SU836634A1

SU836634A1 - Digital squaring device

Info

Publication number: SU836634A1
Application number: SU792763192A
Authority: SU
Inventors: Александр Зиновьевич Либерман
Priority date: 1979-03-11
Filing date: 1979-03-11
Publication date: 1981-06-07

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для возведения в квадрат сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в устройствах дискретной обработки данных.The invention relates to computer technology and can be used to square the signal from the output of an analog-to-digital converter (ADC) in discrete data processing devices.

Известно устройство [1], использующее для дозведения в квадрат алгоритм п² = S (2п +1), предполагающийA device [1] is known that uses the algorithm n ² = S (2n +1) for squaring.

К. 7 О f \ для получения квадрата числа (п ) подсуммирование к квадрату предыдущего числа (п -1)^ записанного в регистренакопителе, разности квадратов этих чисел.K. 7 On f \ to obtain the square of the number (n), summing up to the square of the previous number (n -1) ^ recorded in the register carrier, the difference of the squares of these numbers.

Устройство содержит счетчик числа, элемент задержки, группу элементов И, регистр-накопитель и генератор счетных импульсов, соединенный с выходами элементов И и с выходом элемента задержки, выход которой под- & ключей к выходу регистра-накопителя и к входу счетчика числа, информационные выходы которого через элементы И связаны с соответствующими входа2 ми регистра-накопителя со сдвигом на один разряд.The device comprises a number counter, a delay element, a group of AND elements, a drive register and a counting pulse generator connected to the outputs of the AND elements and an output of a delay element, the output of which is sub-keys to the output of the register-drive and to the input of the number counter, information outputs which through the elements And are connected with the corresponding inputs2 of the register-drive with a shift of one bit.

Недостатками известного устройства являются значительное время на установление переходных процессов в регистре-накопителе при записи в него кода счетчика числа, возрастающее по мере его заполнения, а также невозможность вести действие в двоичнодесятичном коде, удобном при.выводе информации на элементы.визуальной, индикации.The disadvantages of the known device are the considerable time it takes to establish transients in the drive register when writing a number counter code to it, increasing as it is filled, as well as the inability to act in a binary decimal code, convenient when outputting information to visual indicators.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для возведения в квадрат чи-. сел, представленных число-импульсным кодом, также использующее выше приведенный алгоритм [2].The closest technical solution to the invention is a device for squaring chi. villages represented by a pulse-number code, also using the above algorithm [2].

Устройство содержит генератор, группу элементов И, счетчик фиксации результата, удвоитель частоты импульсов, одновибратор, распределитель импульсов, накопительный счетчик, и элемент задержки.The device comprises a generator, a group of AND elements, a result fixation counter, a pulse frequency doubler, a single vibrator, a pulse distributor, a storage counter, and a delay element.

з 836634 4s 836634 4

Недостатком этого устройства является сложность его реализации в режиме возведения в квадрат цифрового сигнала с выхода АЦП.The disadvantage of this device is the difficulty of its implementation in the mode of squaring a digital signal from the output of the ADC.

Целью изобретения является упро- $ щение устройства при возможности вести вычисления в двоично-десятичном коде как в режиме прямого, так и обратного счета с выхода АЦП.The aim of the invention is to simplify the device, if possible, to perform calculations in binary decimal code in both direct and reverse counting mode from the ADC output.

Цель достигается тем, что цифро- ю вое устройство для возведения в квадрат, содержащее счетчик результата, генератор импульсов и группу элементов И, выходы которых подключены к входам соответствующих разрядов счет- 15 чика результата, содержит счетчик числа и группу дешифраторов нуля, выхо- , ды которых подключены к первым входам соответствующих элементов И группы, вторые входы которых подключены к вы- 20 ходу генератора импульсов, а выходык соответствующим входам разрядов счетчика числа, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих дешифраторов нуля группы, а 25 входы подключены к входным шинам кода числа устройства.The goal is achieved in that a digital squaring device containing a result counter, a pulse generator and a group of AND elements, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding bits of the result counter 15, contains a number counter and a group of zero decoders, the output, which are connected to the first inputs of the corresponding elements AND groups, the second inputs of which are connected to the output 20 of the pulse generator, and the outputs to the corresponding inputs of the bits of the counter of the number, the outputs of the bits of which are connected to the inputs of groups of zero decoders, and 25 inputs are connected to the input buses of the device number code.

Структурная схема устройства представлена на чертеже.The structural diagram of the device shown in the drawing.

