Autoreferat lukashenko

1. МІНІСТЕ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕР
ЛУКАШЕ
УДОСКОНАЛЕНИ
І МОДЕЛІ АПАРАТУРНО
СПЕ
05.13.05
дисерт
ІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇН
Й ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УН
АШЕНКО ВОЛОДИМИР АНДРІЙОВ
ЛЕНИЙ ТАБЛИЧНО-АЛГОРИТМІЧН
НОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ПРЕЦИЗІЙНИХ
СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
13.05 – комп’ютерні системи та компонен
АВТОРЕФЕРАТ
исертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Черкаси – 2016
КРАЇНИ
Й УНІВЕРСИТЕТ
ЙОВИЧ
УДК 681.325.53
ІЧНИЙ МЕТОД
НИХ ОБЧИСЛЮВАЧІВ
НЯ
поненти
пеня

2. Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Черкасько
освіти і науки України
Науковий керівник
кандид
Співак
Націон
«Київс
профес
Офіційні опоненти:
доктор
Мусієн
Чорном
завідув
та прог
доктор
Квасн
Націон
завідув
Захист відбудеться "17" черв
ради К73.052.04 в Черкасько
18006, м. Черкаси, бул. Шевче
З дисертацією можна ознайом
університету за адресою: 1800
Автореферат розісланий "16"
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
каському державному технологічному унів
андидат технічних наук, доцент
півак Віктор Михайлович,
аціональний технічний університет Укра
Київський політехнічний інститут»,
рофесор кафедри звукотехніки та реєстра
октор технічних наук, професор
усієнко Максим Павлович,
орноморський державний університет ім.
авідувач кафедри інформаційних технолог
а програмних систем;
октор технічних наук, професор
васніков Володимир Павлович,
аціональний авіаційний університет Укра
авідувач кафедри інформаційних технолог
червня 2016 р. о 1400
годині на засіданні
каському державному технологічному уні
евченка, 460.
знайомитись у бібліотеці Черкаського держ
: 18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460.
" травня 2016 р.
університеті Міністерства
України
еєстрації інформації.
тет ім. Петра Могили,
хнологій
України,
хнологій.
данні спеціалізованої вченої
у університеті за адресою:
державного технологічного
Є.В. Ланських

3. 1
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Робота присвячена актуальним питанням створення та
подальшого вдосконалення нових компонентів для комп’ютерних систем керування,
зокрема прецизійних обчислювачів спеціального призначення, апаратурно
реалізованих на базі таблично-алгоритмічних методів (ТАМ). Питання теорії та
практики створення таблично-алгоритмічних обчислювачів досліджувалися в
роботах В. Б. Байкова, В. А. Бріка, В. І. Корнійчука, А. М. Оранського,
В. І. Потапова, Д. В. Пузанкова, В. Б. Смолова, В. П. Тарасенка та ін. Отримано ряд
важливих результатів, які стосуються структурно-алгоритмічної організації та
схемно-технологічної реалізації табличних обчислювачів. Однак проблема
підвищення ефективності роботи сучасних засобів обчислювальної техніки
спеціального призначення, що тісно пов’язана з постійним збільшенням складності
задач керування, є недостатньо освітленою. Тому створення нових або
вдосконалення відомих таблично-алгоритмічних обчислювачів для розв’язання
нетрадиційних постановок задач, обумовлених відсутністю математичних таблиць
для відтворення прецизійних значень функцій від значень завадостійкого коду або
від номера решітки, або багатофункціональних однорідних структур за допомогою
малого об’єму числового блоку (ЧБ) пам’яті з малим енергоспоживанням та
апаратурними затратами, є актуальною науковою задачею. Прикладами
перспективного застосування теоретичних результатів досліджень є системи
керування в аеронавігації, оборонній, космічній, супутниковій промисловості та ін.
Виходячи з цього, тема «Удосконалений таблично-алгоритмічний метод і моделі
апаратурної реалізації прецизійних обчислювачів спеціального призначення» є
актуальною.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційний
напрям дослідження пов’язаний з тематикою НДР за темами з відповідними
номерами державної реєстрації: «Моделі локальних підсистем керування лазерним
випромінюванням для рішення траєкторних задач на базі таблично-алгоритмічних
методів апаратурної реалізації в проблемно-орієнтованих системах»,
№ 0109U002739; «Базові компоненти мікропроцесорних систем керування
лазерними технологічними комплексами на основі таблично-алгоритмічних методів,
моделей та теорії неповної подібності», № 0113U003345 Черкаського державного
технологічного університету, в яких автор брав участь.
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення
ефективності прецизійних обчислювачів спеціального призначення на основі
розробки нових моделей та вдосконалення таблично-алгоритмічного методу для
відтворення значень базових функцій з використанням математичних таблиць і
таблиць відповідностей.
Для досягнення мети в роботі поставлено та вирішено наукові задачи:

4. 2
• на основі аналізу сучасного стану і тенденцій розвитку теорії та практики
синтезу засобів обчислюваної техніки визначити підхід до дослідження прецизійних
обчислювачів, орієнтованих на класи елементарних функцій для систем керування з
урахуванням зменшення енергоспоживання та складності реалізації;
• удосконалити формалізований багатофункціональний таблично-логічний
метод відтворення значень визначеної множини прецизійних функцій від значення
завадостійкого коду;
• розробити багатофункціональні логічні моделі обчислювачів, які на базі
таблиць відповідностей: перетворюють вхідний завадостійкий код у кодові
послідовності значень або двох тригонометричних, або гіперболічної функцій, або в
натуральний двійковий код; формують значення решітчастих функцій для
відповідного номера решітки; на базі математичних таблиць відтворюють
тригонометричні функції з однотипними компонентами;
• розробити графоаналітичний метод визначення кількості кортежів
високонадійного спеціалізованого числового блоку пам’яті для варіативності
процесу проектування.
Об’єкт дослідження – процеси обробки інформації в обчислювачах
спеціального призначення.
Предмет дослідження – удосконалений таблично-алгоритмічний метод і
моделі апаратурної реалізації прецизійних обчислювачів спеціального призначення.
Методи дослідження. При розробці формалізованого багатофункціонального
таблично-логічного методу (ФБТЛМ) та багатофункціональних моделей (БФМ)
використано теорії: алгебри логіки, синтезу цифрових автоматів, дискретної
математики, надійності. При розробці класифікації моделей та методів обчислення
використано методи системотехнічного аналізу/синтезу, при розробці логічних
моделей використано математичний апарат булевих функцій, для розробки методу
розташування прецизійної інформації у числовому блоці пам’яті використано
теорію побудови пристроїв запам’ятовування. При створенні фізичної моделі
дослідження багатофункціонального перетворювача двійкового завадостійкого коду
в натуральний двійковий код і навпаки з використанням єдиного об’єму числового
блоку пам’яті використано методи функціонального, схемотехнічного,
математичного і фізичного моделювання.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:
• Вперше розроблено та досліджено три типи багатофункціональних логічних
моделей для:
- змінювання значення завадостійкого коду в кодові послідовності значень двох
тригонометричних, гіперболічної функцій та в натуральний двійковий код на базі
формалізованого багатофункціонального таблично-логічного методу (ФБТЛМ);
- формування значень решітчастої тригонометричної функції за відповідним
номером решітки та навпаки на базі таблиць відповідностей і формалізованого
табличного логіко-оборотного методу (ФТЛОМ);

