УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ Российский патент 2009 года по МПК G06F7/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны устройства сравнения двоичных чисел (см., например, нижний рис. в табл.3.5 на стр.103 в книге Справочник по цифровой вычислительной технике. Малиновский Б.Н., Александров В.Я., Боюн В.П. и др. / Под ред. Б.Н.Малиновского. Киев: Техника, 1974 г.), выполняющие распознавание отношений х₂≥x₁, х₂<х₁, где х₁, х₂∈{0,1} - одноразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств сравнения двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается сравнение четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство сравнения двоичных чисел (рис.4.18 на стр.163 в книге Бибило П.Н. Основы языка VHDL. М.: Солон-Р, 2000 г.), которое содержит элемент «НЕ», три элемента «2ИЛИ», три элемента «2И» и выполняет распознавание отношений А≥В, А<В, где А=а₃а₂а₁а₀, В=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, …, a₃, b₀, …, b₃∈{0,1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется распознавание отношений А>В и А=В.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения распознавания отношений А>В, А=В, А<В, где А=а₃а₂а₁a₀, B=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами а₀, …, а₃, b₀, …, b₃∈{0,1}.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем элемент «НЕ», три элемента «2ИЛИ» и три элемента «2И», особенность заключается в том, что в него дополнительно введены три элемента «НЕ», пять элементов «2ИЛИ» и пять элементов «2И», причем первый, второй входы и выход i-го () элемента «2ИЛИ» соединены соответственно с первым, вторым входами i-го элемента «2И» и вторым входом (4+i)-го элемента «2И», подключенного выходом к первому входу (4+i)-го элемента «2ИЛИ», второй вход которого соединен с выходом i-го элемента «2И», подключенного вторым входом к выходу i-го элемента «НЕ», выход j-го () элемента «2ИЛИ» соединен с первым входом (j+1)-го элемента «2И», а первый вход пятого элемента «2И» и выход восьмого элемента «2ИЛИ» образуют соответственно настроечный вход и выход устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+1)-й входы которого соединены соответственно с первым входом i-го элемента «2И» и входом i-го элемента «НЕ».

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.

Устройство сравнения двоичных чисел содержит восемь элементов «2ИЛИ» 1₁, …, 1₈, восемь элементов «2И» 2₁, …, 2₈, четыре элемента «НЕ» 3₁, …, 3₄, причем первый, второй входы и выход элемента 1_i () соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 2_i и вторым входом элемента 2_4+i, подключенного выходом к первому входу элемента 1_4+i, второй вход которого соединен с выходом элемента 2_i, подключенного вторым входом к выходу элемента 3_i, выход элемента 1_j () соединен с первым входом элемента 2_j+1, а первый вход элемента 2₅ и выход элемента 1₈ образуют соответственно настроечный вход и выход устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+i)-й входы которого соединены соответственно с первым входом элемента 2_i и входом элемента 3_i.

Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его настроечный вход подается положительный импульсный сигнал z₀∈{0,1}. На его первый, …, четвертый и пятый, …, восьмой входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы a₀, …, a₃∈{0,1} и b₀, …, b₃∈{0,1}, которые задают подлежащие сравнению четырехразрядные двоичные числа А=а₃а₂а₁a₀ и В=b₃b₂b₁b₀ (а₃, b₃ задают значения старших, а a₀, b₀ - младших разрядов). Тогда сигнал на выходе элемента 1_4+i () будет определяться выражением

В представленной ниже таблице приведены значения реализуемой выражением (1) функции на всех возможных наборах значений ее аргументов.

a_i-1 b_i-1 z_i-1 z_i 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что: 1) если a_i-1<b_i-1 или а_i-1=b_i-1 и z_i-1=0, то z_i=0; 2) если a_i-1>b_i-1 или a_i-1=b_i-1 и z_i-1=1, то z_i=1. Следовательно, при z₀=1 либо z₀=0 соответственно имеем

либо .

Таким образом, если А>В, А<В или А=В, то на выходе предлагаемого устройства соответственно получим логическую «1», логический «0» или положительный импульсный сигнал z₀.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А=а₃а₂а₁а₀, В=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, …, a₃, b₀, …, b₃∈{0,1}.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых компараторах, ассоциативных процессорах и машинах баз данных. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства сравнения двоичных чисел за счет обеспечения распознавания отношений А>В, А=В, А<В, где А и В - четырехразрядные двоичные числа. Устройство сравнения двоичных чисел содержит восемь элементов «2ИЛИ» (1₁, …, 1₈), восемь элементов «2И» (2₁, …, 2₈), четыре элемента «НЕ» (3₁, …, 3₄). За счет указанных элементов и новой схемы их соединения обеспечено распознавание отношений А>В, А=В, А<В. 1 ил., 1 табл.

Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее элемент «НЕ», три элемента «2ИЛИ» и три элемента «2И», отличающееся тем, что в него дополнительно введены три элемента «НЕ», пять элементов «2ИЛИ» и пять элементов «2И», причем первый, второй входы и выход i-го () элемента «2ИЛИ» соединены соответственно с первым, вторым входами i-го элемента «2И» и вторым входом (4+i)-го элемента «2И», подключенного выходом к первому входу (4+i)-го элемента «2ИЛИ», второй вход которого соединен с выходом i-го элемента «2И», подключенного вторым входом к выходу i-го элемента «НЕ», выход j-го () элемента «2ИЛИ» соединен с первым входом (j+1)-го элемента «2И», а первый вход пятого элемента «2И» и выход восьмого элемента «2ИЛИ» образуют соответственно настроечный вход и выход устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+i)-й входы которого соединены соответственно с первым входом i-го элемента «2И» и входом i-го элемента «НЕ».