Устройство содержит генератор им- зо пульсов 1, группу элементов И 2, счетчик 3 результата, счетчик 4 числа и группу дешифраторов 5 нуля.Счетчик 3 выполнен реверсивным. На вход счетчика 4 поступает значение числа, воз- 35 водимого в квадрат.Дешифраторы 5 нуля выдают сигналы разрешения и запрета на прохождение импульсов от генератора 1 через элементы И 2 на входы счетчиков 3 и 4. 40The device comprises a pulse generator 1, a group of elements AND 2, a result counter 3, a number counter 4 and a group of zero decoders 5. The counter 3 is reversible. The counter value 4 receives the value of the number squared 35. The 5 zero decoders give permission and prohibition signals for the passage of pulses from the generator 1 through the And 2 elements to the inputs of the counters 3 and 4. 40

Код числа, который устройство возводит в квадрат, переписывается из внешнего устройства, способного осуществлять счет числа входных импуль- ₄₅сов и фиксировать это число в какомлибо коде. Первоначально во всех разрядах внешнего устройства установлены нули. Изменение кода во внешнем устройстве происходит последовательно, начиная от нулевого. Максимальное значение кода во внешнем устройстве определяется его разрядностью, которая не должна превышать разрядности счетчика числа 4. Так как внешнее уст~₅₅ройство осуществляет счет входных импульсов, то с приходом каждого нового импульса состояние (код) во внешнем устройстве меняется на единицу. Час тота смены кода во внешнем устройстве или. период следования импульсов, подсчитываемых внешним устройством, не должен быть меньше времени вычитания кода из счетчика числа 4 импульсами генератора 1 .The code of the number that the device is squaring is rewritten from an external device capable of counting the number of input pulses of ₄₅ hours and fixing this number in some code. Initially, all bits of the external device have zeros. Changing the code in an external device occurs sequentially, starting from zero. The maximum value of the code in the external device is determined by its capacity, which should not exceed the capacity of the counter of number 4. Since the external device ~ ₅₅ calculates the input pulses, with the arrival of each new pulse the state (code) in the external device changes by one. Hour of code change in an external device or. the repetition period of pulses counted by an external device should not be less than the time of subtraction of the code from the counter of the number 4 by pulses of the generator 1.

Код числа из внешнего устройства в реверсивный счетчик числа 4 переписывается по обоим фронтам импульса, · меняющего на единицу состояние внешнего устройства. Причем как после записи кода в реверсивный счетчик числа 4 по переднему фронту, так и после записи кода по заднему фронту происходит вычитание кода до обнуления счетчика числа 4 импульсами генератора 1 с одновременным занесением этого кода в счетчик результата 3. Таким образом, код числа из внешнего устройства переписывается в счетчик числа 4 и вычитается из него два раза за период изменения, причем по заднему фронту происходит считывание из внешнего устройства кода, измененного на единицу по отношению к предыдущему, т.е. если в первый раз в счетчик числа 4 было записано число п, то во второй раз - число п+1(для случая работы внешнего устройства в режиме суммирования).The code of the number from the external device to the reversible counter of the number 4 is rewritten on both edges of the pulse, · changing the state of the external device by one. Moreover, both after writing the code to the reverse counter of the number 4 on the leading edge, and after writing the code on the falling edge, the code is subtracted until the counter of the number 4 is reset by the pulses of the generator 1, while this code is entered into the result counter 3. Thus, the code of the number from the external the device is written into the counter of the number 4 and subtracted from it twice during the change period, and the code changed from one to the previous one is read from the external device, i.e. if for the first time the number n was written in the counter of number 4, then the second time - the number n + 1 (for the case of an external device operating in the summation mode).

За период изменения кода во внешнем устройстве из счетчика числа 4 будет вычитаться и соответственно в счетчике результата 3 будет фиксироваться число: п+п+1=2п+1,что является дополнением к квадрату предыдущего числа п^о квадрата последующего числа (п+1) , а именно:During the period of changing the code in an external device, the number 4 will be subtracted from the counter and, accordingly, the number will be fixed in the result counter 3: n + n + 1 = 2n + 1, which is an addition to the square of the previous number n ^ o the square of the next number (n + 1 ) , namely:

(п+1)^г -η^α=η²+2η+1 -п² =2п+1.(n + 1) ^r -η ^α = η ² + 2η + 1 -n ² = 2n + 1.