5. 3
- апаратурної реалізації однотипної структури при формуванні чотирьох
тригонометричних функцій на базі синтезування математичної таблиці й таблично-
логічного методу (ТЛМ). Вони забезпечують функціонування обчислювачів.
• Вперше розроблено графоаналітичний метод визначення кількості кортежів
для резервування, що забезпечує надійність функціонування числового блоку
пам’яті при збереженні потрібної швидкості прецизійного обчислювача.
• Удосконалено формалізований багатофункціональний таблично-логічний
метод відтворення прецизійних значень множини трансцендентних функцій від
значення завадостійкого коду з використанням таблиць відповідностей,
математичного апарату при створенні логічних схем на базі булевих функцій та
принципу багаторазового застосування одних і тих же таблиць малорозрядних
кортежів корегуючих констант, що забезпечує ущільнення інформації пам’яті.
• Отримало подальший розвиток підхід до побудови розширеної
класифікації моделей та методів відтворення багатьох функцій, що забезпечує
зменшення часу проектування обчислювачів спеціального призначення.
Практичне значення отриманих результатів полягає:
• в доведенні отриманих наукових результатів до конкретних інженерних
рішень: методик, алгоритмів, моделей та варіантів структурних схем формувачів
значень базових функцій для систем керування спеціального призначення.
За результатами досліджень:
• розширено науково-технічну базу проектування для впровадження багатьох
моделей відтворення прецизійних значень класу елементарних функцій;
• розроблено структурні схеми обчислювачів з однотипними компонентами,
що забезпечує зменшення часу на проектування, а багатократне використання
однакових констант зменшує апаратурні затрати та енергоспоживання;
• побудовано фізичну модель, що змінює значення завадостійкого коду в
натуральний двійковий код і навпаки. Процедура дослідження цієї моделі
підтвердила верифікацію запропонованих теоретичних основ перетворення кодів за
допомогою таблиць відповідностей та швидкісних логічних операцій.
Основні результати дисертаційного дослідження знайшли застосування при
проведенні держбюджетних робіт: «Моделі локальних підсистем керування
лазерним випромінюванням для рішення траєкторних задач на базі таблично-
алгоритмічних методів апаратурної реалізації в проблемно-орієнтованих системах»,
№ 0109U002739; «Базові компоненти мікропроцесорних систем керування
лазерними технологічними комплексами на основі таблично-алгоритмічних методів,
моделей та теорії неповної подібності», № 0113U003345.
Практичну цінність роботи підтверджено актами впровадження основних
результатів у Черкаському державному технологічному університеті МОН України
від 11.02.16 та довідками впровадження основних результатів дисертаційного
дослідження у НПК «Фотоприлад» (м. Черкаси) від 22.12.2014, НДІЦ «АРМАТОМ»
від 04.02.2016 та Інституті енергетики Академії наук Молдови від 16.12.2015.

6. 4
Особистий внесок здобувача. Всі теоретичні результати дисертаційного
дослідження, що виносяться на захист, отримані автором особисто. Результати
прикладного характеру отримані за участю автора спільно з колективом
співробітників ЧДТУ та ІЕЗ ім. Є. О. Патона. У друкованих працях, опублікованих у
співавторстві, автору належать такі результати: створення переліку сучасних
компонентів мікропроцесорних систем [1, 2, 6, 25]; створення переліку існуючих
ММ на основі КЛА [3, 13]; проведення аналізу структур сучасних співпроцесорів та
побудова класифікаційної схеми [4]; розрахунок нормованих показників часових
витрат та витрат на резервування від кількості кортежів [5]; побудова
багатофункціональної моделі відтворення чотирьох тригонометричних функцій [7];
побудова графіків експериментальних досліджень [8]; пошук сучасних методів
аналізу складних моделей [9]; опис функціонування моделі таблично-логічного
перетворювача кодів [10]; створення логіко-математичної моделі перетворення [11,
12, 14–16, 19]; визначення ознак для об’єднання входів та виходів пристрою [17–
18]; проведення патентного пошуку [20]; розробка класифікаційної схеми моделей
та методів реалізації сучасних співпроцесорів [21]; побудова графіків залежностей
t=f(m), C=φ(m) від кількості підматриць m [22]; робота написана безпосередньо
автором [23, 24]; створення образно-знакової моделі для обчислення функції
добування квадратного кореня [26].
Апробація результатів. Основні результати дисертаційної роботи доповідались
та обговорювались на конференціях: XIIIth
International Conference “The Experience of
Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics 2015” (24–27 Feb., 2015,
Polyana, Svalyava, Lviv); XI Международна научна практична конференция
«Настоящи изследвания и развитие» (17–25 януари 2015, София); VIII Міжнародна
науково-технічна конференція молодих вчених «Електроніка-2015» (15–17 квітня
2015 р., Київ); IX Международна научна практична конференция (17–25 януари 2013,
София); VII Международна научна практична конференция «Бъдеще то въпроси от
света на науката» (17-25 декември 2011, София); VIII Mezinárodní vědecko-praktická
konference (27.06.2012–05.07.2012, Praha).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 26 друкованих робіт, з них:
3 статті опубліковано за кордоном, 7 статей у фахових наукових виданнях України,
5 статей включені до наукометричних баз Copernicus, Google Scholar, Polish
Scholarly Bibliography, РІНЦ, 10 патентів на винахід та корисну модель, 6 тез
доповідей на міжнародних конференціях.
Структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох
розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатків. Загальний
обсяг дисертації становить 154 сторінок, із них 107 сторінок основного тексту,
24 рисунків, 11 таблиць. Список використаних джерел містить 131 найменувань та
4 додатки.

7. 5
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність поставленої задачі, сформульовано мету і
задачі досліджень, об’єкт, предмет, стисло наведено наукову новизну та практичну
цінність отриманих результатів, надано відомості про апробацію результатів і
публікацію матеріалів дисертації, показано зв’язок теми дисертації з
держбюджетними НДР.
У першому розділі проведено системний аналіз відомих методів, моделей і
технічних засобів реалізації обчислювачів базових функцій, який показав, що вони
займають 40–60 % часу при розв’язанні конкретних задач програмним методом.
Табличний класичний метод (ТКМ), що реалізується апаратурно на основі постійної
пам’яті (ПЗП), забезпечує високу швидкодію, але для відтворення прецизійних
значень функції потрібен великий об’єм таблиці, яку необхідно імплементувати у
ЧБ пам’яті, що дуже проблематично. Крім того, реалізація багатьох прецизійних
функцій в єдиному кристалі призводить до великої кількості кристалів, не
придатних на пластині. Скоротити об’єм ЧБ пам’яті дозволяють таблично-
алгоритмічні методи за рахунок незначного збільшення часу.
В результаті аналізу ТАМ встановлено, що перспективними напрямами
розширення функціональних можливостей прецизійних обчислювачів є
удосконалення таблично-логічного методу шляхом формалізації процедури
відтворення вихідного коду та багаторазового використання таблиць з урахуванням
їх ущільнення. Сформульовано мету та задачі наукових досліджень.
У другому розділі удосконалено формалізований багатофункціональний
таблично-логічний метод апаратурної реалізації для відтворення значень визначеної
множини функцій від значення завадостійкого коду при створенні
високошвидкісного обчислювача спеціального призначення. На основі
запропонованої класифікації ТАМ проводиться аналіз підвищення швидкодії та
аналіз методів оцінювання ефективності ущільнення ЧБ пам’яті при збереженні
прецизійності функцій. Метод визначається сукупністю прийомів по використанню
властивостей функцій алгебри логіки, порівняльного аналізу, цифрових автоматів,
булевих функцій та засобів, що базуються на єдиному числовому блоці пам’яті,
логічних елементах І, АБО, МДП-ключах, єдиному регістрі, який виконує функції
приймання вхідної інформації та перетворення її у вихідну, за допомогою
кортежних констант корегування, МПА, який розподіляє виконання відповідних
мікрокоманд e часі. Укрупнений алгоритм (рис. 1) методу реалізується в два етапи:
перший – підготовчий, результатом якого є формування ефективної таблиці
відповідностей вхідних та вихідних кодів; другий – будування образно-знакової
моделі відповідного обчислювача, ЧБ пам’яті якого побудований з використанням
відповідних значень ефективної таблиці.
Ефективність таблиці оцінюється кількістю корегуючих констант для
відтворення значень вихідного коду. Формування ефективних таблиць корегуючих
констант для відповідних кодів показано на прикладі функцій (табл. 1) при

