КОМПАРАТОР ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ Российский патент 2023 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 компараторы двоичных чисел [1,2], содержащие логические элементы и формирующие признаки соотношений , , где A, B есть двухразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных компараторов двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается сравнение трехразрядных двоичных чисел.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип компаратор двоичных чисел [3], который содержит логические элементы и формирует признаки соотношений , , где A, B есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами. При этом цена по Квайну схемы прототипа равна 24.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится аппаратурная сложность, обусловленная тем, что прототип содержит логические элементы пяти типов.

Техническим результатом изобретения является упрощение компаратора двоичных чисел за счет уменьшения количества типов логических элементов его аппаратурного состава при сохранении функциональных возможностей прототипа и не большая, чем у схемы прототипа цена по Квайну.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в компараторе двоичных чисел, содержащем три элемента исключающее ИЛИ, три элемента ИЛИ, элемент И и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход i-го () и второй вход третьих элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с i-ым и шестым входами компаратора двоичных чисел, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены три элемента И и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход и выход j-го () элемента исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами j-го элемента и, первые входы вторых элементов ИЛИ-НЕ, ИЛИ и выход первого элемента исключающее ИЛИ соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ и первыми входами первых элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ, второй вход и выход третьего элемента ИЛИ, второй вход четвертого и выход первого элемента И соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и первым входом четвертого элемента И, выходом второго и первым входом третьего элемента ИЛИ, вторые входы первых элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ и вторые входы вторых элементов ИЛИ-НЕ, ИЛИ соединены соответственно с выходами вторых элементов исключающее ИЛИ, И выходами третьих элементов исключающее ИЛИ, И, а второй вход i-го, первый вход третьего элемента исключающее ИЛИ и выход четвертого элемента И соединены соответственно с ()-м, третьим входами и первым выходом компаратора двоичных чисел, второй выход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ.

На чертеже представлена схема предлагаемого компаратора двоичных чисел.

Компаратор двоичных чисел содержит элементы исключающее ИЛИ 1₁, 1₂, 1₃, элементы И 2₁, 2₂, 2₃, 2₄, элементы ИЛИ 3₁, 3₂, 3₃ и элементы ИЛИ-НЕ 4₁, 4₂, причем первый вход и выход элемента 1_j () соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 2_j, первые входы элементов 4₂, 3₂ и выход элемента 1₁ соединены соответственно с выходом элемента 3₁ и первыми входами элементов 3₁, 4₁, второй вход и выход элемента 3₃, второй вход элемента 2₄ и выход элемента 2₁ соединены соответственно с выходом элемента 4₁ и первым входом элемента 2₄, выходом элемента 3₂ и первым входом элемента 3₃, вторые входы элементов 3₁, 4₁, 4₂, 3₂ соединены соответственно с выходами элементов 1₂, 2₂, 1₃, 2₃, а первый, второй входы элемента 1_j и выход элемента 2₄ соединены соответственно с j-м, ()-м входами и первым выходом компаратора двоичных чисел, второй выход которого соединен с выходом элемента 4₂.

Работа предлагаемого компаратора двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый, пятый, третий и четвертый, второй, шестой входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы и , которые задают подлежащие сравнению трехразрядные двоичные числа , , причем , и , определяют значения старших и младших разрядов указанных чисел. В представленных ниже табл.1 и табл.2 приведены соответственно значения внутренних сигналов , предлагаемого компаратора, полученные для всех возможных наборов значений сигналов , и значения его выходных сигналов , , полученные для всех возможных наборов значений сигналов .

Таблица 1 00 00 1 0 10 00 1 1 00 01 0 1 10 01 1 1 00 10 0 1 10 10 1 0 00 11 0 1 10 11 0 1 01 00 1 1 11 00 1 1 01 01 1 0 11 01 1 1 01 10 0 1 11 10 1 1 01 11 0 1 11 11 1 0

Таблица 2 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0

Анализ данных, приведенных в табл.1, табл.2, позволяет заключить, что: 1) если (, - фрагменты чисел A, B) либо и , то ; 2) если и , то . Таким образом, имеем при , при .

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый компаратор двоичных чисел формирует признаки соотношений , , где A, B есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, и содержит логические элементы меньшего по сравнению с прототипом количества типов. При этом цена по Квайну схемы предлагаемого компаратора двоичных чисел равна 24.

Источники информации:

1. Патент РФ 2300131, кл. G06F 7/02, 2007 г.

2. Патент РФ 2621280, кл. G06F 7/02, 2017 г.

3. Патент РФ 2361266, кл. G06F 7/02, 2009 г.

Компаратор двоичных чисел предназначен для формирования признаков соотношений , , где A, B есть трехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, и может быть использован в системах цифровой вычислительной техники как средство распознавания отношений порядка. Компаратор двоичных чисел содержит три элемента исключающее ИЛИ (1₁, 1₂, 1₃), четыре элемента И (2₁, 2₂, 2₃, 2₄), три элемента ИЛИ (3₁, 3₂, 3₃) и два элемента ИЛИ-НЕ (4₁, 4₂). В результате достигнуто его упрощение за счет уменьшения количества типов используемых логических элементов при сохранении функциональных возможностей прототипа и обеспечена не большая, чем у схемы прототипа, цена по Квайну. 1 ил., 2 табл.

Компаратор двоичных чисел, содержащий три элемента исключающее ИЛИ, три элемента ИЛИ, элемент И и элемент ИЛИ-НЕ, причем первый вход i-го () и второй вход третьего элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с i-м и шестым входами компаратора двоичных чисел, отличающийся тем, что в него дополнительно введены три элемента И и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход и выход j-го () элемента исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами j-го элемента и, первые входы вторых элементов ИЛИ-НЕ, ИЛИ и выход первого элемента исключающее ИЛИ соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ и первыми входами первых элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ, второй вход и выход третьего элемента ИЛИ, второй вход четвертого и выход первого элементов И соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и первым входом четвертого элемента И, выходом второго и первым входом третьего элементов ИЛИ, вторые входы первых элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ и вторые входы вторых элементов ИЛИ-НЕ, ИЛИ соединены соответственно с выходами вторых элементов исключающее ИЛИ, И и выходами третьих элементов исключающее ИЛИ, И, а второй вход i-го, первый вход третьего элементов исключающее ИЛИ и выход четвертого элемента И соединены соответственно с ()-м, третьим входами и первым выходом компаратора двоичных чисел, второй выход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ.