[go: up one dir, main page]

RU2642381C1 - Digital functional converter - Google Patents

Digital functional converter Download PDF

Info

Publication number
RU2642381C1
RU2642381C1 RU2017103867A RU2017103867A RU2642381C1 RU 2642381 C1 RU2642381 C1 RU 2642381C1 RU 2017103867 A RU2017103867 A RU 2017103867A RU 2017103867 A RU2017103867 A RU 2017103867A RU 2642381 C1 RU2642381 C1 RU 2642381C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
adders
outputs
input
subtracters
Prior art date
Application number
RU2017103867A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Инга Николаевна Булатникова
Наталья Николаевна Гершунина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2017103867A priority Critical patent/RU2642381C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642381C1 publication Critical patent/RU2642381C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: digital functional converter contains four adders, two shear registers, an analysis block, a storage block of constants, a control unit, four inputs and four outputs, wherein the shear registers are linked to the adders-readers, the outputs of which are connected with the analysis block and its outputs - with the control block and all adders-readers.
EFFECT: expansion of the arsenal of tools to calculate functional dependencies.
1 dwg

Description

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение для аппаратной реализации вычисления функций.The invention relates to digital computing and may find application for a hardware implementation of function calculation.

Известен цифровой функциональный преобразователь [А.с. 744595 СССР, 1978], содержащий блок анализа, первый и второй сумматоры-вычитатели, первый и второй регистры и блок управления, причем выход первого регистра соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго регистров и тактовыми входами первого и второго сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с входами блока анализа, первый выход которого подключен ко входу блока управления, а второй выход соединен с управляющими входами первого и второго сумматоров-вычитателей, выход второго регистра соединен с первым входом второго сумматора-вычитателя, вторые входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с информационными входами соответственно второго и первого и являются входами преобразователя.Known digital functional Converter [A.S. 744595 USSR, 1978], comprising an analysis unit, first and second adders-subtractors, first and second registers and a control unit, wherein the output of the first register is connected to the first input of the first adder-subtractor, the outputs of the control unit are connected to the control inputs of the first and second registers and the clock inputs of the first and second adders-subtracters, the outputs of which are connected to the inputs of the analysis unit, the first output of which is connected to the input of the control unit, and the second output is connected to the control inputs of the first and second adders the output of the second register is connected to the first input of the second adder-subtractor, the second inputs of the first and second adders-subtracters are connected to the information inputs of the second and first, respectively, and are the inputs of the Converter.

Преобразователь предназначен для вычисления функции частного суммы квадратов на сумму двух аргументов.The converter is designed to calculate the function of the partial sum of squares by the sum of two arguments.

Недостатком известного преобразователя является то, что он не предназначен для вычисления других функций.A disadvantage of the known converter is that it is not intended to calculate other functions.

Наиболее близким к заявляемому является цифровой функциональный преобразователь [А.с. 922760 СССР, 1982], включающий блок анализа, первый и второй сумматоры-вычитатели, первый и второй сдвигающие регистры, блок управления и их связи, дополнительно содержащий третий и четвертый сумматоры-вычитатели и блок хранения констант, причем вход блока хранения констант соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с тактовыми входами третьего и четвертого сумматоров-вычитателей, первые входы которых соединены с выходом блока хранения констант, установочный вход которого соединен с входом установки в единицу преобразователя, выход блока анализа соединен с управляющими входами сумматоров-вычитателей, вторые входы которых соединены с входом установки в ноль преобразователя.Closest to the claimed is a digital functional converter [A.S. 922760 USSR, 1982], including an analysis unit, first and second adders-subtractors, first and second shift registers, a control unit and their communications, further comprising a third and fourth adders-deductors and a constant storage unit, the input of the constant storage unit being connected to the first the output of the control unit, the second output of which is connected to the clock inputs of the third and fourth adders-subtracters, the first inputs of which are connected to the output of the constant storage unit, the installation input of which is connected to the input of the unit the converter, the output of the analysis unit is connected to the control inputs of the adders-subtracters, the second inputs of which are connected to the installation input to zero of the converter.