8. 6
перетворенні значень завадостійкого коду в коди функцій: Y=sin(x); Y=tg (x);
Y=th(x) (1).
Формалізація ТАМ обумовлена відсутністю аналітичного опису залежностей
між вхідними та вихідними кодами. Формалізований підхід до опису відповідностей
кодів доцільно проводити при використанні властивостей операції ХOR.
Рис. 1. Алгоритм укрупнених процедур для побудови цифрових багатофункціональних
обчислювачів спеціального призначення
Таблиця 1
Значення комбінацій завадостійкого коду та відповідних функцій
Y = sin (x); Y = tg (x); Y = th (x) при n = 8 і значення корегуючих констант
Примітка: ∆1 ; ∆2 – константи до старшого і молодшого кортежів.
Завдяки цьому з’являється можливість використовувати один і той же масив
корегуючих констант для відтворення значень багатофункціональних кодів.
Нехай
№
п/п
Значення
завадо-
стійкого
Значення функцій у двійковій
системі числення
Значення корегуючих констант по кортежах
для відповідних функцій
коду Ys=sin(x) Ytg=tg(x) Yth=th(x) sin(x) tg(x) th(x)
Y1s Y2s Y1tg Y2tg Y1th Y2th ∆1s ∆2s ∆1tg ∆2tg ∆1th ∆2th
1 00011000 .00110010 .0010 0010 .0011 0010 0010 1010 0011 1010 0010 1010
2 00011001 .0011 0100 .0011 0100 .0011 0110 0010 1101 0010 1101 0010 1111
3 00011011 .0011 0110 .0011 0110 .0011 1000 0010 1101 0010 1101 0010 0011
4 00011010 .0011 1010 .0011 1010 .0011 1010 0010 0000 0010 0000 0010 0000
5 00011110 .0011 1110 .0011 1100 .0011 1110 0010 0000 0010 0010 0010 0000
6 00011111 .0011 1100 .0011 1110 .0100 0000 0010 0011 0010 0001 0101 1111
7 00011101 .0100 0000 .0100 0000 .0100 0100 0101 1101 0101 1101 0101 1001
8 00011100 .0100 0100 .0100 0010 .0100 0110 0101 1000 0101 1110 0101 1010
9 00010100 .0100 0110 .0100 0100 .0100 0100 0101 0010 0101 0000 0101 0000
10 00010101 .0100 1000 .0100 0000 .0100 1100 0101 1101 0101 0101 0101 1001
11 00010111 .0100 1010 .0100 1100 .0100 1100 0101 1101 0101 1011 0101 1011
Аналізується перелік функцій, двійкових кодів та їх обмежень щодо
створення цифрових прецизійних собчислювачів
так ні нітак
Будується числовий блок пам’яті
визначається логіко-математична
модель для перетворення комбінацій
кодів
визначається процедура
ущільнення інформації
числового блоку пам'яті
створюється масив відповідних
двійкових кодів
двійкові коди задані
масивами?
функції задані
аналітично?
створюється образно-знакова модель
обчислювача спеціального призначення
формуються ефективні
таблиці відповідних
кодів
вибирається метод для визначення
корегуючих констант
створюється масив двійкових кодів
Етап І
Етап ІІ

9. 7
Х=Х1 Х2…Хі …Хm – операнди вхідної кодової послідовності,
У=У1У2…Уі….Уm – операнди вихідної кодової послідовності,
тоді на основі операції XOR операнди кодів корегуючих констант мають вигляд
∆= Х ⊕ У =(Х1⊕У1)(Х2⊕У2)…(Хі⊕Уі)…(Хm⊕Уm) = ∆1∆2…∆і…∆m, (2)
а логічна модель для прямої кодової послідовності У набуває вигляду
У=Х⊕∆=(Х1⊕∆1)(Х2⊕∆2)…(Хі⊕∆і)…(Хm⊕∆m)= У1 У2…Уі….Уm, (3)
аналогічно логічна модель оберненої кодової послідовності представляється як
Х = У ⊕∆=(У1⊕∆1)(У2⊕∆2)…(Уі⊕∆і)…(Уm⊕∆m)= Х1 Х2 …Хі …Хm. (4)
Аналіз сформованих логічних моделей (3), (4) підтверджує, що
використовуються одні й ті ж значення ∆ корегуючої послідовності за формулою
(2). Відмітною рисою цих моделей є незалежність від кількості розрядів у операндів,
що дозволяє вести перетворення паралельно, що підвищує швидкодію. Крім того,
з’являється можливість ущільнювати інформацію ЧБ пам’яті завдяки
представленню кодових послідовностей операндів корегуючих констант у вигляді
малорозрядних кортежів
∆к=(∆1 ∆2∆3∆4)1к…∆ік….∆mк. (5)
Верифікацію запропонованих теоретичних викладок пропонується провести
при підготовці множини значення корегуючих констант для перетворення масиву
значень завадостійкого коду в множину кодових комбінацій таких функцій:
Y = sin (x); Y = tg (x); Y = th (x).
Дослідження значень констант корегування по кортежах, які наведені в табл. 1,
показало, що кількість однакових значень збільшується при корегуванні по
малорозрядних кортежах. На рис. 2 зображено гістограму кількості k однакових
значень ∆i відповідних констант, які забезпечують відтворення функцій
Y = sin (x); Y = tg (x); Y = th (x).
Аналіз гістограми показує, що
достатньо 11 значень корегуючих
констант ∆i для відтворення значень
кодових послідовностей розглянутих
функцій (1), які визначені за
формулою (2). При цьому значення
констант (рис. 2) повторюються від 1
до 18 разів, це зменшує час на
проектування топології числового
блоку пам’яті. Візуалізація процесу
формування таблиць корегуючих
констант ∆і для відповідних кодів та
кількість їх однакових значень при
k
4
135
2
1 11
17
8
0 ∆і
3 8 9 152 10 14
Рис. 2. Гістограма кількості k однакових
значень ∆i констант

10. 8
кортежному формуванні структури ЧБ підтверджують ефективність ущільнення
об’єму ПЗП. Коефіцієнт ефективності (ЕL) ущільнення інформації ЧБ пам’яті
багатофункціонального обчислювача при апаратурній реалізації відповідним
методом з коригуванням по кортежах має такий вигляд:
ЕL= Lкл/ Lі, (6)
де Lкл – кількість елементів у ЧБ пам’яті обчислювача при апаратурній реалізації
табличним класичним методом; Lі – кількість елементів у ЧБ пам’яті при
апаратурній реалізації відповідним методом з коригуванням по кортежах. Кількісне
оцінювання ефективності ущільнення інформації ЧБ за формулою (6) забезпечує
зменшення часу на вибір методу апаратурної реалізації обчислювача.
Третій розділ присвячено розробці та дослідженню багатофункціональних
моделей. Для дослідження основних технічних параметрів розроблено УММ, які
дозволяють кількісно оцінювати відповідні значення: потужність споживання;
затрати часу; апаратурні затрати. Технічний принцип створення
багатофункціональної моделі для перетворення значень завадостійкого коду в коди
значень функцій Ys=sin(x), Ytg=tg(x), Yth=th(x) та в натуральний двійковий код
базується на удосконаленому формалізованому багатофункціональному таблично-
логічному методі. Особливістю моделі (рис. 3) є однотипність чотирьох елементів
«І», чотирьох логічних схем адреси та єдиний ЧБ пам’яті для відтворення чотирьох
функцій, що зменшує час і кількість помилок при проектуванні їх топології.
Рис. 3. Багатофункціональна модель обчислювача завадостійкого коду в коди функцій
Ys= sin(x), Ytg= tg(x), Yth= th(x) та в двійковий натуральний код
Примітка: γsin; γtg; γth; γдв – керуючі імпульси до процедур перетворення відповідних кодів.
.
.
21
a(t+ t) МДП-
ключ
22
20
10
&
16
. . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
скид
6
19γtg
18γsin
9
Вхід/вихід
17
8
&
5
Т
7
Рг
1
комб.
схема
адреси
13tg
комб.
схема
адреси
2
АБО
11
ЧБ
12
3
14
4
15
&
26
25
.
.
.
.
комб.
схема
адреси
23th24
28 γth
27
.
.
.
.
комб.
схема
адреси
29дв30
&
32
31
34γдв
33

11. 9
Алгоритм формування відповідних кодових значень функцій (рис. 3) зводиться
до: 1) - розпізнавання відповідного вхідного коду за допомогою комбінаційних схем
адреси, 2) - зчитування кортежів корегуючих констант із ЧБ пам’яті під дією
одиниць корегуючих констант, які надходять на лічильні входи тригерів регістру,
3)- зміни тригерами свого стану на протилежний, 4)- появи на виходах регістру
сформованого відповідного коду функції, 5)- появи під дією керуючого імпульсу
коду функції через МДН-ключі на шинах «вхід/вихід».
УММ кількісного оцінювання потужності споживання цією моделлю (рис. 3)
має вигляд
РФБТЛМ = [Р1ß+Р2(1/ЕL)+ Р3 h+Р4m (n/m)·(1/ЕL)+Р5], (7)
де Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 – потужності споживання одного тригеру регістра; ланцюга видачі
однієї адреси; одного логічного елемента; одного активного елемента ЧБ пам’яті;
одного блоку МДН-ключів відповідно; ß – кількість тригерів; h – логічні елементи.
УММ кількісного оцінювання затрати часу має такий вигляд:
tзавад=[tРг+γ·tв+χ·tл+ß·tрг+ν·tмдн], (8)
де tв – час одноразової вибірки з ПЗП; tл≈tв – час однієї логічної операції; tп≈tв – час
зміни стану тригера з одного в інший; t Рг≈ 4 tв – час затримки інформації в регістрі;
tз≈- tв – час формування конституанти одиниці однієї логічної операції; tмдн≈tв – час
затримки МДН-ключа; γ – кількість операцій вибірки з ЧБ пам’яті; ß – кількість
зміни стану тригерів регістру з одного в інший; χ – кількість логічних елементів.
УММ кількісного оцінювання апаратурних затрат на модель (рис. 4) має вигляд
C= [а1n+а2(1/ЕL)+hа3+·а4m (n/m)·(1/ЕL)+а5+ а6+ρа7], (9)
де а1, а2, а3, а4, а5, а6, а7 – затрати на: один розряд регістру; один ланцюг видачі однієї
адреси; один логічний елемент; один біт ЧБ пам’яті; блок МДН-ключів; один
елемент затримки; один зовнішній контакт; h, m, ρ – кількість логічних елементів;
кортежів; зовнішніх контактів. Розроблено біфункціональну логічну модель
обчислювача значень решітчастої трансцендентної функції та навпаки, в якої
кожному коду порядкового номеру решітки надається відповідний код значення
функції (в дисертації наведено таблицю істинності [sec(xі)-sec(0)], х∈0-1,57). На
рис. 4 побудовано гістограму кількості однакових значень корегуючих констант для
цього прикладу, яка підтверджує ефективність ущільнення ЧБ при відтворенні
значень цієї функції. Ефективність ущільнення інформації для числового блоку
пам’яті оцінюється за математичним виразом (5) і дорівнює ЕL=Lкл/Lтло=63/11=5,7.
Алгоритм відтворення значення функції здійснюється таким чином: код номера
решітки надходить на інформаційні входи тригерів регістру, а на їх лічильні входи
надходять з ЧБ пам’яті відповідні корегуючи константи після розпізнавання коду
комбінаційною схемою адреси.

12. 10
В результаті аналізу наведеної
гістограми визначено, що при формуванні
об’єму ЧБ пам’яті потрібна кількість
значень корегуючих констант для кортежів
старших розрядів – 4 , для кортежів
молодших розрядів – 7. Тобто менше чим
при реалізації ТКМ в 5,7 раз. Під дією
одиниць констант тригери змінюють свій
стан на обернений і на виходах регістру
з’являється відповідний код функції, який з
дозволу МПА проходить через МДН-ключі
та з’являється на шинах «вхід/вихід».
Перевагою моделі є мала кількість констант
у ЧБ пам’яті та мала кількість зовнішніх
виводів, це в сукупності зменшує
інтенсивність відмови обчислювача та
збільшує час напрацювання на відмову.
УММ кількісного оцінювання потужності споживання логічного обчислювача,
який відтворює значення решітчастої трансцендентної функції [sec(xі)-sec(0)] від
коду порядкового номеру (J) та навпаки за допомогою табличного логіко-
оборотного методу апаратурної реалізації, має вигляд
Рбтло= [Р1n+ 2·P2(1/ЕL)+hP3 + P4 m (n/m)(1/ЕL)+Р5], (10)
де n – кількість розрядів операндів; m – кількість кортежів.
УММ кількісного оцінювання затрати часу має такий вигляд:
TФТЛО =[tРг + γtв + χtл + tмдн+ ß·tрг]. (11)
УММ кількісного оцінювання апаратурних затрат на цю модель обчислювача
має вигляд
C=[а1n+2а2(1/ЕL)+hа3+а4(n/m)(1/ЕL)+ а5+ ρ·а7]. (12)
На базі математичної таблиці та ТЛМ апаратурної реалізації розроблено
багатофункціональну модель однотипної структури для відтворення чотирьох
тригонометричних функцій на базі ТЛМ реалізації (рис. 5). Багатофункціональна
модель для формування прецизійних значень функцій sin(x), cos(x), csc(x), sc(x) має
малу кількість об’єму корегуючих констант, які зберігається у ЧБ пам’яті, що сприяє
можливості виконувати цей обчислювач в єдиному кристалі. Особливістю
запропонованої багатофункціональної моделі є топологічна регулярність, яка
забезпечує високу технологічність при інтегральному виконанні.
УММ кількісного оцінювання потужності споживання багатофункціональної
моделі однотипної структури для відтворення чотирьох тригонометричних функцій
на базі таблично-логічного методу реалізації має такий вигляд:
Рис. 4. Гістограми кількості k
однакових значень ∆i корегуючих
констант для кортежів
∆ст, ∆мол – старших, молодших
розрядів відповідно
20
18
12
k
5
4
1 3
8
16
0 ∆і6 72 4
∆мол
∆ст