Аналогично осуществляется работа ’ устройства для ейучая работы внешнего устройства в режиме вычитания, т.е. когда каждый приходящий импульс уменьшает на единицу код числа по внешнем устройстве. При этом в счетчик числа 4 устройства также два раза за период изменения переписывается код из внешнего устройства и после каждого переписывания считывается импульсами генератора 1 до обнуления счетчика числа 4. За период из счетчика числа вычитается п+п-1=2п-1, и на это же число уменьшается показание счетчика результата 3. Это число соответствует разности между квадратами последующего и предыдущего кодов во внешнем устройстве (п'-4)²-п^,Я=п^<2-2п4-4-А^=-^п‘-<)Similarly, the operation of the device is performed for the operation of the external device in the subtraction mode, i.e. when each incoming pulse decreases the code number by an external device by one. In this case, the code from the external device is also written twice to the counter of the number 4 of the device and after each rewriting it is read by the pulses of the generator 1 until the counter of the number 4 is reset. For the period, n + n-1 = 2n-1 is subtracted, and the same number decreases the reading of the result counter 3. This number corresponds to the difference between the squares of the subsequent and previous codes in the external device (n'-4) ^2- n ^{, I} = n ^<2 -2n4-4-A ^ = - ^ n'- <)

Формула для определения периода смены кода на входе устройства имеет , вид I isThe formula for determining the period of code change at the input of the device has the form I is

Для увеличения быстродействия устройства считывание информации из счетчика числа 4 происходит подекадно, т.е. после считывания кода младшей декады происходит считывание кода следующей, более старшей декада и т.д. Синхронно с этим происходит подекадное заполнение соответствующих декад счетчика результата 3.To increase the speed of the device, the reading of information from the counter of the number 4 occurs ten-day, i.e. after reading the code of the younger decade, the code of the next, older decade, etc. is read. Synchronously with this there is a ten-day filling of the corresponding decades of the result counter 3.

Аналогично работает устройство в режиме последовательного уменьшения кода числа. Из этого следует, что максимальное число импульсов генег ратора 1, необходимых для подекадного вычитания кода числа из счетчика числа 4 за полупериод изменения кода числа, равно 9к, где к - количество десятичных разрядов в коде числа (при использовании двоично-десятичного кода).The device works similarly in the mode of sequentially decreasing the number code. It follows that the maximum number of generator 1 pulses required for subtracting the code of a number from the counter of number 4 over a half-period of changing the code of a number is 9k, where k is the number of decimal places in the code of the number (when using the binary-decimal code).

На быстродействие устройства, определяемое частотой смены кода на входе, влияют частота считывающего кода генератора 1 и разрядность счётчика числа 4. При использовании интегральных микросхем серии К155 частота генератора 1 f_r= 10 мГц. Так как код числа заносится в счетчик числа 4 параллельно, то время его установления для микросхем серии К155 не превышает Ц = 40 нсек.The speed of the device, determined by the frequency of the code change at the input, is affected by the frequency of the reading code of the generator 1 and the capacity of the counter of the number 4. When using integrated circuits of the K155 series, the frequency of the generator 1 f _r = 10 MHz. Since the code of the number is entered in the counter of the number 4 in parallel, the time of its establishment for the K155 series microcircuits does not exceed Ts = 40 nsec.

Задержка элемента И группы 2, разрешающего поступление импульсов генератора 1 для вычитания кода счетчика числа 4, для микросхем серии К155 может достигать tj = 20 нсек.The delay of the And element of group 2, allowing the arrival of pulses from the generator 1 to subtract the counter code of the number 4, for microcircuits of the K155 series can reach tj = 20 nsec.

Таким образом, общее время задержки от момента установления кода числа на входе устройства до начала его вычитания из счетчика числа 4 может достигатьThus, the total delay time from the moment the number code is set at the input of the device to the start of its subtraction from the number 4 counter can reach

Еф ⁼ 40 + 20 = 60 нсек.Ep ⁼ 40 + 20 = 60 nsec.

4-60·10“⁹= 7,3· 10'⁶ сек. соответствует часто· входе устройства4-60 · 10 “ ⁹ = 7.3 · 10 ' ⁶ sec. often matches device input

Claims

(54) DIGITAL DEVICE FOR EQUALIZATION IN SQUARE The disadvantage of this device is the complexity of its implementation in the mode of squaring the digital signal from the ADC output. The aim of the invention is to simplify the device when it is possible to carry out calculations in binary-decimal code in both the forward and reverse counting mode from the output of the ADC. The goal is achieved by the fact that a digital device for squaring, containing a result counter, a pulse generator and a group of elements AND, all of which are connected to the inputs of the corresponding bits of the result counter, contains a number counter and a group of decoders zero, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding elements AND groups, the second inputs of which are connected to the output of the pulse generator, and the output is the corresponding inputs of the bits of the number counter, the outputs of the bits of which are connected to the inputs of the corresponding the zero-group decoders, and the inputs are connected to the input buses by the device number code. The block diagram of the device is shown in the drawing. The device contains a pulse generator 1, a group of elements And 2, a counter 3 of the result, a counter 4 numbers and a group of decoders 5 zero. The counter 3 is reversible. The input of counter 4 receives the value of the number squared. Descramblers 5 zero give permission and prohibition signals for the passage of pulses from generator 1 through the elements of AND 2 to the inputs of counters 3 and 4. The code of the number that the device squares is rewritten from an external device capable of counting the number of input pulses and fixing this number in any code. Initially, zeros are set in all rows of the external device. Changing the code in the external device occurs sequentially, starting from zero. The maximum code value in the external device is determined by its size, which should not exceed the digit capacity of the number 4 counter. As the external device counts the input pulses, then with the arrival of each new pulse, the state (code) in the external device changes per unit. Frequency code change in the external device or. The period of the pulses counted by the external device should not be less than the time it takes to read the code from the counter of 4 pulses of the generator 1. The code of the number from the external device to the reversible counter of the number 4 is rewritten on both sides of the pulse that changes the state of the external device by one. Moreover, both after the code is written into the reversible counter of number 4 on the leading edge, and after the code is written on the falling edge, the code is subtracted before the number 4 counter is zeroed by generator 1 pulses while simultaneously entering this code into the result counter 3. Thus, the number code from the external the device is rewritten into the counter of the number 4 and is subtracted from it twice during the period of change, and on the falling edge there is a reading from the external device of the code changed by one with respect to the previous one, i.e. if for the first time the number n was recorded in the counter of 4, then the number n + l was recorded for the second time (for the case of the external device operating in the summation mode). During the period of code change in the external device, from the counter of 4 will be subtracted and accordingly Result 3 will fix the number: n + n + 1 2n + 1, which is an addition to the square of the previous number n to the square of the next number (n + 1), namely: (n + 1) -nn + 2n-H. The operation of the device for the operation of an external device in the subtraction mode, i.e. when each incoming pulse decreases by one the code of the number on the external device. At the same time, the code from device 4 is also copied twice from the external device during the change period, and after each rewriting it is read by generator 1 pulses before the number 4 counter is zeroed. For the period, n + n-1 2n-1 is subtracted from the number counter, and the same number decreases the indication of the result counter 3. This number corresponds to the difference between the squares of the subsequent and the previous codes in the external device (n-} "- n" 12pI-A-C2ach) 5 To increase the speed of the device, information is read from the number 4 count every ten days, i.e. after reading the code of the younger decade, the code of the next, higher decade, etc., is read. Simultaneously with this, the decadal filling in the corresponding decades of the result counter 3 occurs. The device operates in the same way in the sequential mode of decreasing the number code. It follows from the code that the maximum number of generator 1 pulses required for a decadal subtraction of the number code from the number 4 counter for a half-time change of the number code is 9k, where k is the number of decimal digits in the number code when using the binary-ten code) . The speed of the device, determined by the frequency of the code change at the input, is influenced by the frequency of the generator I readout code and the digit counter of the number 4. When using integrated circuits of the K155 series, the frequency of the generator is 1 10 MHz. Since the code of the number is entered into the counter of 4 in parallel, the time it is set for the series of microcircuits does not exceed tv 40 nsec. The delay of the AND element of group 2, which decides the arrival of the pulses of the generator 1 to subtract the counter code of the number 4, for K155 series chips, but it can reach ta 20 nsec. Thus, the total delay time from the moment of setting the code of the number at the input of the device to the beginning of its subtraction from the counter of the number 4 can reach + 40 + 20? 60 ns. 46 The formula for determining the period of code change at the input of the device has the reverse use of the four decimal places counter t-60-10-7.3. . This period corresponds to the frequency of the code change at the device input f 40 kHz. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A digital device for squaring, containing a result counter, a pulse generator, and a group of elements, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding bits of the result counter, which is based on the number and group of the device simplification circuit. zero decoders, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding AND elements of the group, the second inputs of which are connected to the output of the pulse generator, and the output {to the corresponding inputs of the digits of the counter, output The bits of which are connected to the inputs of the corresponding zero-group decoders, and the inputs are connected to the input buses of the device number code. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 475619, cl. C 06 F 7/38, 1975.

2. Authors certificate of the USSR 438989, cl. C 06 F 7/39, 1974 (prototype).

Code H and ate