Устройство ранжирования экстремальных значений Советский патент 1983 года по МПК G06F7/02 

блока управления соединен со вторым управления и третьему входу второго входом второго элемента ИЛИ и R-BXO- элемента И, четвергый выход блока упдом второго RS-триггера, выход которо- равления соединен с прямым выходом го подключен к первому выходу блока счетного триггера.

1.УСТРОЙСТВО РАНЖИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ, содержащее основной и буферный регистры, блок управления, счетчик рангов, генератор тактовых импульсов, элемент И, блок, сравнения, первый вход которого соединен с выходом буферного регистра, шина начала работы устройства подключена к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,первый выход блока управления соединен с первым входом элемента И, о т л ичающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмоухностей за счет отбора экстремальных значений из ряда чисел, в него введен переключатель, первый вход которого соединен с шиной входных данных устройства и первым входом блока сравнения, второй вход - с выходом буферного регист- . ра и вторым входом блока сравнения, третий вход подключен к выходу основного регистра и информационному входу буферного регистра, а выход - к информационному входу основного регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом счетчика рангов и со вторым входом элемента И,выход которого подключен к управляющим входам основного и буферного регистров, выход блока сравнения соединен с -третьим входом блока управления, вход установки в ноль счетчика рангов соединен с шиной начала работы устройства, выход переполнения счетчика рангов соединен с выходом конца цикла сравнения устройства и с четвертым входом блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам переключателя, выходы основного регистра и счетчика рангов соединены с выходными шинами устройства. (О 2, Устройство по п. 1, о т л и(Л чающееся тем, чтоблок управления содержит первый.и второй RSтриггеры, счетный триггер, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход блока управления соединен с первыми вхо- , дами первого и второго элементов ИЛИ и S-входом второго RS-триггера, вто рой вход блока управления подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, с выход которого соединен с К входом эо первого RS-триггера, третий вход бло;О ка управления подключен к первому вхоСО ду первого элемента И, ВТОРОЙвход которого соединен с первым входом второго элемента И и инверсным выходом счетного триггера, а выход подключен к S-входу первого триггера, прямой выход которого соединен с третьим выходом блока управления, а инверсныйсо счетным входом счетного триггера и вторым входом второго элемента И, выход которого к второму выходу блока управления , четвертый вход

1

Изобретение относится к вычислителной технике иможет быть использовано в устройствах обработки сигналов радио и гидролокаторов, системах связи и др.

Устройства ранжирования являются частью систем непараметрической обработки сигналов, которые обеспечивают постоянство характеристик обнаружения независимо от величины и закона распределения помехи. Разновидностью таких систем являются систеt, производящие обработку экстремальных значений входного процесса.

Известно устройство ранжирования, содержащее линию задержки с отводами, набор схем сравнения, счетчик инверсий, запоминающее устройство и сумматор l .

Недостатком этого устройства является аппаратурная сложность,так как в нем имеется большое количество схем сравнения.

Наиболее близкой к изобретению является аппаратура для ранмирования чисел, содержащая первый (основной) сдвиговый регистр, второй (буферный) сдвиговый регистр, первый блок сравнения, счетчики рангов, блок управления, генератор тактовых импульсов, блок индикации результата, счетчик циклов сравнения, счетчик числа величин, второй блок сравнения, логические элементы И, ИЛИ, причем шина входных величин соединена с первым входом первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с информационным входом основного регистра, а второй вход соединен с выходом основного регистра, первым входом первого блока сравнения и первым входом первого элемента И , выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен , с входом буферного регистра, первый выход которого соединен со вторыми входами схемы ИЛИ и схемы вычитания, первый выход перво2

го блока сравнения подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом первого счетчика рангов и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика рангов, второй выход первого блока сравнения соединен с первым входом-третьего элемента И, первый выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен со входами установки в ноль счетчиков рангов, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу пятого элемента И, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с шиной начала работы устройства и входом счетчика циклов сравнения, первый выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика числа величин,а выход - с третьим входом блока управ ления, первый выход блока управления соединен с управляющим входом основного регистра и вторыми входами четвертого и пятого элементов И, второй выход блока управления подключен к управляющему входу счетчика циклов сравнения, а третий выход соединен с управляющими входами шестого,седьмого, восьмого и девятого элементов И, первые входы которых подключены соответственно к выходам буферного регистра, счетчика циклов сравнения, первого и второго счётчиков рангов, а выходы - к входам блока индикции результата 2,

