Устройство для сравнения однопозиционных кодов чисел Советский патент 1983 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к вычислительной телнике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах, в частности, в арифметических устройствах порядка. Известно устройство для сравнения чисел, содержащее диоды, позиционные шины чисел, выходные шины, элементы И и НК 1 . Основным недостатком этого устройства является большое количество оборудования, обуславливающее низкую надежность его работы. Наиболее близким к изобретению Является устройство для сравнения однопозиционных кодов, содержащее ди оды, позиционные шины сравниваемых чисел и выходные информационные иданы причем каждая из позиционных шин пер вого сравниваемого числа через сравнивающие диоды связана с соответству ющей основной и вспомогательной шина ми второго сравниваемого числа, соединенными через согласующие резисто ры с позиционными шинами этого числ Логический элемент И, выход которого подключен к выходной информационной шине Больше, а один из входов через логический элемент 1IF. - к выходной информационной шине Меньше, связанной через развязывающие диоды с основными шинами второго сравнивае мого числа, каждая позиционная шина 1-го разряда первого сравниваемого числа соединена дополнительно через сравнивающие диоды с основными шинами всех младших разрядов второго сра ниваемого числа, дополнительные шины которого через развязывающие диоды и второй логический элемент НЕ соеди нены с выходной информационной шиной Равно и с другим входом логического элемента И 2 Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная большим количеством сравнивающих диоДОВоЦель изобретения -упрощение устройстваоПоставленная цель, достигается тем что в устройство, содержащее диоды, позиционные шины первого и второго сравниваемых -чисел, выходные шины Больше, Равно и Меньше, первый и второй элементы НЕ и первый элемент И, выход которого подключен к информационной шине Больше, один из входов первого элемента И соединен с выходом первого элемента НЕ, причем позиционные шины второго сравниваемого числа соединены через согласующие резисторы с основной и вспомогательной шинами этого числа, каждая позиционная шина -г -го разряда первого сравниваемого числа через соответствующий сравнивающий диод соединена с соответствующей вспомогательной шиной второго сравниваемого числа, каждая позиционная шина группы старших разрядов riepBoro сравниваемого числа через соответствующие сравнивающие диоды соединена дополнительно с основными шинами всех младших разрядов соответствуюицей группы второго сравниваемого числа, а все вспомогательные шины второго сравниваемого числа через развязывающие диоды соединены с вторым входом первого элемента И и через второй элемент НЕ - с выходной шиной Равно, введены третий элемент НЕ, второй элемент И и элемент ИЛИ, первый вход которого через соответствуюи1ие развязывающие диоды соединен с первой группой основных шин второго сравниваемого числа, второй вход через третий элемент НЕ и соответствующую группу развязывающих диодов соединен с второй группой основных шин второго сравниваемого числа, а выход подключен к входу первого элемента НН и к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а выход подключен к выходной шине Меньше, причей каждая позиционная шина группы младших разрядов первого сравниваемого числа через сравнивающие диоды соединена с основными шинами всех старших разрядов соответствующей группы второгр сравниваемого числа. На фиг. 1 представлена схема устройства для сравнения однопозиционных кодов; на фиг. 2 - матрица для сравнения двух однопозиционных кодов; на фиг. 3 - соотношение кодов в различных областях матрицы. Устройство содержит позиционные шины 1 первого сравниваемого числа А, первый и последующие разряды позиционного кода которого подключены к инам сверху вниз, позиционные шины 2 второго сравниваемого числа В, ервый и последующие разряды позиционного кода которого подключены к шинам права налево. Каждая щина . через согласующие резисторы 3 соединена основной 4 и с вспомогательной 5 шинами. Вспомогательные шины 5 числа посредством сравнивающих диодов 6 соединены с позиционными шинами 1 одноименных разрядов кода числа А,для анализа равных чисел. Основные шины k первой группы позиционных шин кода числа В через сравнивающие диоды 6 соединены с позиционными шинами 1 второй половины разрядов кода числа А и с группой развязывающих диодов 7. Основные шины второй группы позиционных шин кода числа В через сравниваюи1ие диоды 6 соединены с позиционными шинами первой половины разрядов кода числа А и с группой развязы вающих диодов 8. Все вспомогательные шины 5 -соединены с группой развязыва ющих диодов 9о Элементы НЕ 10, ИЛИ 1 НЕ 12, И 13, И 14 и НЕ 15 служат для формирования сигналов Больше, Мен ше и Равно Устройство работает следующим образом. Определение соотношения сравнийае мых чисел А и В, представленных одно позиционными кодами, основано на свойстве матрицы чисел. Анализирующая матрица строится путем соединени каждого разряда числа В вентильными элементами с каждым разрядом числа А (Условно такая матрица показана на фиг. 2) Узловые точки матрицы соответствуют вентильным элементам и отражают соотношение сравниваемых чисе Так, точки пересечения шин с равными номерами шин чисел размещены на диа гонали матрицы. Точки пересечения, лежащие ниже диагонали, означают соотио1иение А В, а выше диагонали - А В. Поме1цая в точки пересечения элементы совпадения и объединяя их соответствующие выходы, получаем результат сравнения. Из анализа матрицы видно, что в известном ус ройстве признаком равенства чисел Равно являются сигналы, снимаемые с диагонали