Его недостатками являются также низкие функциональные возможности вычисления других функций.Its disadvantages are also low functionality for calculating other functions.

Задача изобретения - совершенствование цифрового функционального преобразователя.The objective of the invention is the improvement of the digital functional Converter.

Технический результат - дополнительное расширение возможных для реализации функциональных зависимостей, в частности, за счет функций от четырех аргументов вида

Figure 00000001
и
Figure 00000002
где X, Y, W, S - аргументы функций.The technical result is an additional extension of the possible functional dependencies, in particular, due to functions of four arguments of the form
Figure 00000001
and
Figure 00000002
where X, Y, W, S are the arguments of the functions.

Технический результат достигается за счет того, что каждый информационный вход цифрового функционального преобразователя расщеплен на два независимых друг от друга информационных входа, два из которых связаны со входами первого и второго сумматоров-вычитателей, а два остальных - со входами первого и второго сдвигающих регистров.The technical result is achieved due to the fact that each information input of the digital functional converter is split into two information inputs independent from each other, two of which are connected to the inputs of the first and second adders-subtracters, and the other two to the inputs of the first and second shift registers.

На фиг. приведена блок-схема преобразователя. Преобразователь содержит сумматоры-вычитатели 1-4, сдвигающие регистры 5-6, блок 7 хранения констант, блок 8 анализа и блок 9 управления.In FIG. The block diagram of the converter is shown. The converter contains adders-subtractors 1-4, shifting registers 5-6, block 7 storing constants, block 8 analysis and block 9 control.

Информационными входами являются четыре входа: X, Y - входы второго и первого сумматоров-вычитателей 2, 1 соответственно и W, S - входы первого и второго сдвигающих регистров 5, 6 соответственно.Information inputs are four inputs: X, Y - inputs of the second and first adders-subtractors 2, 1, respectively, and W, S - inputs of the first and second shift registers 5, 6, respectively.

Имеются технологические входы: установочный вход блока 7 хранения констант (для записи "1"), стартовый вход (для импульса начала вычисления) и вход "уст. 0" для предварительного сброса в "0" третьего и четвертого сумматоров-вычитателей 3, 4.There are technological inputs: the installation input of the constant storage unit 7 (for writing “1”), the start input (for the pulse to start the calculation) and the input “set 0” for preliminary resetting to the “0” of the third and fourth adders 3, 4.

Сумматоры-вычитатели 1-4 могут быть выполнены на одноразрядных сумматорах-вычитателях и накопительном сдвиговом регистре. Первый вход одноразрядного сумматора является первым входом сумматора-вычитателя, второй вход которого является информационным входом регистра, выход которого является выходом сумматора-вычитателя. Выход младшего разряда регистра соединен с другим входом одноразрядного сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом старшего разряда регистра. Тактовый вход соединен с входом сдвига регистра. Управляющий вход соединен с входом одноразрядного сумматора-вычитателя, сигнал на котором управляет режимом сложения-вычитания по первому входу. Сумматор-вычитатель может быть реализован также на параллельной комбинационной схеме.Adders-subtractors 1-4 can be performed on single-digit adders-subtracters and a cumulative shift register. The first input of a single-bit adder is the first input of the adder-subtracter, the second input of which is the information input of the register, the output of which is the output of the adder-subtracter. The output of the least significant bit of the register is connected to another input of the single-bit adder-subtracter, the output of which is connected with the input of the highest bit of the register. The clock input is connected to the register shift input. The control input is connected to the input of a single-bit adder-subtracter, the signal on which controls the addition-subtraction mode at the first input. The adder-subtractor can also be implemented on a parallel combinational circuit.

Входами блока 8 анализа являются выходы первого 1 и второго 2 сумматоров-вычитателей, а его выходы соединены с вторым входом блока 9 управления и управляющими входами всех четырех сумматоров-вычитателей 1-4 (режим сложения-вычитания).The inputs of analysis block 8 are the outputs of the first 1 and second 2 adders-subtractors, and its outputs are connected to the second input of the control unit 9 and the control inputs of all four adders-subtracters 1-4 (addition-subtraction mode).