13. 11
Рбтл= [Z·Р1n+ϒ·P22n/m
+h·P3+η·P4 m (n/m)2n/m
+Р5]. (13)
УММ кількісного оцінювання затрати часу цією моделлю (рис. 5) має вигляд
t =Z·tРг+ γ· tв+χ·tл+ ß·tрг + ν·tмдн. (14)
УММ кількісного оцінювання апаратурних затрат на багатофункціональну
модель з однотипною структурою обчислювача для відтворення значень
тригонометричних функцій sin(x), cos(x), csc(x), sc(x) від аргументу х має такий
вигляд:
Сбтл=[Z·а1n+ϒ·а22n/m
+hа3+η·а4 m (n/m)2n/m
+а5 + ρ·а7]. (15)
Аналіз наведених УММ показав, що на апаратно-часові характеристики
прецизійних обчислювачів найбільше впливають показники кількості ланцюгів
cos (x);
sin (x);
sc (x);
сsc (x);
22
Рг
2
Комб.
схема
адреси
3 АБО
4
ЧБ
5
Вхід/
Вихідx
Комб.
схема
адреси
8
7
6
Скид
Рис. 5. Багатофункціональна модель відтворення функцій sin(x), cos(x), csc(x), sc(x)
Запис
МПА 1
Рг
11
комб.
схема
адреси
12
ЧБ
14
Вхід y
АБО
20
В
18
В
9
АБО
13
3
комб.
схема
адреси
15
19
17
10
16
Скид
Запис
МДП –
ключі
21

14. 12
видачі однієї адреси та елементів ЧБ пам’яті. Візуалізація гістограм (рис. 6)
залежностей об’єму ЧБ пам’яті від m кортежів та розрядності операндів n
підтверджує, що при збільшенні m зменшується об’єм ЧБ пам’яті та виводів на
виході комбінаційної схеми адреси. Крім того, з наведених гістограм видно
можливість візуально варіювати апаратними затратами ЧБ пам’яті, які впливають на
енергоспоживання, шляхом вибору відповідної кількості кортежів. При цьому
зменшення об’єму ЧП пам’яті на звільненій площі кристалу дає можливість
підвищити надійність за рахунок резервування кортежів ЧБ пам’яті.
Рис. 6. Гістограми залежності кількості адрес та об’єму ЧБ пам’яті від розрядності n
операндів: а) при ТЛМ реалізації m=1; б) при ТЛМ реалізації m=4
У четвертому розділі розроблено графоаналітичний метод визначення
кількості кортежів для ЧБ пам’яті при забезпеченні вимог за швидкодією та
апаратурними витратами. Метод включає наступну послідовність дій: аналізується
точність відтворення вихідної інформації обчислювача; визначається значення
розрядності n; аналізуються вимоги за параметрами: швидкості, апаратурних затрат;
визначається способи відтворення значень вихідної інформації та отримання
корегуючих констант; створюється ММ апаратурних затрат від кількості кортежу;
визначаються числа m при максимальних та мінімальних апаратурних витратах на
резервування; створюється ММ швидкодії від кількості кортежів; визначаються
числа m при максимальній та мінімальній швидкодії; будуються нормовані
залежності коефіцієнтів ефективностей швидкодії (tміn/tі)=φ(m) та апаратурних
затрат Ка(m)=(Кмах/Kі) від числа m. Особливістю побудови є загальна упорядкована
вісь абсцис m. Із точки перетину А залежностей φ(m), Kа(m) опускається
перпендикуляр на вісь абсцис, точкою перетину Б є оптимальне значення кількості
кортежів m.
На рис. 7 зображено приклад реалізації запропонованого методу для операндів
розрядністю n=32.
n8
lg2
n/m
3
2
1
4 16 24 32 64
5
4
n1 4 8 16 24 32 642
lg2
n
20
15
10
5
а) б)

15. 13
Коефіцієнти характеризують:
1 – швидкодію φ(m);
1а – сплайн-функції φ(m);
2 – апаратурні затрати на
резервування Kа(m); 2а – сплайн-
функції Kа(m);
А – точка перетину залежностей φ(m)
та Kа(m);
Б – оптимальна кількість кортежів m.
Сплайн-функції дають змогу
швидше визначити оптимальну
кількість кортежів шляхом
комп’ютерного моделювання.
Апроксимуючі сплайн-функції 1а, 2а
та квадрати їх коефіцієнтів кореляції
мають вигляд відповідно:
φ(m) = -0,578x3
+ 1,835x2
- 2,15x + 0,999;
(Rtmin/ti)² = 0,999;
Kа(m)=3·10-6
х3
- 8·10-4
х2
+2,51·10-2
х+ 0,17·10-2
;
(RKmax/Ki)² = 0,999.
У розділі проведено верифікацію
запропонованих теоретичних викладок за
допомогою порівняльного аналізу за
параметрами енергоспоживання (Е=Р·t) та
апаратурних витрат для багатофункціональних
моделей обчислювачів, що відтворюють
функції різними методами апаратурної
реалізації відносно табличного класичного
методу (ТКМ). Ефективність зменшення
апаратурних витрат та енергоспоживання при
реалізації запропонованих моделей в єдиному
кристалі зображено на рис. 8. Коефіцієнти
ефективності для функцій а) і б) представлені
двома блоками:
1 – апаратурні затрати КС= СКЛ/Сі;
2 – енергоефективності Ке= ЕКЛ /Еі, де індекс
(кл) відповідає табличному класичному
методу реалізації.
Аналіз результатів розрахунку критеріїв
ефективності показує, що сукупність збільшення розрядності операндів та кількості
відтворення функцій вже тільки на одну одиницю підвищує показники
1 2
0,5
0,75
0.05
0.125
0.09
0.17
0.25
0.33
0.5
Kа(m)
0.75
φ(m)
0
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 lg m
АБ
1а 2а
Рис. 7. Графік визначення кількості
кортежів m для забезпечення вимог за
швидкодією та апаратурними витратами
б
а
КеКс
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
69,5
КС
29,6
КС
68,9
КЕ
32,5
КЕ
1 2
Рис. 8. Гістограми коефіцієнтів
ефективності по збереженню
енергоспоживання та апаратурних
затрат моделями при реалізації
функцій:
а) sin(x); tg(x); th(x), які побудовані на
базі формалізованого
багатофункціонального таблично-
логічного методу реалізації;
б) решітчастої функції f(J)=[sec(x)-
sec(0)] на базі табличного логіко-
оборотного методу реалізації