матрицы. Признаки Больше или Меньше формируются элементами, размещенными только ниже диагонали, так как нет необходимоеiи использовать элементы, размещеннае выше диагонали, ввиду симметричности матрицы (значения А В можно получить путем инверсии сигналов с элементов, размещенных ниже диагонали матрицы). Используя эти свойства матрицы, можно сократить дополнительно количество сравниваемых диодов следую1ЦИМ образом. ( Условно такой подход показан на фиг. 3). Разделим матрицу на две равные части. Тогда, если точки пересечения находятся в заштрихованной области первой половины матрицы, А 7 В. Ясли точка пересечения находится в первой половине вне этой области, то А В. Аналогично, если точка пересечения находится в заштрихованной области второй половины матрицы, А В, если вне ее . Разместим вентильные элементы в заштрихованных о(5ластях. Тогда для получения признака А В необходимо логически сложить сигналы с вентильных элементов первой половины матрицы с инверсными значениями сигналов с вентильных элементов второй половины матрицы, исключая сигналы с диагональных элементов. Получение признака А В выполняется путем объединения инверсных значений сигналов с диагональных элементов, сигналов с второй половины матрицы и инверсных значений сигналов с первой половины матрицы. Рассмотренные принципы сравнения чисел позволяют сократить количество сравниваемых диодов. Кроме того, из анализа работы известного устройства видно, что сравнивающие диоды, включенные по диагонали между основными шинами числа В и позиционными шинами числа А, участвуют в процессе сравнения, когда А В, так как эти диоды размещены на диагонали. При равных числах А и В сигналом Равно блокируется формирование сигнала Меньше без использования этих диодов. В известном устройстве эти. диоды применяются для формирования нулевого значения сигнала Меньше. Предположим, что число А представлено положительным, а число В отрицательным единичными сигналами по одной из соответствующих этим числам позиционных шин 1 и 2. Пример 1., . В этом случае единичные сигналы присутствуют на третьих позиционных шинах сравниваемых чисел. Сравнивающий диод 6, включенный между третьей позиционной шиной t кода числа А и вспомогательной шиной 5 третьей позиционной шины 2 Кода числа В, открыт. Вследствие этого нулевой сигнал через развязыаающий диод 9 группы передается на вход элемента НЕ IX, закрывая по входам элементы И 13 и . Элемент НЕ 12 формирует на выходной шине Равно единичный сигнал. Так как пламенты И 13 и 1) закрыты г на выходных ши нах Меньше и Больше будут нулевы сигналы. Пример 2, А 3, В .. В этом случае единичные сигналы присутствуют на третьей позиционной шине 1 кода числа А и на второй пози:ционной шине . кода числа В, Так как эти шины не связаны между собой диодами, то единичный сигнал с основно шины третьей позиционной шины 2 Ко да числа В через развязывающий диод группы 8 подается на вход элемента Н 10, С выхода этого элемента ну яевой сигнал блокирует элемент И 13 и через элемент НЕ 15 разрешает рабо ту элемента Л k. Одновременно едини ный сигнал через развязывающий диод группы 9 подключенный к вспомога - тельной шине 5 третьей позиционной шины 2 кода числа В, разрешает формирование единичного сигнала Больше элементом И 1. На выходе элемента НК 12 будет нулевой сигнал Равно. На выходе элемента И 13 будет нулевой сигнал Меньше. Пример 3. А 6, В 5. В этом случае сравнивающий диод, включенный между шестой позиционной шиной 1 кода числа А и основной шиной позиционной шины . кода числа В, открыт. Нулевой сигнал через развязыва юи(ий диод группы 7 подается на вход элемента ИЛИ 11, с выхода которого этот сигьал закрывает по входу элемент И 13 и через элемент НЕ 15 открывает элемент И 1 одновременно с единичным сигналом, снимаемым через развязывающий диод группы 9 с-вспомогательной шины 5 пятой позиционной шины . кода числа В. При этом формиоуетсй единичный сигнал Больше, смгналы Меньше и Равно, будут ну .гювыми. Пример i.A ., В 3.. В этом случае диод 6 открыт. Нулевой . сигнал через развязывающий диод груп пы 8 поступает на вход элемента НЕ Выходной сигнал с элемента НЕ 10 совместно с единичным сигналом через развязывающий диод группы 9 с вспомо гательной шины 5 третьей позиционной .шины 2 кода числа В обеспечивает фор мирозэчие единичного сигнала Меньше элемс нтом И 13 и нулевых сигналов Больше и Ра5но Ч Пример 5 А 3, В 7 В этом случае третьи позиционные шины 1 кода числа А не связаны сравниваю1 |им диодом с седьмой позиционной шиной 2 кода числа 8. Единичные сигналы, снимаемые; через развязывающие диоды группы 7 и группу 9 соответственно с основной 5 и вспомогательной k шин седьмой ози11ионной шины 2 кода числа В, обеспечивают посредством элемента ИЛИ 11 и элемента И 13 единичный сигнал Меньше и нулеаые сигналы Больше и Равно, Работа устройства при других номерах пози ионных шик и соотношениях ксцоБ чисел А и В аналогична. Таким образом, при реализации предложенного устройстваТребуется меньшее количество полупроводниковых диодов, что повышает надежность устройстза. Сравнительная оценка затрат оборудования показала, что если И- число позиционных шин кодов чисел А и В, тогда в известном устр1 йстве требуемое количество сравнивающих диодов определится по выражению Vi(vti-b) К1- -+ /И-- гч I л количество диодов для построения всей матрицы; и - количество диодов, размещенных на диагонали матрицы. Для построения предлагаемого устройства необходимое количество сравнивающих диодов определяется по выражению 1 (п +2) 4 Сравнивания выражения ( 1) лучим н.М..1Мм.±з) К1 1у1(.+а) Таким образом, в предлагаемом стройстве сравнивающих диодов в два аза меньше, чем в прототипе

1

fO

CVI

о

LTH

.

V.J