Блок 7 хранения констант вида 2-(j+1) может быть реализован на сдвиговом рециркуляционном регистре, старший разряд которого соединен со схемой установки единицы, а на вход сдвига регистра подаются сдвигающие тактовые импульсы (второй выход блока управления 9). Блок 7 хранения констант может быть реализован в виде одностороннего запоминающего устройства.The constant storage unit 7 of the form 2 - (j + 1) can be implemented on a shift recirculation register, the highest bit of which is connected to the unit setup circuit, and shift clock pulses (second output of the control unit 9) are fed to the register shift input. The constant storage unit 7 may be implemented as a one-way memory device.

Работа данного цифрового функционального преобразователя основана на одновременном решении системы рекуррентных разностных уравнений в итерационном процессеThe operation of this digital functional converter is based on the simultaneous solution of a system of recurrent difference equations in an iterative process

Figure 00000003
Figure 00000003

где j=0,1,2, …, (n - 1); n - разрядность аргументов.where j = 0,1,2, ..., (n - 1); n is the bit depth of the arguments.

Сходимость этого итерационного процесса (1) - (5) обеспечена при (w + s) ≥ (x - y).The convergence of this iterative process (1) - (5) is ensured for (w + s) ≥ (x - y).

Все уравнения решаются одновременно (Xn в сумматоре-вычитателе 2, Yn в сумматоре-вычитателе 1, Zn в сумматоре-вычитателе 3, оператор qj определяется в блоке 8 анализа, величина х ⋅ 2-(j+1) получается в сдвигающем регистре 5, величина y ⋅ 2-(j+1) получается в сдвигающем регистре 6, величина 2-(j+1) формируется в блоке 7 хранения констант), причем каждое из уравнений может вычисляться либо последовательно, либо параллельно.All equations are solved simultaneously (X n in the adder-subtractor 2, Y n in the adder-subtractor 1, Z n in the adder-subtractor 3, the operator q j is determined in analysis block 8, the quantity x ⋅ 2 - (j + 1) is obtained in shifting register 5, the value y ⋅ 2 - (j + 1) is obtained in shifting register 6, the value 2 - (j + 1) is generated in the constant storage unit 7), and each of the equations can be calculated either sequentially or in parallel.

Вычисления в предлагаемом преобразователе осуществляются следующим образом.The calculations in the proposed Converter are as follows.

Перед началом работы в сумматоры-вычитатели 1, 2 устанавливаются первый и второй аргументы Y и X соответственно, а в сдвигающие регистры 5, 6 - третий и четвертый аргументы W w S соответственно.Before starting work, the first and second arguments Y and X, respectively, are set in the adders-subtractors 1, 2, and the third and fourth arguments W w S, respectively, are set in the shift registers 5, 6.

При последовательном принципе вычисления в блок 7 хранения констант заносится единица (старший разряд регистра блока 7 хранения констант). На вторые входы сумматоров-вычитателей 3-4 подается сигнал установки нулевого значения. Затем на блок 9 управления подается стартовый импульс. С первого выхода блока 9 управления на сдвигающие регистры 5-6 и блок 7 хранения констант подается тактовый импульс, который сдвигает значения регистров на один двоичный разряд вправо от двоичной запятой. Затем тактовые импульсы с второго выхода блока 9 управления продвигают содержимое сдвигающих регистров 5-6 и регистры блока 7 хранения констант на входы соответствующих сумматоров-вычитателей 1-4. В последних производится сложение или вычитание поступающих операндов с предыдущими значениями.In the sequential calculation principle, a unit is entered in the constant storage unit 7 (the highest bit of the register of the constant storage unit 7). At the second inputs of the adders-subtracters 3-4, a signal is set to zero. Then, the start pulse is supplied to the control unit 9. From the first output of the control unit 9, a clock pulse is supplied to the shift registers 5-6 and the constant storage unit 7, which shifts the values of the registers by one binary digit to the right of the binary point. Then, the clock pulses from the second output of the control unit 9 advance the contents of the shift registers 5-6 and the registers of the constant storage unit 7 to the inputs of the corresponding adders-subtractors 1-4. In the latter, the incoming operands with the previous values are added or subtracted.

