Устройство для сравнения чисел с допусками Советский патент 1984 года по МПК G06F7/04 

ч Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и регулирования для сравнения разности двух чисел с третьим числом, Известно устройство для сравнения чисел, содержащее генератор счетных меток, входную схему И, первый и второй счетчики, многовход вые схемы И, триггеры, выходные схемы И, схемы ИЛИ. Это устройство позволяет определить соотношение разности сравниваемых чисел с наперед заданным допуском на сравниваемые числа и вьщавать сигнал, если эта разность превышает допуск 1 . Однако изменение величины допуска на сравниваемые числа произво- ( дится аппйратурно, путем перекоммутации связей выходов разрядов счетч ков со входами многовходовых схем, Это ограничивает функциональные воз можности устройства, в частности делает невозможным автоматическое изменение величины допуска на сравниваемые числа, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для сравнения чисел, содержащее счетчики, триггеры, элементы И, ИЛИ, генератор, при чем выход генератора соединен с пер выми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к информационным входам первого и второго счетчиков соответственно, выход переноса первого счетчика соединен со входом установки в нуле вое состояние первого триггера, пря мой выход которого подключен ко вто рому входу первого элемента И, выход переноса второго счетчика соединен со входом установки в нулевое состояние второго.триггера, прямой выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, входы установки в единичное состояние первого и второго триггеров и установочные входы второго счетчика соединены с первой входной шиной, установочные входы первого счетчика подключены ко второй входной шине, выход генератора соединен с первым Лсодом третьего элемента И, выход которого подключен к информационному входу третьего счетчика, выход переносов которого соединен со входом установки в единичное сое 52 тояние третьего триггера, вход установки в нулевое состояние которого и установочные входы третьего счетчика подключены к третьей входной шине, инверсные выходы первого и второго триггеров соединены с первым и вторым входами соответственно первого элемента ИЛИ и четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен ко второму входу третьего элемента И, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым управляющим входом генератора, второй управляющий вход которого подключен к четвертой входной шине. В известном устройстве обеспечена возможность автоматической установки величины допуска на сравниваемые числа, что расишряет функциональные возможности устройства ZJ. Однако быстродействие этого устройства недостаточно высокое, так. как результат сравнения разности чисел с величиной допуска формируется после обнуления счетчика с максимальным числом путем последовательного вычитания поступающих на его счетный вход импульсов записанного числа Например, при сравнении первого числа 250 и второго числа 256 (допуск 6) необходимо сначала обнулить счетчик с меньшим числом (путем последовательного вычитания 250 импульсов), после чего разрешить обнуление таким же образом счетчика с числом допуска и продолжить работу до обнуления счетчика с максимальным числом. После этого на выходных шинах формируется сигнал результата сравнения. Таким образом, при частоте обнуления 5 мГц (Т 0,2 мкс) .для формирования результата сравнения необходимо время более 50 мс (256 0,2 51,2 мкс), а среднее время вьшолнения операций ЭВМ с той же рабочей частотой 5 мГц составляет порядка 10 мс, т.е. современное вычислительное устройство выполняет операции в 3 раз быстрее. Цель изобретения - повышение быстродействия . Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения чисел с допусками, содержащее генератор импульсов5 счетчики, триггеры.

311

лементы И, ИЛИ, причем выход генеатора импульсов соединен с первыми ходами первого, второго и третьего лементов И, выходы первого и втоого элементов И подключены к счет- ым входам соответственно первого второго счетчиков, установочные ходы которых соединены с шинами оответственно первого и второго сравниваемых чисел, выходы триггеров являются выходами неравенства чисел устройства, введены первая и вторая схемы сравнения, пятый и шестой элементы И и регистр, причем выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены с входами соответственно первой и второй группы первой схемы сравнения, выходы превышения второго числа, превышения первого числа и равенства которой соединены со вторыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы разрядов которого подключены к входам первой группы второй схемы сравнения, входы второй группы которой соединены с выходами разрядов регистра, установочные входы которого подключены к шинам задания величины допуска устройства, выходы в пределах допуска превышения величины допуска и равенства величины допуска второй схемы сравнения соединены соответственно с первыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И, вторые входы которых подключены к выходу третьего элемента И, а вьгкоды являются выходами в пределах допуска, превышения величины допуска и равенства величине допуска устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор импульсов 1, элемент ИЛИ 2, элементы И 3-8, схем сразнения 9 и 10, счетчики 11-13, регистр 14, триггеры 15 и 16, шины первого и второго сравниваемых чисел, 17 и 18 шину задания величины допуска 19, шины 20 и 21, выходы в пределах допуска, превышения величины допуска и равенства величине допуска 22-24.

90054

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В начале работы импульсом сброса (на чертеже не показан) устанав5 ливаются в нулевое состояние счетчики 11-13, регистр 14 и триггеры 15 и t6.

