чотири суматора, чотири блоки зсуву, блок аналізу знака, вісім мультиплексорів, блок аналізу аргументу і блок формування початкових умов [1]. Основний недолік відомого пристрою полягає в складності його реалізації. Відомий пристрій для обчислення експоненціальної функції, що містить два регістри зсуву, суматор, два тригери, три елементи І, елемент АБО й елемент затримки [2]. Основний недолік цього відомого пристрою полягає в його низькій швидкодії, яка викликана послідовним способом обробки інформації. Найбільш близьким до винаходу є пристрій для обчислення експоненціальних функцій, описаний у роботі [3]. Пристрій містить п'ять регістрів, два суматора, квадратор, зсувач і три постійних запам'ятовуючі пристрої, причому, вхід пристрою з'єднаний з входом першого регістра, виходи якого з'єднані з входами першого постійного запам'ятовуючого пристрою і через послідовно з'єднані другий і третій регістри входами другого та третього постійних запам'ятовуючих пристроїв, виходи першого постійного запам'ятовуючого пристрою і першого регістра з'єднані з входами першого суматора, вихід якого через четвертий регістр з'єднаний з входом квадратора, з'єднаного через п'ятий регістр з інформаційним входом зсувача, керуючий вхід якого з'єднаний з виходом другого постійного запам'ятовуючого пристрою, виходи третього постійного запам'ятовуючого пристрою і зсувача з'єднані з входами другого суматора, вихід якого з'єднаний з виходом пристрою. Основний недолік прототипу викликаний низькою точністю апроксимації експоненціальної функції за допомогою обчислення зворотної 1 функції . Така апроксимація можлива тільки в x 1 дуже обмеженому діапазоні зміни аргументу. Розширення діапазону зміни аргументу вимагає його розбивки на кілька десятків сегментів, послідовне відпрацьовування яких у стільки ж раз знижує швидкодію пристрою. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для обчислення експоненціальної функції шляхом введення в пристрій, що містить три регістри, квадратор і зсувач, додатково перетворювача кодів, комутатора і блоку керування, що дозволяє забезпечити підвищення швидкодії пристрою при розширенні діапазону зміни аргументу. Поставлена задача удосконалити винахід вирішується тим, що в пристрій для обчислення експоненціальної функції, що містить три регістри, квадратор і зсувач, інформаційні входи якого з'єднані з виходами першого регістра, а виходи другого регістра з'єднані з інформаційними входами третього регістра, згідно з винаходом додатково введений перетворювач кодів, комутатор і блок керування, перший вихід котрого з'єднаний з установочними входами першого, другого і третього регістрів, друга група виходів блоку керування з'єднана з керуючими входами зсувача, виходи якого з'єднані з входами перетворювача кодів, інформаційні входи другого регістра з'єднані з виходами квадратора, входи якого з'єднані з виходами комутатора, виходи перетворювача кодів з'єднані з першою групою входів комутатора, друга група входів якого з'єднана з виходами третього регістра, інформаційні входи пристрою з'єднані з інформаційними входами першого регістра, керуючи входи прийому і видачі інформації якого з'єднані відповідно з' третім і четвертим виходами блоку керування, керуючий вхід комутатора з'єднаний з п'ятим виходом блоку керування, шостий вихід якого з'єднаний з керуючим входом прийому інформації другого регістра і керуючим входом видачі інформації третього регістра, керуючий вхід видачі інформації другого регістра і керуючий вхід прийому інформації третього регістра з'єднані з сьомим виходом блоку керування. Блок керування містить генератор тактових імпульсів, генератор одиночного імпульсу, лічильник, комутатор, два ключі, тригер, три елементи затримки, два елементи І, три елементи АБО і два елементи НЕ, причому вихід генератора тактових імпульсів з'єднаний з інформаційним входом генератора одиночного імпульсу, входом першого елемента НЕ і першим входом першого елемента І, вихід першого ключа з'єднаний з першим виходом блоку керування, керуючим входом лічильника і першим входом першого елемента АБО, вихід якого з'єднаний з входом скидання тригера, установочні входи лічильника з'єднані з першою групою виходів комутатора, друга група виходів якого з'єднана з другою групою виходів блоку керування, вихід генератора одиночного імпульсу з'єднаний з входом першого елемента затримки, першим входом другого елемента АБО і третім виходом блоку керування, вихід першого елемента затримки з'єднаний з входом другого елемента затримки, першим входом третього елемента АБО і четвертим виходом блоку керування, вихід другого елемента затримки з'єднаний з установочним входом тригера, прямий вихід якого з'єднаний з другим входом першого елемента І, першим входом другого елемента І і п'ятим виходом блоку керування, другий вхід другого елемента І з'єднаний з виходом першого елемента НЕ, вихід другого елемента І з'єднаний з другим вхо 5 75439 6 дом третього елемента АБО, вихід якого з'єднаний з'єднаний з входом елемента затримки 17, першим з шостим виходом блоку керування, вихід першого входом елемента АБО 23 і третім виходом 29 блоелемента І з'єднаний з другим входом другого ку 8 керування. Вихід елемента 17 затримки елемента АБО, вихід якого з'єднаний з рахунковим з'єднаний з входом елемента 18 затримки, першим входом лічильника і сьомим виходом блоку керувходом елемента АБО 24 і четвертим виходом 30 вання, вихід переповнення лічильника через блоку 8 керування. Вихід елемента 18 затримки третій елемент затримки з'єднаний з другим вхоз'єднаний з установочним входом тригера 16, прядом першого елемента АБО, керуючий вхід генемий вихід якого з'єднаний з другим входом елератора одиночного імпульсу з'єднаний з виходом мента І 20, першим входом елемента І 21 і п'ятим другого ключа, шина логічного нуля з'єднана з виходом 31 блоку 8 керування. Другий вхід елепершими входами першого і другого ключів і з мента І 21 з'єднаний з виходом елемента НЕ 25. входом другого елемента НЕ, вихід якого Вихід елемента І 21 з'єднаний з другим входом з'єднаний з другими входами першого і другого елемента АБО 24, вихід якого з'єднаний з шостим ключів, перший і другий входи комутатора з'єднані виходом 32 блоку 8 керування. Вихід елемента І відповідно з виходом другого елемента НЕ і з ши20 з'єднаний з другим входом елемента АБО 23, ною логічного нуля. вихід якого з'єднаний з рахунковим входом На фіг. 1 представлена структурна схема прилічильника 12 і сьомим виходом 33 блоку 8 керустрою для обчислення експоненціальної функції. вання. Вихід переповнення лічильника 12 через На фіг. 2 представлена структурна схема блоку елемент 19 затримки з'єднаний з другим входом керування. елемента АБО 22. Керуючий вхід генератора 11 Пристрій для обчислення експоненціальної одиночного імпульсу з'єднаний з виходом ключа функції фіг. 1 містить регістри 1-3, зсувач 4, пере15. Шина 34 логічного нуля з'єднана з першими творювач 5 кодів, комутатор 6, квадратор 7, блок 8 входами ключів 14, 15 і з входами елемента НЕ керування й інформаційні входи 9 пристрою. 26, вихід якого з'єднаний з другими входами Виходи регістра 1 з'єднані з інформаційними ключів 14, 15. Перший і другий входи комутатора входами зсувача 4, виходи якого з'єднані з входа13 з'єднані відповідно з виходом елемента НЕ 26 і ми перетворювача 5 кодів. Виходи регістра 2 з шиною 34 логічного нуля. з'єднані з інформаційними входами регістра 3. Пристрій для обчислення експоненціальної Виходи перетворювача 5 кодів з'єднані з першою функції працює таким чином. групою входів комутатора 6, друга група входів Початковий стан пристрою встановлюються якого з'єднана з виходами регістра 3. Виходи коключем 14, що може бути виконаний у виді кнопмутатора 6 з'єднані з входами квадратора 7, вихокового перемикача, блоку 8 керування. Сигнал ди якого з'єднані з інформаційними входами логічного нуля з шини 34 блоку 8 керування регістра 2. Перший вихід блоку 8 керування формує сигнал логічної одиниці на виході елеменз'єднаний з керуючими входами регістрів 1, 2 і 3. та НЕ 26, ключа 14 і першому виході 27 блоку 8 Друга група виходів блоку 8 керування з'єднана з керування, що надходить на установочні входи керуючими входами зсувача 4. Керуючі входи регістрів 1-3, установлюючи у них нульові стани. прийому і видачі інформації регістра 1 з'єднані Вихідний сигнал елемента НЕ 26 через ключ 14 відповідно з третім і четвертим виходами блоку 8 надходить через елемент АБО 22 на вхід скидання керування, п'ятий вихід якого з'єднаний з керуютригера 16, установлюючи його в нульовий стан. чим входом комутатора 6. Шостий вихід блоку 8 Алгоритм роботи пристрою описується накерування з'єднаний з керуючим входом прийому ступним виразом 2m інформації регістра 2 і з керуючим входом видачі (1) , y e x 1 2 mx інформації регістра 3. Сьомий вихід блоку 8 керуде х - значення аргументу, m - задана вання з'єднаний з керуючим входом видачі цілочисельна постійна. інформації регістра 2 і з керуючим входом прийому Постійна m вибирається з необхідної точності інформації регістра 3. Інформаційні входи регістра обчислення експоненціальної функції у(х) на 1 з'єднані з інформаційними входами 9 пристрою. відрізку зміни аргументу [0; 1]. Блок 8 керування (фіг. 2) містить генератор 10 Якщо потрібно, щоб похибка обчислення тактових імпульсів, генератор 11 одиночного експоненціальної функції не перевищувала знаімпульсу, лічильник 12, комутатор 13, ключі 14 і 15, чення 2-p, то m вибирається з таблиці тригер 16, елементи затримки 17-19, елементи І Табл.. 1 20, 21, елементи АБО 22-24, елементи НЕ 25, 26, першу-сьому шини 27-33 блоку 8 керування і шину р 4 8 10 12 14 15 16 34 логічного нуля. Вихід генератора 10 тактових m 2 6 8 10 12 13 14 імпульсів з'єднаний з інформаційним входом генеРозрядність n регістрів 1-3 вибирається таким ратора 11 одиночного імпульсу, входом елемента чином, щоб НЕ 25 і першим входом елемента І 20. Вихід ключа m+р