Режим сложения-вычитания на следующей итерации определяется по разности Xj - Yj в блоке 8 анализа. В случае положительной разности (Xj - Yj ≥ 0) с второго выхода блока анализа выдается сигнал qj (в виде уровня напряжения), который определяет сложение в сумматорах-вычитателях 1 и 3 и вычитание в сумматорах-вычитателях 2 и 4. При отрицательной разности (Xj - Yj) в сумматорах-вычитателях 2 и 4 выполняется сложение, а в сумматорах-вычитателях 1 и 3 выполняется вычитание. Изменение сигнала qj производится после выполнения каждой итерации в момент появления тактового импульса на первом выходе блока 9 управления.The addition-subtraction mode at the next iteration is determined by the difference X j - Y j in block 8 of the analysis. In the case of a positive difference (X j - Y j ≥ 0), the signal q j (in the form of a voltage level) is output from the second output of the analysis block, which determines the addition in the adders-subtractors 1 and 3 and the subtraction in the adders-subtractors 2 and 4. When negative difference (X j - Y j ) in adders-subtractors 2 and 4, addition is performed, and in adders-subtractors 1 and 3, subtraction is performed. The change in signal q j is performed after each iteration at the time the clock pulse appears at the first output of the control unit 9.

После выполнения n итераций вычисления заканчиваются и блок управления 9 перестает выдавать тактовые импульсы. В сумматорах-вычитателях 1-2 содержится значение функции

Figure 00000004
в сумматоре-вычитателе 3 содержится значение функции
Figure 00000005
а в сумматоре-вычитателе 4 содержится значение функции
Figure 00000006
After performing n iterations, the calculations are completed and the control unit 9 ceases to issue clock pulses. In adders-subtracters 1-2 contains the value of the function
Figure 00000004
in the adder-subtractor 3 contains the value of the function
Figure 00000005
and in the adder-subtractor 4 contains the value of the function
Figure 00000006

По сравнению с известным предлагаемый преобразователь обладает расширенными функциональными возможностями, поскольку обеспечивает дополнительно вычисление функции

Figure 00000007
, а также вычисление функций
Figure 00000008
и
Figure 00000009
причем время вычисления остается прежним. Расширение функциональных возможностей достигается путем минимальных затрат (добавления только двух сумматоров-вычитателей).Compared with the known, the proposed converter has enhanced functionality, as it provides additional function calculation
Figure 00000007
as well as function calculation
Figure 00000008
and
Figure 00000009
moreover, the calculation time remains the same. The expansion of functionality is achieved through minimal costs (adding only two adders-subtracters).

Предлагаемый преобразователь предназначен для аппаратной реализации вычисления указанных функций, которая находит широкое применение в измерительной технике (для подсчета коэффициента модуляции, определения относительных погрешностей), в радиолокационной технике (например, при нормировании сигналов условных ошибок, при автосопровождении и т.д.), в специализированных вычислителях для научных расчетов и управления технологическими процессами и физическими объектами.The proposed converter is intended for the hardware implementation of the calculation of these functions, which is widely used in measuring technology (for calculating the modulation coefficient, determining relative errors), in radar technology (for example, when normalizing signals of conditional errors, during auto tracking, etc.), specialized calculators for scientific calculations and control of technological processes and physical objects.

