Пристрій для ділення

Реферат: Пристрій для ділення належить до обчислювальної техніки і може використовуватися для реалізації технічних засобів обчислювальної техніки та дискретної автоматики. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити пристрій для ділення, в якому введення нових блоків і застосування іншого методу обчислення частки, дозволяє зменшити часові витрати в порівнянні з прототипом, оскільки всі операції ділення та множення можна виконати за два такти, а не за N тактів, як в прототипі (де N - розрядність вхідних операндів) та розширити функціональні можливості даного пристрою, застосовуючи в обчисленнях цілі і дробові числа. UA 102603 C2 (12) UA 102603 C2 UA 102603 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований пристрій належить до обчислювальної техніки і може використовуватися для реалізації технічних засобів обчислювальної техніки та дискретної автоматики. Відомо пристрій для ділення (А.С. СССР №1621023), що містить лічильник діленого, установочні входи якого є входом пристрою для ділення, а вихід з'єднаний із входом установки в "0" тригера, вихід якого з'єднаний з першим входом елемента І, другий вхід якого з'єднаний з виходом генератора тактових імпульсів, а вихід елемента І з'єднаний з рахунковим входом лічильника результату і тактовим входом дільника частоти, розрядні виходи якого з'єднані відповідно з входами першої групи двійкового множника, входи другої групи якого з'єднані відповідно з розрядними виходами буферного регістра, інформаційний вхід якого є входом дільника пристрою, блок керування і керований дільник частоти, керуючий вхід якого з'єднаний з першим виходом блока керування, другий вихід якого з'єднаний із синхровходом зсувного регістра, вихід старшого розряду якого з'єднаний із входом запуску блока керування і входом установки в "1" тригера, вихід двійкового множника з'єднаний з тактовим входом керованого дільника частоти, вихід якого з'єднаний з рахунковим входом лічильника діленого, вихід генератора тактових імпульсів з'єднаний із синхровходом блока керування, вхід ознаки зупинки якого з'єднаний із входом керування пристрою, установочний вхід якого з'єднаний із входами дозволу запису лічильника діленого і зсувного регістра і входом установки в "0" блока керування, який містить тригер, входи установки в "1" і "0" якого є відповідно входами запуску й ознаки зупинки блока керування, прямий вихід тригера з'єднаний з першим входом елемента І, другий вхід якого є синхровходом блока керування, а вихід елемента І з'єднаний з тактовим входом зсувного регістра, вхід установки в "0" якого є входом установки в "0" блока керування, перший вихід якого з'єднаний з виходом зсувного регістра, а другий вихід блока керування з'єднаний з виходом елемента І. Спільними ознаками аналога та запропонованого пристрою є наявність входу діленого, входу дільника, регістра дільника. Причиною, яка перешкоджає підвищити швидкодію пристрою, є наявність великої кількості операцій зсуву в регістрі зсуву дільника, при обчисленні частки. Відомо пристрій для ділення (А.С. СССР №1672440), що містить регістри першого і другого операндів, суматор, регістр результату, генератор тактових імпульсів, блок пам'яті блок вибору операції і комутатор, причому вихід суматора з'єднаний з інформаційним входом регістра результату, вихід якого з'єднаний з виходом результату пристрою і входом першого доданка суматора, суматора по модулю два, вихід якого з'єднаний з виходом знака результату пристрою, а перший і другий входи - відповідно з виходами знакових розрядів регістрів першого і другого операндів, вхід другого доданка суматора з'єднаний з розрядними виходами регістра першого операнда, вхід зсуву якого з'єднаний з керуючим входом комутатора і виходом генератора тактових імпульсів, вхід якого з'єднаний з першим виходом блока вибору операції, перший інформаційний вхід якого з'єднаний з розрядними виходами регістра другого операнда і входом блока пам'яті, вихід якого з'єднаний із другим інформаційним входом блока вибору операції, що керуючий вхід якого з'єднаний із входом коду операції пристрою, а другий вихід - з інформаційним входом комутатора, вихід якого з'єднаний із входом запису регістра результату. Цей пристрій, за сукупністю ознак, найбільш ближче підходить до запропонованого пристрою, тому він вибраний як прототип. Спільними ознаками прототипу та запропонованого пристрою є наявність регістра першого операнда, інформаційний вхід якого з'єднаний з входом пристрою, регістр другого операнда, інформаційний вхід якого з'єднаний з входом пристрою, регістр результату, вихід якого підключений до виходу пристрою, блок пам'яті, комутатор, блок вибору операції, управляючий вхід якого з'єднаний з входом пристрою, а вихід з входом комутатора. Причиною, яка перешкоджає підвищенню швидкодії пристрою для ділення є порозрядне виконання операцій множення та ділення, а причиною, яка перешкоджає розширенню функціональних можливостей пристрою, а саме, використовувати в операціях множення та ділення формату чисел з фіксованою комою - є обмежене використання апаратних засобів та зв'язків між ними. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити такий пристрій для ділення, в якому введення нових елементів та нових зв'язків між ними, дозволило б підвищити швидкодію та розширити функціональні можливості пристрою. Поставлена задача удосконалити винахід вирішується тим, що пристрій для ділення містить регістр першого операнда, інформаційний вхід якого з'єднаний з входом пристрою для ділення, регістр другого операнда, інформаційний вхід якого з'єднаний з входом пристрою для ділення, регістр результату, вихід якого підключений до виходу пристрою для ділення, блок пам'яті, комутатор, блок вибору операції, управляючий вхід якого з'єднаний з входом пристрою для 1 UA 102603 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ділення, а вихід з входом комутатора, додатково введені, перетворювач коду першого операнда, перетворювач коду другого операнда, схема "ВИКЛЮЧНЕ АБО", множник, причому вхідна інформаційна шина перетворювача коду першого операнда підключена до виходу регістра першого операнда, знаковий розряд якої підключений до управляючого входу перетворювача коду першого операнда і до першого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", а вихідні розряди перетворювача коду першого операнда, підключені до першого входу множника, вхідна інформаційна шина перетворювача коду другого операнда підключена до виходу регістра другого операнда, знаковий розряд якої підключений до управляючого входу перетворювача коду другого операнда і до другого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", вихід якої з'єднаний з управляючим входом перетворювача коду результату, а вихідні розряди перетворювача коду другого операнда, підключені до першого інформаційного входу комутатора і до адресного входу блока пам'яті, вихід якого підключений до другого інформаційного входу комутатора, вихід якого підключений до другого входу множника, другий управляючий вихід блока вибору операцій з'єднаний з управляючим входом множника, інформаційний вихід якого підключений до входу перетворювача коду результату, інформаційний вихід якого підключений до входу регістра результату. Відмінними ознаками прототипу та запропонованого пристрою є наявність перетворювача коду першого операнда, перетворювача коду другого операнда, схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", множника, причому вхідна інформаційна шина перетворювача коду першого операнда підключена до виходу регістра першого операнда, знаковий розряд якої підключений до управляючого входу перетворювача коду першого операнда і до першого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", а вихідні розряди перетворювача коду першого операнда, підключені до першого входу множника, вхідна інформаційна шина перетворювача коду другого операнда підключена до виходу регістра другого операнда, знаковий розряд якої підключений до управляючого входу перетворювача коду другого операнда і до другого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", вихід якої з'єднаний з управляючим входом перетворювача коду результату, а вихідні розряди перетворювача коду другого операнда, підключені до першого інформаційного входу комутатора і до адресного входу блока пам'яті, вихід якого підключений до другого інформаційного входу комутатора, вихід якого підключений до другого входу множника, другий управляючий вихід блока вибору операцій з'єднаний з управляючим входом множника, інформаційний вихід якого підключений до входу перетворювача коду результату, інформаційний вихід якого підключений до входу регістра результату. Введення у пристрій для ділення нових блоків та схем дозволяє зменшити часові витрати в порівнянні з прототипом, оскільки всі операції ділення та множення можна виконати за два такти, а не за N тактів, як в прототипі (де N - розрядність вхідних операндів) та розширити функціональні можливості даного пристрою, застосовуючи в обчисленнях цілі і дробові числа. На кресленні приведена схема пристрою для ділення двійкових чисел. Пристрій містить регістр першого операнда 1, регістр другого операнда 2, перетворювач коду першого операнда 3, схему "ВИКЛЮЧНЕ АБО" 4, перетворювач коду другого операнда 5, блок пам'яті 6, блок вибору операції 7, комутатор 8, множник 9, перетворювач коду результату 10 та регістр результату 11, причому входи регістра першого операнда 1, регістра другого операнда 2 і блока вибору операції 7 є входами пристрою, вхідна інформаційна шина перетворювача коду першого операнда З підключена до виходу регістра першого операнда 1, знаковий розряд якої підключений до управляючого входу перетворювача коду першого операнда 3 і до першого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО" 4, а вихідні розряди перетворювача коду першого операнда 3, підключені до першого входу множника 9, вхідна інформаційна шина перетворювача коду другого операнда 5 підключена до виходу регістра другого операнда 2, знаковий розряд якої підключений до управляючого входу перетворювача коду другого операнда 5 і до другого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО" 4, вихід якої з'єднаний з управляючим входом перетворювача коду результату 10, а вихідні розряди перетворювача коду другого операнда 5, підключені до першого інформаційного входу комутатора 8 і до адресного входу блока пам'яті 6, вихід якого підключений до другого інформаційного входу комутатора 8, вихід якого підключений до другого входу множника 9, перший управляючий вихід блока вибору операцій 7 з'єднаний з управляючим входом комутатора 8, а другий - з входом множника 9, інформаційний вихід якого підключений до входу перетворювача коду результату 10, інформаційний вихід якого підключений до входу регістра результату 11, вихід якого є виходом пристрою. Пристрій для ділення двійкових чисел працює наступним чином. 