В основной регистр записывается набор из Y чисел, для которых необходимо определить ранги. Основной регистр замкнут в кольцо и с помощью тактовых импульсов с блока управления набор из П чисел перемещается 3 по колышу, причем расположение чисел б этом регистре произвольное. По сиг налу из блока управления одно из чисел из основного регистра записывается в буферный регистр и .в течение циклов .число в буферном регистре сравнивается со всеми числами основ югр регистра с помощью схемы вычита ния. Если число в буферном регистре превышает число в основном регистре, на выходе схемы вычитания появляется импульс., который поступает на счетчик числа превышений. ЧерезП циклов этот счетчик подсчитает то ког личество чисел в основном регистре, которое меньше числа в регистре, т.е. подсчитает ранг числа в .буферном регистре. Эта операция может быть проведена для всех Ч1;1сел основного регистра. Однако в известном устройстве объем чисел, подвергающихся ранжированию, ограничен числом t, кроме того, не производится отбор экстремальных значений из набора чисел, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства ранжирования. Для достижения этой цели в устройствр ранжирования экстремальных значений, содержащее основной и буферный регистры, блок управления, счетчик рангов, генератор тактовых импульсов, элемент И, блок сравнения первый вход которого соединен с выходом буферного регистра, шина начала работы устройства подключена к первому входу блока управления,второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,первый выход блока управления соединен с первым входом элемен1а И, введен переключатель, первый вход которого соединен с шиной входных данных устройства и первым входом блока сра нения,, вход - с выходом бу- , ферного регистра и вторым входом бло ка сравнения, третий вход подключен к выходу основного регистра и информационному входу буферного регистра, а выход - к информационному входу ос новного регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с вхо-ч дом счетчика рангов и со вторым входом элемента И , выход которого подключен к управляющим входам основного и буферного ре,- гистров, выход блока сравнения соеди 3S нен с третьим входом блока управления, вход установки в ноль счетчика рангов соединен с шиной начала работы; устройства, выход переполнения счетчика рангов соединен с выходом конца цикла сравнения устройства и с четвертым входом блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам переключателя, выходы основного регистра и рангов соединены с выходными шинами устройства. , Блок управления содержит первый и второй КЗ триггеры., счетный триггер, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход блока управления соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и S-входом второго RS-т.риггера, второй вход блока управления подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ , выход которо- . го соединен с R-входом первого RSтриггера, третий вход блока управления подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и инверсным выходом счетного триггера, а выход подключен к S-входу первого триггера,прямой выход которого соединен с третьим выходом блока управления, а инверсный - со счетным входом сметного триггера и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму выходу блока управления. Четвертый вход блока управления соединен со вторым входом :второго элемента ИЛИ и R-входом второго RS-триггера вуход которого подключен к первому выходу блока управления и третьему входу второго элемента И, читвертый выход блока управления соединен с прямым выходом счетного триггера. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для ранжирования экстремальных значений; на фиг.2 -диаграммы напряжений блока управления; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления. Устройство ранжирования экстремальных значений содержит шину 1 входных данных, основной регистр 2, буферный регистр 3, блок k сравнения, переключатель 5 блок 6 управления. $10 генердтор 7 тактовых импульсов, счетчик 8 рангов, элемент И 9 выходные шины 10, выход 11 конца цикла сравнения устройства, шину 12 начала работы устройства. Блок управления содержит элементы И 13 и Ц, первый RS-трмггер 15, смет ный триггер 16, второй RS-триггер 17 элементы ИЛИ 18 и 19, входы 20-23, вы ходы 2k-27. Устройство работает следующим образом. В основном регистре 2 хранится набор из N чисел (i ) расположенных строго по порядку их величины, т.