Claims (1)

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок анализа, первый, второй, третий, четвертый сумматоры-вычитатели, первый, второй сдвигающие регистры, блок управления, блок хранения констант, причем выходы первого и второго сдвигающих регистров соединены с первыми входами одноименных сумматоров-вычитателей, выходы блока управления соединены с управляющими входами обоих сдвигающих регистров, блока хранения констант и тактовыми входами всех сумматоров-вычитателей, выход блока хранения констант связан с первыми входами третьего и четвертого сумматоров-вычитателей, выходы первого и второго сумматоров-вычитателей связаны со входами блока анализа, выходы которого соединены с блоком управления и управляющими входами всех четырех сумматоров-вычитателей, выходы которых являются выходами цифрового функционального преобразователя, отличающийся тем, что каждый информационный вход цифрового функционального преобразователя расщеплен на два независимых друг от друга информационных входа, причем два из которых связаны с входами первого и второго сумматоров-вычитателей, а два остальных - со входами первого и второго сдвигающих регистров.A digital functional converter comprising an analysis unit, first, second, third, fourth adders-subtractors, first, second shift registers, a control unit, a constant storage unit, the outputs of the first and second shift registers connected to the first inputs of the same adders-subtracters, the outputs of the block the controls are connected to the control inputs of both shift registers, the constant storage unit and the clock inputs of all adders-subtracters, the output of the constant storage unit is connected to the first inputs of the third and the fourth adder-subtractor, the outputs of the first and second adder-subtractor are connected to the inputs of the analysis unit, the outputs of which are connected to the control unit and the control inputs of all four adders-subtracters, the outputs of which are the outputs of the digital functional converter, characterized in that each information input is digital the functional converter is split into two information inputs independent of each other, two of which are connected to the inputs of the first and second adders-subtracters her, and the other two - with the inputs of the first and second shift registers.
RU2017103867A 2017-02-06 2017-02-06 Digital functional converter RU2642381C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103867A RU2642381C1 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Digital functional converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103867A RU2642381C1 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Digital functional converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2642381C1 true RU2642381C1 (en) 2018-01-24

Family

ID=61023703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017103867A RU2642381C1 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Digital functional converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642381C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991012667A1 (en) * 1990-02-14 1991-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Differential digital/analog converter
SU1750060A1 (en) * 1990-03-26 1992-07-23 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Digital-to-analog converter
RU2433528C2 (en) * 2009-07-28 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная технологическая академия Digital-to-analogue converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991012667A1 (en) * 1990-02-14 1991-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Differential digital/analog converter
SU1750060A1 (en) * 1990-03-26 1992-07-23 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Digital-to-analog converter
RU2433528C2 (en) * 2009-07-28 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная технологическая академия Digital-to-analogue converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chervyakov et al. An approximate method for comparing modular numbers and its application to the division of numbers in residue number systems
EP3447634B1 (en) Non-linear function computing device and method
US20160313976A1 (en) High performance division and root computation unit
Putra A novel fixed-point square root algorithm and its digital hardware design
GB2522194A (en) Multiply adder
US9851947B2 (en) Arithmetic processing method and arithmetic processor having improved fixed-point error
RU2642381C1 (en) Digital functional converter
RU2353970C1 (en) Device for simulation of mobile objects exploration catalogue
US3290493A (en) Truncated parallel multiplication
CN105404494A (en) Floating point fusion multiplication and addition method based on interior forward-push, apparatus and processor
JPH04270415A (en) High-performance adder
RU2625528C1 (en) Arithmetic unit
US9032009B2 (en) Multiplier circuit
Naregal et al. Design and implementation of high efficiency vedic binary multiplier circuit based on squaring circuits
Tagzout et al. Arctangent architecture for high speed and high precision data
KR100900790B1 (en) Method and Apparatus for arithmetic of configurable processor
US20150261542A1 (en) Data processing apparatus and method for performing data processing operation with a conditional processing step
RU2649955C1 (en) Functional converter
RU2642370C1 (en) Device for calculating logarithmic functions
RU2229742C2 (en) Device for finding extremum of function by dichotomy method
RU2642385C1 (en) DEVICE FOR CALCULATING arctg Y/X FUNCTION
RU2618189C1 (en) Device for calculating function y=x1/n
RU2410746C1 (en) Method and device for subtracting binary codes
RU83636U1 (en) DIGITAL APPROXIMATOR BASED ON CONTINUOUS PIECE-LINEAR FUNCTIONS WITHOUT PRELIMINARY TABLING OF APPROXIMATION COEFFICIENTS
SU633016A1 (en) Arithmetic device