Импульсом записи со входной шины 17 в счетчик 11, со входной ши10 ны 18 в счетчик 12, со входной шины 19 в регистр 14 заносятся первое, второе сравниваеьые числа и число допуска соответственно. Элемент сравнения 9, соединенный по входу

)5 со счетчиками 11 и 12, производит сравнение первого и второго числа и формирует на одном из трех своих выходов сигнал. При равенстве чисел открывается по второму входу элемент И 5, соединенный с выходом Равно элемента сравнения 9, если число занесенное в счетчик 11 больше числа в счетчике 12, то открывается по второму входу элемент

25 И 4, соединенный с выходом Больше, и, если число в счетчике 11 меньше, то открывается по второму входу элемент ИЗ, соединенный с выходом Меньше элемента сравнения 9. Импульсы с генератора 1 поступают на первые входы элементов И 3-5 и, если открыт по второму входу элемент И 3, то импульсы проходят HBi вход счетчика 11 и на единичный вход триггера 15. На выходной шине 20,

связанной с триггером 15, появится сигнал свидетельствующий о том, что первое число меньше второго. С выхода элемента И 3 импульсы через элемент ИЛИ 2 также начнут поступать на вход счетчика 18. Импульсы будут поступать на входы счетчиков 11 и 13 до тех пор,пока элемент сравнения 9 не сформирует сигнал Равно и не снимет при этом разре шение со второго элемента И 8. Таким образом число в счетчике 11 становится равным числу в счетчике 12, а в счетчике 13 записано число равное разности между числом,-записанным в счетчике 11 со входной шины 17 и числом в счетчике 12, записаннь1м со входной шины 18. Сигнал Равно со схемы сравнения 9 откроет по второму входу элемент И 5, и очеред5 ной импульс с генератора 1 поступит на первые входы элементов И 6-8. Элемент сравнения 10 сравнит числоj записанное в регистр 14, с количестBOM импульсов, записанных в счетчи 13. В зависимости от их соотношения на одном из трех выходов схемы сра нения 10 появится разрешающий потенциал для соответствующего элеме та И, и импульс с генератора пройдет на соответствуклцую выходную ши rty. Если при сравнении чисел, записанных в счетчиках 11 и 12 со входных шин 17, 18, элемент сравнения 9 сформирует сигнал Больше, то импульсы с генератора 1 будут поступать через элемент И 4 на вход счет чика 12, на единичный вход триггера 16 и через элемент ИЛИ 2 на вход счетчика 13. Затем при равенстве чисел в счетчиках 11 и 12 элемент сравнения 9 сформирует сигнал Равно и элемент сравнения 10, аналогично описанному, произведет сравнение чисел в счетчике 13 и регистре 14 и на соответствующей выходной шине появится сигнал о результате сравнения разности двух чисел с допуском. На выходной шине 21, связанной с триггером 16, появится сигнал, свидетельствующий о том, что первое число больше второго. При равенстве чисел, записанных в счетчиках 11 и 12 со входных шин 17 и 18, элемент сравнения 9 сформирует сигнал Равно. При этом по второму входу откроется элемент И 5, и импульс с генератора 1 поступит на первые входы элементов И 6-8. Если число допуска, записанное в регистр 14, не будет равно нулю, то элемент сравнения 10 сформирует сигнал Меньше, если число допуска равно нулю, то элемент сравнения сформирует сигнал Равно, и импульс через элемент И 6, соединенный с выходом Меньше или через элемент И 8 соединенный с вы56ходом Равно элемента сравнения Ю. пройдет на соответствующую выходную шину. Таким образом, если число, записанное в счетчике 11 больше числа, записанного в счетчике 12, то появится сигнал на шине 21, Если число, записанное в счетчике 11, меньше числа, записанного в счетчике 12, то появится сигнал на шине 20. Если разница между числами в счетчиках 11 и 12 превьш1ает величину допуска, записанную в регистр 14, то появится сигнал на шине 23, если меньше допуска, то сигнал появится на шине 22, при равенстве на шине 24. Следовательно, по сравнению с известным устройством, в котором результат сравнения чисел с величиной допуска формируется после обнуления счетчика с максимальным числом путем последовательного вычитания одиночных импульсов из записанного числа, в предлагаемом устройстве результат сравнения формируется после вычисления разности между максимальнь1М и минимальным числами и сравнения ее с допуском, что существенно повьш1ает быстродействие устройства. Например, при сравнении числа 256 с числом 250 (допуск 6) к числу 250 необходимо прибавить 6, чтобы получить их равенство и число 6 сравнить с допуском, после чего выдать результат сравнения на выходные шины. При частоте генератора 5 мГц (Т 0,2 мкс для сложения 6 импульсов необходимо время 1,2 МКС (6- 0,2 1,2 мкс). Таким образом, менее чем за 1,5 мкс операция сравнения закончена. В известном устройстве сравнение этих же чисел производится за время более 50 мкс.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ С ДОПУСКАМИ, содержащее генератор импульсов, счетчики, триггеры, элементы И, ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков, установочные входы которых соединены с шинами соответственно первого и второго сравниваемых чисел, выходы тригге ров являются выходами неравенства чисел устройства, о т л и ч a ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первая и вторая схемы сравнения, пятьй и шестой элементы И и регистр. причем выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены с входами соответственно первой и второй группы первой схемы сравнения, выходы превышения второго числа, превьшения первого числа и равенства которой соединены со вторыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы разрядов которого подключены к входам первой группы второй схемы сравнения j входы второй группы которой соединены с выходами разрядов регистра, уста(Л новочные входы которого подключены к шинам задания величины допуска устройства, выходы в пределах допус% ка превышения величины допуска и равенства величины допуска второй схемы сравнения соединены соответственно с первыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И, вторые ф входы которых подключены к выходу третьего элемента И, a выходы явэ ел ляются выходами в пределах допуска, превышения величины допуска и равенства величине допуска устройства.