16. 14
енергозбереження та зменшує апаратурні витрати майже у два рази. Крім того, у
розділі наведено фізичну модель, яка сприяє дослідженню завадостійкого коду та
процедури його перетворення у двійковий код і навпаки на основі запропонованого
методу апаратурної реалізаціїшляхом наочного практичного застосування.
ВИСНОВКИ
У дисертації розв’язано важливу науково-технічну задачу підвищення
ефективності прецизійних обчислювачів спеціального призначення на основі
розробки нових моделей та вдосконалення таблично-алгоритмічного методу для
відтворення значень базових функцій з використанням математичних таблиць і
таблиць відповідностей. Виконані автором дослідження виявили ряд
закономірностей, які свідчать про вирішення сформульованих в роботі поставлених
задач. Отримані наукові результати розвивають теорію та практику побудови
прецизійних багатофункціональних обчислювачів у складі систем керування
спеціального призначення, підвищуючи їх ефективність за параметрами
енергозбереження та зменшення апаратурної складності та витрат. При цьому
експериментальні дослідження підтвердили коректність поставлених задач,
математичних та логічних моделей і методів, використаних при отриманні основних
наукових положень.
Основні результати полягають у наступному:
• Досліджено сучасний стан таблично-алгоритмічних методів апаратурної
реалізації та моделей прецизійних багатофункціональних обчислювачів
спеціального призначення, визначено напрям вирішення проблемних задач з
акцентом на зменшенні енергоспоживання, апаратурних затрат і складності.
• Вперше розроблено та досліджено три типи багатофункціональних логічних
моделей, кожний дозволяє імплементувати їх в структуру єдиного кристалу для:
- змінювання значення завадостійкого коду в кодові послідовності значень двох
тригонометричних, однією гіперболічної функцій та в натуральний двійковий код на
базі вдосконаленого ФБТЛМ реалізації. Відмітною рисою є єдиний ЧБ пам’яті з
використанням одних і тих же корегуючих констант та однотипність чотирьох
елементів «І», чотирьох логічних схем адреси для відтворення чотирьох функцій, що
зменшує час і кількість помилок при проектуванні їх топології приблизно на 7%.
- формування значень решітчастої тригонометричної функції за відповідним
номером решітки та навпаки на основі одного блоку ЧБ пам’яті та ФТЛОМ, що
зменшує апаратурну складність, витрати, енергоспоживання та забезпечує
зменшення часу при проектуванні;
- апаратурної реалізації однотипної структури при формуванні чотирьох
тригонометричних функцій на базі синтезування математичної таблиці і ТЛМ.
Особливістю запропонованої багатофункціональної моделі є топологічна
регулярність, що підвищує технологічність при інтегральному виконанні на 5-6%.
На основі уточнення запропоновано узагальнені математичні моделі
визначення величин основних технічних параметрів для розроблених моделей

17. 15
обчислювачів різними методами реалізації, це дозволяє варіювати процесом
проектування.
• Вперше розроблено графоаналітичний метод визначення кількості кортежів
для резервування числового блоку пам’яті прецизійного багатофункціонального
обчислювача за нормованими коефіцієнтами ефективностей, що характеризують
швидкість і витрати на резервування. Це забезпечує високу надійність
функціонування блоку пам’яті, а простота і наочність прискорюють на 4%
процедуру визначення потрібних замовнику характеристик моделей обчислювачів
при варіативності процесу проектування.
• Удосконалено формалізований багатофункціональний таблично-логічний
метод відтворення прецизійних значень визначеної множини трансцендентних
функцій від відповідного значення завадостійкого коду з використанням таблиць
відповідностей, математичного апарату при створенні логічних схем на базі булевих
функцій та принципу багаторазового застосування одних і тих же таблиць з
малорозрядними корегуючими константами (деякі повторюються до 18 разів). Це
зменшує час на проектування прецизійних багатофункціональних обчислювачів.
Суть методу визначається сукупністю прийомів по використанню результатів
порівняльного аналізу вхідних та вихідних кодів, властивостей булевих функцій,
кон’юнкції, диз’юнкції при створенні таблиць відповідностей та засобів, що
базуються на єдиному числовому блоці пам’яті, логічних елементах І, АБО, МДП-
ключах, єдиного регістру, який виконує функції приймання вхідної інформації та
перетворювання її у вихідну за допомогою констант корегування. Отже, завдяки
використанню цього методу за рахунок відсутності розробки спеціалізованої
програми при обчислюванні констант, відсутності залежності формування
результатів від розрядності операндів забезпечується паралельне відтворення
вихідного коду, що дає змогу збільшити швидкість обробки, а однакові значення
констант зменшують об’єм пам’яті в 5-11 раз, що зменшує енергоспоживання та
апаратурні витрати відносно ТКМ тих же функцій.
• Отримав подальший розвиток підхід до побудови розширеної класифікації
моделей та методів відтворення багатьох функцій, що забезпечує зменшення часу
проектування обчислювачів спеціального призначення.
Практичне значення отриманих результатів полягає в доведенні отриманих
наукових результатів до конкретних інженерних рішень: методик, алгоритмів,
моделей та варіантів структурних схем формувачів значень базових функцій для
систем керування спеціального призначення.
- За результатами досліджень розширено науково-технічну базу проектування для
впровадження багатьох моделей відтворення прецизійних значень класу
елементарних функцій.
- Розроблено структурні схеми, які реалізують енергозбереження та малі
апаратурні затрати.