е. в самой последней (правой, если чцсла смещаются слева направо) ячейке хранится самое большое число, в предпоследней - второе по величине .и т.д. На шину 1 входных данных поступает анализируемое число Aj . При подаче пускового импульса на шину 12 блок 6 управления по четвертому выходу включает элемент И 9,.который разрешает прохождение тактовых импульсов от ге нератора 7 тактовых импульсов на так товые входы основного регистра 2 и бу ферного регистра 3. При каждом тактовом импульсе число В,, с выхода регистра 2 записывается в регистр 3 и с выхода регистра 3 поступает на блок 4 сравнения, где производится операция вычитания- AJ . ЕслиА 0, то на выходе блока k будет потенциал логического О. При этом блок 6 управления выдает потенциал логической 1 по первому выходу на четвертый вход переключателя 5, который в этом случае пропускает на свой выход информацию с третьего входа (верхнего на фиг.1). Таким образом, основ ной регистр 2 получается замкнутым в кольцо и числа В с выхода регистра 2 перезаписываются на его вход. Если на k-M такте разность Д AJ окажется меньшей или равной нулю ( т.е. число А превысит очередное число В, то на время k-ro тактового интервала на втором входе блока 6 управления появляется потенциал логической 1, который разрешает прохождение через переключател 5 информации с входа (нижнего на фиг. 1) числа А). Таким образом, на вход основного регистра 2 записывает ся число Aj вместо очередного числа Ви. После этого на (k+1)-M тактр9вом интервале и далее появляется потенциал логической 1 на выходе блока 6 управления, который разрешает прохождение через переключатель 5 ннформации с буферного регистра 3- Toi- да в основной регистр 2 вслед за числом AJ записывается очередное число В) и далее все остальные. При этом оказываются замкнутыми в кольцо и основной регистр 2 и буферный регистр 3. Пусковой импульс с шины 12 обнуляет счетчик 8 рангов, имеющий объем N. После этого счетчик отсчитывает N импульсов и после N-ro импульса на его выходе переполнения появляется импульс переполнения, поступающий на четвертый вход блока 6 управления. При поступлении этого импvльса блок 6 управления прекращает выдачу разрешения на элемент И 9, сдвиг информации в регистре 2 прек-. ращается , а. логическая 1 появляется снова на первом выходе блока 6 . управления и при этом регистр 2 снова замыкается в кольцо. Если в регистре 2 хранилось N чисел и среди них вклинилось число AJ, то чисел оказалось N+1. Последнее N+1-e число g оказалось при этом в буферном регистре 3. Так какэто число шло последним, оно самое маленькое по величине и поэтому отбрасывается, ибо После N-ro тактовогр,, импульса буферный регистр 3 исключается из кольца. В результате число , если оно больше хотя бы одного из чисел В, , вклинивается в последовательность этих чисел по порядку величины, а самое маленькое число Вц- отбрасывается. Если число Aj оказалось меньше любого из , то в течение всего времени анализа (Nтактовых импульсов) регистр 2 остается замкнутым в кольцо и к концу времени анализа содержимое регистра 2 последовательность чисел В; - остается таким же, как было и до анализа. В конце анализа импульс переполнения подается на выход 11, свидетельствуя о готовности устройства к анализу следующего числа . Рассмотрим теперь процесс заполнения регистра 2 после включения устройства ранжирования,. Полагаем, что в начале работы регистр 2 обнулен (например, в момент включения питания)ь. Тогда любое анализируемое число А| на первом тактовом импульсе запишется в регистр 2 и после N тактовых импульсов окажется в самой последней (правой) ячейке регистра 2, На следующем цикле анализа, если новое анализируемое число то на первом тактовом импульсе оно запишется в регистр 2, а за ним на втором тактовом импульсе с буферного регистра 