2 UA 102603 C2 5 10 15 20 Всі операції в запропонованому пристрої виконуються з додатними числами, що забезпечується наявністю перетворювачів коду, в незалежності від того, в якому форматі вони подаються на вхід даного пристрою. Для виконання операції ділення цілих та дробових чисел, яка задається управляючим кодом на вході блока вибору операцій 7, в регістр першого операнда 1, записується значення діленого, а в регістр другого операнда 2, записується значення дільника. Додатне значення діленого з перетворювача коду першого операнда 3 подається на перший вхід множника, при цьому при отриманні частки повинні виконуватися умови для вхідних цілих чисел A  B та вхідних дробових A  B : A C  , (1) B де A - ділене, B - дільник, C - частка. Оскільки запропонований пристрій для ділення чисел використовує формат чисел з фіксованою комою, то цілі числа А та В, в формулі (1), розглядаються, як дробові. В запропонованому пристрої для ділення, частка вираховується за допомогою операції множення, виходячи з наступних перетворень формули (1): C A A * 2n A   * 2n , (2) B B * 2n D де D  B * 2n - новий дільник, в якому число n визначає кількість зсувів числа B до моменту, 1  D  1 . Замінимо значення D виразом D  1 X та поки новий дільник D не буде в інтервалі 2 підставимо його у формулу (2). A A C  * 2n  * 2n , (3) D 1 X В формулі (3) зробимо необхідні перетворення: J C A A  (1  X)  (1  X2 )  (1  X 4 )  ...  (1  X2 ) * 2n   2n . (4) 2 4 2J 1 X (1  X)  (1  X)  (1  X )  (1  X )  ...  (1  X ) 1 1  D  1 , а 0  X  ,то при k   значення X2к  0 , що приводить до 2 2 наближення значення знаменника у формулі (4) до 1. Звідси формулу (4) можна переписати в наступному вигляді: Оскільки J 25 A  (1  X)  (1  X2 )  (1  X 4 )  ...  (1  X2 ) n C 2 , 1 або J C  A  (1  X)  (1  X 2 )  (1  X 4 )  ...  (1  X 2 )  2n  A  K i , (5) J де K i  (1  X)  (1  X 2 )  (1  X 4 )  ...  (1  X 2 )  2n - коефіцієнт, значення якого обчислюється 30 35 40 45 окремо та зберігається в блоці пам'яті 6. Для обчислення K i застосовується операція множення беззнакових дробових чисел з корекцією та округленням результату. Для обчислення формули (5), блок вибору операцій 7, за допомогою управляючого сигналу, який формуються на першому виході даного блока, перенастроює комутатор 8 для проходження відповідного значення коефіцієнта K i , прочитаного з блока пам'яті 6, на другий вхід множника 9. Для зчитування коефіцієнта K i з блока пам'яті 6, на його адресні входи з виходу перетворювача коду другого операнда 5, подається додатне значення дільника В. Для отримання частки С, на управляючий вхід множника 9, з першого управляючого виходу блока вибору операцій 7, подається сигнал, який визначає поточну операцію множення, як множення дробових чисел. Додатній результат множення, проходячи через перетворювач коду 10, в залежності від виходу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО" 4, змінює знак та записується в регістр результату 11. В запропонованому пристрої, операція множення цілих та дробових чисел, які задаються управляючим кодом на вході блока вибору операцій 7, виконуються без застосування чи з застосуванням корекції результату множення відповідно, і без застосування блока пам'яті 6. Запропонований перетворювач коду, як видно з опису, можливо реалізувати в промислових умовах, оскільки в пристрої застосована елементна база широкого вжитку. 3 UA 102603 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 Пристрій для ділення, який містить регістр першого операнда, інформаційний вхід якого з'єднаний з входом пристрою, регістр другого операнда, інформаційний вхід якого з'єднаний з входом пристрою, регістр результату, вихід якого підключений до виходу пристрою, блок пам'яті, комутатор, блок вибору операції, управляючий вхід якого з'єднаний з входом пристрою для ділення, а вихід з входом комутатора, який відрізняється тим, що в нього додатково введені перетворювач коду першого операнда, перетворювач коду другого операнда, схема "ВИКЛЮЧНЕ АБО", множник, причому вхідна інформаційна шина перетворювача коду першого операнда підключена до виходу регістра першого операнда, знаковий розряд якої підключений до керуючого входу перетворювача коду першого операнда і до першого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", а вихідні розряди перетворювача коду першого операнда підключені до першого входу множника, вхідна інформаційна шина перетворювача коду другого операнда підключена до виходу регістра другого операнда, знаковий розряд якої підключений до керуючого входу перетворювача коду другого операнда і до другого входу схеми "ВИКЛЮЧНЕ АБО", вихід якої з'єднаний з керуючим входом перетворювача коду результату, а вихідні розряди перетворювача коду другого операнда, підключені до першого інформаційного входу комутатора і до адресного входу блока пам'яті, вихід якого підключений до другого інформаційного входу комутатора, вихід якого підключений до другого входу множника, другий управляючий вихід блока вибору операцій з'єднаний з управляючим входом множника, інформаційний вихід якого підключений до входу перетворювача коду результату, інформаційний вихід якого підключений до входу регістра результату. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4