18. 16
- Оригінальні моделі, що відтворюють значення двох тригонометричних і
гіперболічної функцій при реалізації удосконаленим ФБТЛМ; решітчастої
тригонометричної функції за відповідним номером решітки та навпаки, що
реалізовані ФТЛОМ верифіковано методом порівняння з моделями, що реалізовані
табличним класичним методом. Результат порівняння підтвердив, що
енергоспоживання та апаратурні затрати для цих моделей зменшено в 69 та в 29 раз
відповідно.
- Побудовано фізичну модель, що змінює значення завадостійкого коду в
натуральний двійковий код і навпаки. Процедура дослідження моделі підтвердила
верифікацію запропонованих теоретичних основ відтворення кодів за допомогою
таблиць відповідностей та швидкісних логічних операцій. Практичну цінність
роботи підтверджено актами впровадження основних результатів у Черкаському
державному технологічному університеті МОН України від11.02.16 та довідками
впровадження основних наукових результатів у НПК «Фотоприлад» (м. Черкаси) від
22.12.2014, НДІЦ «АРМАТОМ» від 04.02.2016 та Інституті енергетики Академії
наук Молдови від 16.12.2015. Основні результати дисертаційного дослідження
знайшли застосування при проведенні держбюджетних робіт: «Моделі локальних
підсистем керування лазерним випромінюванням для рішення траєкторних задач на
базі таблично-алгоритмічних методів апаратурної реалізації в проблемно-
орієнтованих системах», №0109U002739; «Базові компоненти мікропроцесорних
систем керування лазерними технологічними комплексами на основі таблично-
алгоритмічних методів, моделей та теорії неповної подібності», №0113U003345.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Creation of multicriteria qualitative evaluation method of microcontroller
manufacturers / V. M. Lukashenko, M. V. Chichuzhko, A. G. Lukasheneko,
V. A. Lukasheneko // Nauka i studia. – № 17 (85). – Przemysl, 2013. – P. 97–102.
2. Three-coordinate laser technological complexon CO2 basis / A. G. Lukashenko,
V. D. Shelyagin, D. A. Lukashenko, V. A. Lukashenko, M. N. Ozirskya,
V. M. Lukashenko // Nauka i studia. – № 8 (30). – Przemysl, 2011. –C. 81–88.
3. Mathematical model of laser radiation configuration for obtaining fine-grained weld
structure / A.G. Lukashenko, T.Yu.Utkina, V.A.Lukashenko, D.A. Lukashenko, V.М.Lukashenko
//Современныйнаучныйвестник.–№11(123).–Белгород,2012.–С.56–60.
4. Лукашенко В. А. Систематизація методів, моделей сопроцесорів для
високошвидкісних, прецизійних мікропроцесорних проблемно-орієнтованих систем
/ В. А. Лукашенко, А. Г. Лукашенко, В. М. Співак // Вісник Хмельницького
національного університету. – 2015. – № 1. – С. 164–169.
5. Графоаналітичний метод визначення кількості кортежів для
багатофункціонального таблично-логічного співпроцесора / В. А. Лукашенко,
А. Г. Лукашенко, В. М. Лукашенко, С. А. Міценко // Вісник Черкаського державного
технологічного університету. – 2015. – № 4. – С. 67–71.

19. 17
6. Знакова модель визначення найпридатнішого мікроконтролера для проблемно-
орієнтованих систем / В. А. Лукашенко, В. М. Співак, А. Г. Лукашенко,
М. В. Чичужко, В. М. Лукашенко, В. П. Малахов // Вісник Черкаського державного
технологічного університету. – 2014. – № 4. – C. 19–24.
7. Високонадійний багатофункціональний обчислювач для спеціалізованих
лазерних технологічних комплексів / А. Г. Лукашенко, Д. А. Лукашенко,
В. А. Лукашенко, В. M. Лукашенко // Вісник Черкаського державного
технологічного університету. – 2011. – № 1. – С. 67–70.
8. Экспериментальные исследования модели распределителя сигналов для
пятикоординатного лазерного технологического комплекса / А. Г. Лукашенко,
Д. А. Лукашенко, В. А. Лукашенко, В. М. Лукашенко // Вісник Черкаського
національного університету. – 2011. – Т. 2, вип. 3. – С. 34-38.
9. Эффективный метод анализа сложных моделей и их компонентов для
специализированного лазерного технологического комплекса / А. Г. Лукашенко,
В. М. Лукашенко, И. А. Зубко, В. А. Лукашенко, Д. А. Лукашенко // Вісник
Черкаського державного технологічного університету. – 2011. –№ 4. –С. 82–86.
10. Методика вдосконалення мікроконтролерів / М. В.Чичужко, В. А. Лукашенко,
І.А.Зубко,В.М.Лукашенко//ВісникЧДТУ.–2014.–№3.–C.74–79.
11. Пат. 107544 Україна, МПК (2015.01) G 06F 5/00. Перетворювач двійкового коду
в однополярні оборотні коди і навпаки / Лукашенко А. Г., Лукашенко В. М.,
Зубко І. А., Лукашенко Д. А., Лукашенко В. А.; заявник та власник
Лукашенко В. М. – № a 2014 01392 ; заявл. 12.02.2014; опубл. 12.01.2015, Бюл. № 1.
12. Пат. 89784UУкраїна,МПК(2014.01)G06F5/00. Таблично-логічний перетворювач кодів /
Лукашенко В.М., Зубко І.А., Лукашенко А.Г., ЛукашенкоВ.А., Чичужко М.В., Лукашенко
Д.А.; заявник та власник Лукашенко В. М. – № u 2013 15042; заявл. 23.12.2013;
опубл. 25.04.2014, Бюл. № 8.
13. Пат.77797Україна, МПКG06G7/26(2006.01). Кусково-лінійний апроксиматор / Лукашенко
А. Г., Зубко І. А., Лукашенко В. А., Лукашенко Д. А., Лукашенко В. М.; заявник та
власник ЧДТУ. – № u 2012 10335; заявл. 31.08.2012; опубл. 25.02.2013, Бюл. № 4.
14. Пат. 72952 Україна, МПК (2012.01) G 06 F 5/00. Перетворювач двійкового коду
в однополярні оборотні коди / Лукашенко А. Г., Міценко С. А., Лукашенко В. А.,
Лукашенко Д. А., Лукашенко В. М.; заявник та власник ЧДТУ. – № u 2011 13847;
заявл.24.11.2011; опубл. 10.09.2012, Бюл. № 17.
15. Пат. 53450 Україна, МПК G06G 7/00 G06G 7/00. Цифровий пристрій для
обчислення прямих та обернених функцій / Лукашенко А. Г., Лукашенко Д. А.,
Лукашенко В. А., Лукашенко В. М.; заявник Черкаський державний технологічний
університет. – № u 201003337; заявл. 22.03.2010; опубл. 11.10.2010, Бюл. № 19.
16. Пат. 40178 Україна, МПК G 06 F 5/00. Перетворювач коду Грея в двійковий код
і навпаки / Лукашенко А. Г., Рудаков К. С., Лукашенко В. А., Лукашенко Д. А.,
Лукашенко В. М.; заявник Черкаський державний технологічний університет. –
№ u200813020; заявл. 10.11.08; опубл. 25.03.09, Бюл. № 6.