3 следом запишется А| . Если , то на первом тактовом импульсе в регист 2 запишется А, а следом за ним (со входной шины 1) число А. В результате такого процесса за N циклов анализа (каждый по N тактовь1Х импульсов) произойдет сортировка по величине чисел А,..., А|1( и в регистре 2 они окажутся расположенными по порядку величины и будут иметь обозначения В,, При работе устройства на выходных шинах 10 каждому числу В будет соответствовать его порядковый номер (ранг) с выходов счетчика 8 ранга. В результате на первых N циклах анализа предлагаемое устройство выполняет ту же операцию, что и извест ное. Но работу данного устройства можно продолжить и дальше, чего иель зя сделать в известном. При дальнейшей работе в регистре 2 будут накапЫваться только самые большие по величине (экстремальные) числа, расположенные по порядку величины, причем работа устройства может продолжа ся неограниченное время. Работа блока 6 (фиг.З) происходит следующим образом. Пусковой импульс шины 12 поступает на вход 22, устана ливает RS-триггер 17 в состояние 1 по прямому выходу, а RS-триггер 15 и счетный триггер 16 через элементы ИЛИ 18 и 19 устанавливает в состояние О по входам R. Прямой выход RS-триггера 17 является выходом 27 блока 6 и поступает затем на элементы И 9- На инверсных выходах RS-триг гера 15 и счетного триггера 16 устанавливается потенциал логической .Та ким образом, на всех входах элемента И 1 имеются логические 1, и на выходе 2Ц 6 также появляется логическая 1 (фиг.2е). Это ствует режиму работы устройства ранжирования:с замкнутым в кольцо регистром 2. 99 Если блок Ц сравнения выдает на k-M тактовом импульсе потенциал логической 1 (, фиг.2в), то этот потенциал через вход 20 блока 6 поступает на первый вход элемента И О на втором входе которого к этому времени находился потенциал логической 1 с инверснбго выхода счетного триггера 16, поэтому на выходе элемента И 13 появляется потенциал логической 1 и устанавливает RS-триггер 15 в состояние 1 по прямому выходу. Эта 1 поступает на выход 25 (блока 6, фиг.2г). На вход 21 блока 6 поступают тактовые импульсы с генератора 7 (фиг.2а) . Первый же импульс . после срабатывания триггера 15 (т.е. k+1-й по счету) через элемент ИЛИ 18 по R-входу возвращает триггер 15 снова в состояние О по прямому выходу. Положительный перепад напряжения с инверсного выхода триггера 15 при этом запускает по счетному входу триггер 16 и переводит его в состояние логической 1 по прямому выходу, который является выходом 26 блока 6 управления (фиг.2д). В этом состоянии триггер 16 находится до поступления импульса переполнения счетчика 8 рангов по входу 23 блока 6 , которым устанавливается в нулевое состояние как триггер 16 (через элемент ИЛИ 19), так и триггер 17Выход конца цикла сравнения 11 (фиг.1) и шина 12 начала работы могут быть перемкнуты между собой. В этом случае устройство ранжирования переходит в автономный непрерывный режим и его темп работы определяется только частотой импульсов генератора 7. Для этого режима представлены диаграммы на фиг.2. Таким образом, предлагаемое устройство выполняет те же функции, что и известное, т.е. ранжирует N чисел, но, кроме того, при продолжении работы накапливает N экстремальных значений, располагая их по рангам, т.е. его функциональные.возможности шире, чем у известного устройства. Следует отметить, что,несмотря на то, что наименования узлов в данном устройстве практически те же, что и в известном, но связи между узлами и алгоритм работы совершенно иные. Сложность схемной реализации определяется разрядностью чисел Aj,B4 и количеством чисел N. Так, для N 236 и числе разрядов 8 регистр 2 ыполняется на двух микросхемах 505ИР6, буферный регистр 3 на одной микросхеме 155ИР13,блок4 сравнения - на двух микросхемах 155ИПЗ, электронный переключатель - на 8 микросхемах 155ЛРЗ, счетчик 8 ран59910 гов - на двух микросхемах 155ИЕ7. Остальные узлы - блок 6 управления, генератор 7 тактовых импульсов и схема 9 совпадения выполняются на -5 микросхемах (триггеры и логика). Устройство имеет порядка 20 микросхем,т.е. оно весьма компактно и экономично.

1Ак.г

гч 25 26

27