Устройство для сравнения двоичных чисел Советский патент 1984 года по МПК G06F7/02 

Изобретение относится к области вычислшельной техники и может быть использовано в устройствах управления-/. Известно устройство для сравнени п-разрядных двоичных чисел,содержащ п поразрядных узлов сравнения, кажд из которых включает по два трехвходовых элемента И-НЕ и трехвходовый элемент И. Кроме того, устройство содержит два многовходовых элемента НЕ-ИЛИ С13. : Недостатком данного устройства . является относительно-низкая надежность из-за формирования импульсов помех на выходной шине. Импульсы по мех фОрмируютс,я из-за задержек прохождения сигнала Разрешение через элементы И-НЕ. Кроме того, относительно сложен монтаж из-за использования, прямых и инверсных значений сравниваемых чисел. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для сравнения п-разрядных двоичных чисел, содержащее два элемента ИЛИ и п поразрядных узлов сравнения, причем первый выход каждого i-ro поразрядного узла сравнения соединен с I-HM входом первого элемента ИЛИ, второй выход каждого i-ro поразрядного узла сравнения подключен к i-му входу второго элё.мента ИЛИ, третий выход каждого i-r поразрядного узла сравнения, где i 1, 2,..., п, соединен с входом бл кировки (И-1)тго поразрядного узла сравнения,,входы i-ых разрядов первого и второго сравниваемых чисел соединены с первым и вторым входами соответственно i-ro поразрядного уз ла сравнения, каждый поразрядный узел сравнения состоит из элементов И, НЕ и элемента исключающее ИЛ первый вход каждого поразрядного уз ла сравнения подключен к первым вхо дам первого элемента И и элемента исключающее ИЛИ, второй вход-каждого поразрядного -/зла сравнения соединенс первьлм входом второго элемента И и с вторым -ВХОДОМ элемента исключающее ИЛИ, выход которого под ключей к первым входам первого и вт рого элементов И и через элемент НЕ к первому входу третьего элемента И вход блокировки .каждого поразрядного узла сравнения соединен с тре.тьими входами первого и второго эле ментов И и с вторым входом третьего элемента И, выходы первого, второго И третьего элементов И каждого пора ряд-ного узла сравнения соединены с первым, вторым и третьим выходами соотве.1ственно этого поразрядного узла сравнения 23. . Однако известное устройство не формирует ложных сигналов, не имеет сложную схему реализации, которая включает большое количество логичес-1 ких элементов и междуэлементных связей. Кроме того, характеризуется относительно высокой, стоимостью, сложным монтажом и низкой надежностью работы. Например, для сравнения 12-разрядных чисел известное устройство должно включать 62 логических элемента, а общее число входов и выходов (междуэлемёнтных связей; равно 218. Цель изобретения - упрощение устройства,- . Поставленная цель достигается тем, что устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее многовходовый элемент ИЛИ и /L- поразрядных узлов сравнения, каждый из которых включает элемент исключающее ИЛИ, два элемента И и элемент НЕ, причем вход i-ro разряда первого сравниваемого числа устройства, где i 1, 2,,.,f n, n - число разрядов сравни- ваемых чисел, подключен к первым входам первого элемента И и элемента исключающее ИЛИ, i-ro поразрядного узла сравнения, второй вход которого сЬединен с входом i-ro разряда второго сравниваемого числа устройст-: ва, выход элемента исключающее ИЛИ соединен, с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с первым входом второго элемента И этого же узла поразрядного сравнения, выход второго элемента И о-го поразрядного .узла сравнения, где j 1,2,..., (n-l), подключен к входу первого элемента И и второму входу второго элемента И (j+l)-ro поразрядного узла сравнения, третий вход первого элемента И и второй вход второго элемента И первого - поразрядного узла сравнения подключен к шине разрешения сравнения устройства, выход второго элемента И п-го поразрядного узла сравнения является выходом- равенства чисел устройства, выходы первых элементов И всех поразрядных узлов сравнения подключены к входам многовходового элемента ИЛИ, выход которого является выходом превышения первого числа устройства, содержит два элемента НЕ,трехвхрдовнй элемент И и элемент задержки, причем выход многовходового элемента ИЛИ через первый Ълемент НЕ соединен с первым входом трехвходового элемента И, второй вход которого через второй элемент НЕ подключен к выходу второго элемента И п-го поразрядного узла сравнения, а третий вход через элемент задержки соединен с шиной разрешения сравнения устройства, выход трехвходового элемента И является выходом превыш.ения второго числа устройства.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит поразрядные узлы 1, Ij , . .. , 1. сравнения, включающие элемент исключающее ИЛИ 2, элементы И 3 и 4, элемент НЕ 5, многовходовый элемент ИЛИ 6, элемент 7 задержки, элементы НЕ 8.и .9, элемент И 10, входные шины 11,... ..,11 первого двоичного числа А, входные ШИНЫ12,..., 12п второго двоичного числа в, входную шину 13 сигнала Разрешение сравнения, вход 14 превышения второго числа устройства, выход 15 превышения первого числа устройства и выход 16 равенства чисел .