20. 18
17. Пат. 40177 Україна, МПК G06F7/544. Цифровий пристрій для обчислення
функцій / Лукашенко В. М., Кулигін О. А., Лукашенко А. Г., Рудаков К. С.,
Лукашенко В. А., Зубко І. А.;заявник ЧДТУ. – №u200813017; заявл. 10.11.2008; опубл.
25.03.2009;Бюл.№6.
18. Пат. 40745 Україна, МПК G06G7/00. Цифровий пристрій для обчислення
функцій / Лукашенко В. М., Дахно С. В., Лукашенко А. Г., Рудаков К. С.,
Лукашенко В. А., Вербицький О. С.; заявник ЧДТУ. – № u200813059; заявл.
10.11.2008; опубл. 27.04.2009; Бюл. № 8.
19. Пат. 88085 Україна, МПК G 06 F 5/02. Формувач складних кусково-лінійних
функцій / Лукашенко А. Г, Лукашенко В. А., Зубко І. А., Лукашенко Д. А.,
Лукашенко В. М.; заявник та власник ЧДТУ. – № u 201312598; заявл. 28.10.2013;
опубл. 25.02.2014, Бюл. № 4.
20. Пат.109328C2Україна,МПК(2014.01)B23K26/21. Спосіб лазерного зварювання з
широтно-імпульсною модуляцією випромінювання/ Шелягін В. Д., Лукашенко
А. Г., Лукашенко Д. А., Лукашенко В. А., Хаскін В. Ю.; заявник та власник ІЕЗ
ім. Є. О. Патона. – №a201314855;заявл.18.12.2013;опубл.10.08.2015,Бюл.№15.
21. Lukashenko V. Classification Scheme of Methods, Principles and Models of
Construction of Hardware for Implementation of Function-specific Drivers of Primitive
Basic Function Based on System Analysis / V. Lukashenko, V. Spivak, A. Lukashenko
// Proceeding of XIIIth
International Conference “The Experience of Designing and
Application of CAD Systems in Microelectronics 2015” (24–27 Feb. 2015, Polyana,
Svalyava (Zakarpattya)). – Львів : Львівська політехніка, 2015. – С. 116–118.
22. Методика оптимизации параметров компонентов микропроцессорных систем
/В.М.Лукашенко, А.Г.Лукашенко, Т.Ю.Уткина, Д.А.Лукашенко, В.А.Лукашенко //
Настоящи изследвания и развитие –2013 : IX Международна научна практична
конференция (17–25януари2013).–София:БялГРАД-БГ,2013.–Т.27.–C.48–51.
23. Лукашенко В. А. Логическая модель формирования функциональной
зависимости с представлением аргумента нетрадиционно / В. А. Лукашенко //
Настоящи изследвания и развитие: ХІ Международна научна практична
конференция (17–25 януари, 2015). – София : БялГРАД-БГ,2015.–Т.15.–C.36–39.
24. Лукашенко В. А. Удосконалення спеціалізованих таблично-алгоритмічних
моделей сопроцесорів для лазерного технологічного обладнання / В. А. Лукашенко
// Електроніка-2015 : VIII Міжнар. наук.-техн. конф. молодих вчених (15–17 квітня
2015 р., м. Київ, Україна). – Київ : НТУУ «КПІ», 2015. – C. 236–239.
25. Классификация современных микроконтроллеров для лазерных
технологических комплексов / А. Г. Лукашенко, В. М. Лукашенко, Р. Е. Юпин,
Д. А. Лукашенко, В. А. Лукашенко // Aktuálnivzmoženostivědy – 2012 :
VIII Mezinárodní vědecko-praktická konference (27.06.2012 –05.07.2012, Praha). –
Praha : Education and Science, 2012. – Т. 20. – C. 45–48.
26. Принцип побудови компонентів спеціалізованих систем керування для
лазерного технологічного комплексу /В.М.Лукашенко, Т.Ю.Уткіна, С.А.Міценко,

21. 19
В.А.Лукашенко, А.С. Вербицький // Бъдещето въпроси от света на науката– 2011:
VIIМіжнар.наук.-практ.конф.(17-25дек.2011).–София:БялГРАД-БГ,2011.–Т.28.–C.16–20.
Анотація
Лукашенко В. А. Удосконалений таблично-алгоритмічний метод і моделі
апаратурної реалізації прецизійних обчислювачів спеціального призначення. –
На правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за
спеціальністю 05.13.05 – комп’ютерні системи та компоненти. – Черкаси :
Черкаський державний технологічний університет, 2016.
Робота присвячена розробці високоефективних моделей обчислювачів
спеціального призначення. Розроблено три типи багатофункціональних
обчислювачів для відтворення значень: трансцендентних функцій і натурального
двійкового коду при перетворенні завадостійкого коду на базі вдосконаленого
ФБТЛМ; решітчастої функції при перетворенні номера решітки і навпаки, що
апаратурно реалізовано табличним логічно-оборотним методом; чотирьох
тригонометричних функцій на базі ТЛМ, особливістю цієї моделі є однотипність
морфоструктури. Відмітною рисою цих моделей є багатофункціональність, мала
складність апаратурних витрат і мале енергоспоживання при збереженні точності
результатів обчислень. Запропоновано моделі оцінювання основних параметрів.
Ключові слова: швидкодія, точність, чисельні характеристики, методи оптимізації.
Аннотация
Лукашенко В. А. Усовершенствованный таблично-алгоритмический метод
и модели аппаратурной реализации прецизионных вычислителей
специального назначения. – На правах рукописи.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по
специальности 05.13.05 – компьютерные системы и компоненты. – Черкассы :
Черкасский государственный технологический университет, 2016.
Диссертационная работа посвящена разработке высокоэффективных моделей
вычислителей специального назначения, особенностью которых при
проектировании является создание математических таблиц или таблиц соответствия
входных и выходных кодовых комбинаций.
На основе таблиц создано формализованное описание сложных логических
связей между входными и выходными кодовыми комбинациями, что
способствовало получению ФМТЛМ аппаратурной реализации прецизионных
формирователей значений элементарных функций и преобразователей кодовых
комбинаций. Синтез логических структур для определенного набора функций или
набора кодов при использовании алгебры логики позволил уплотнить объем
числового блока памяти за счет однотипных корректирующих констант,
полученных сложением по модулю два входных и выходных кодов.

22. 20
Разработаны три типа многофункциональных вычислителей, воспроизводящих
значения двух тригонометрических, гиперболической функций и натурального
двоичного кода путем преобразования входного помехоустойчивого кода с
использованием малоразрядных корректирующих констант в виде кортежей и
усовершенствованного формализованного многофункционального таблично -
логического метода аппаратурной реализации; решетчатой функции при
преобразовании номера решетки и обратно, апаратурно реализованной табличным
логико-оборотным методом; четырех тригонометрических функций с однотипными
блоками морфоструктуры, реализованных таблично-логическим методом. Уточнены
и предложены математические модели для оценки основных параметров
вычислителей. Особенностями предложенных моделей вычислителей являются
многофункциональность, малая сложность аппаратурных затрат, малое
энергопотребление при сохранении точности результатов вычислений. Построен
графоаналитический метод определения числа кортежей для ЧБ памяти
прецизионного вычислителя по нормированным коэффициентам эффективностей,
которые характеризуют скорость и затраты на резервирование. Варьирование
числом кортежей помогает ускорить процесс проектирования вычислителя.
Ключевые слова: быстродействие, точность, численные характеристики, методы
оптимизации.
Abstract
Lukashenko V. A. Improved table-algorithmic method and models for hardware
implementation of precision evaluators of special purpose. – On the rights of the
manuscript.
Dissertation for scientific degree of candidate of technical sciences in the specialty
05.13.05 – Computer Systems and Components. – Cherkasy : Cherkasy State
Technological University, 2016.
The work is devoted to the development of highly efficient models of special purpose
evaluators. Three types of multi-function evaluators have been developed to reproduce the
values of: transcendental functions and natural binary code in the conversion of error-
correcting code on the basis of a formalized advanced multifunctional table-logical
method; bifunctional lattice function when converting lattice number and vice versa, the
realized table-logical negotiable method; four trigonometric functions on the basis of
table-logical method that provide the uniformity of morphological structure. These models
are characterized by versatility, functionality, low complexity of hardware cost and low
power consumption while maintaining accuracy of calculations results. This is achieved
through a formalized description of complex logical relationships between input and
output codes, tabulated solution synthesis of logical structures for a particular set of
functions using the algebra of logic, that allows to compress the volume of the memory
and reduce the number of address outputs.
The models for evaluation of basic parameters are offered.
Keywords: performance, accuracy, numerical characteristics, optimization methods.