Элемент 7 задержки предназначен для задержки сигнала Разрешение сравнения на отрезок времени, равный задержке появления сигнала .на шине 16 относительно сигнала на ши.не 13 и может быть выполнен в виде К последовательно соединенных инверторов , где к 1, 2, .. .

Устройство.работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах элементов ИЗ, 4 и 10 низкий уровень напряжения (уровень О ), на выходных шинах: 14 - 16 тоже уровень О, т.е. признаки сравнения кодов отсутствуют.

Операция сравнения кодов начинается со старшего разряда. При. равенстве кодов в этом разряде формируется сигнал, разрешающий сравнение кодов в следующем, более младшем разряде.При .неравенстве кодов такой сигнал не вырабатывается и всё узлы сравнения более младших разрядов блокируются.

Пусть коды старших разрядов сравниваемых чисел равны между собой. В этом случае на выходе элемента ис- . ключающее ИЛИ 2 узла 1 сравнения Ъудёт уровень О, запрещающий срабатывание элемента ИЗ, а на выходе инвертора 5 установится уровень 1. При поступлении по шине 13 сигнала Разрешение сравнения создадутся условия срабатывания элемента И 4, который вьодаст сигнал Разрешение . на вход следующего узла 1 сравнения В случае равенства кодов во всех разрядах уровень 1 появится на выходе элемента И 4 узла 1 сравнения младших разрядов, при этом на выход 16 поступит сигнал А Б, .Сигнал на шине 14 отсутствует, так как элемент И 10 заперт уровнем О с выхода инвертора 9. Сигнал на выходе 15 также отсутствует, так как элементы И 3 заперты уровнем.О с выходов соответствующих элементов исключающее ИЛИ всех узлов сравнения 1,

« / -t

Когда на вход 11 одного из узлов сравнения поступит уровень 1, а на вход 12 этого же узла - уровень О, на выходе элемента исключающее ИЛИ 2 установится уровень., а при

10 наличии сигнала Разрешение сравнения сработает элемент И 3, при этом сигнал с его .выхода пройдет . через элемент ИЛИ б на выходную ши- . ну 15. Элемент И 10 заперт уровнем

5 О с выхода элемента, НЕ 8, поэтому сигнал на шине 14 отсутствует. Сигнал На шине 16 также отсутствует, так как по уровню О с выхода элемента НЕ 5 одного из узлов сравнения

0 на выходеэлемента И 4 этого же узла сравнения установится уровень О, запрещающий операцию сравнения во . всех более младших разрядах.Если на вход 11 одного из старших

5 разрядов поступит код О, а ни вход12 этого же узла код 1, то в соответствующем узле сравнения элемент И 3.заперт уровнем О с шины 11, а элемент И 4 - уровнем О

0 с элемента НЕ 5. Все последующие более младшие узлы сравнения заблокированы. На выходных шинах 15 и 16 установится уровень С, а на выходах элементов НЕ 8 и 9 - уровень 1, по сигналу Разрешение с выхода .эле5мента 7 задержки сработает эле-.. мент И 10 и на выходную шину 14 поступит сигна.п ..

Предлагаемое техническое решение . посравнению с известным обеспечива0:. ет упрощение устройства за счеТ; того, что в каждом из п поразрядных узлов сравнения исключен трехвходо- вый элемент И. Кроме того, исключен из схемы устройства один многовходо5вый элемент ИЛИ, Вместо,этих элемен- . тов введены дэа. элемента НЕ, элемент И и элемент задержки.

Предлагаемое устройство, обеспечивающе,е сравнение 12-разрядных ко0дов, .содержит 53 логических элемента, а общее число входов и выходов равно 167.

Таким образом, в прёдл.агаемом устройстве количество логических эле5ментов меньше на 15% и междуэлементных с.вязей -. на 23%. Кроме того, оно дешевле и обладает более высокой надежностью..

16

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащее многовходовый элемент И.ПИ и п поразрядных . узлов сравнения, ка:9сцый из которых включает элемент, исключающее ИЛИ, два элемента И и элемент НЕ, причём вход irro разряда первого сравни.ваемого числа устройства, где i 1/2, ...,п, п число разрядов сравниваемых чисел, подключен к первым входам первого элемента И и элемента исключающее ИЛИ, i-ro поразрядного узла сравнения, второй вход которого соединен с входом i-ro разряда второго сравниваемого числа устройства, выход элемента исключаюо1ее ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с первым входом второго элемента И этого же узла поразрядного сравнения, выход второго элемента И j-ro пораз« узла сравнения, где J 1, 2 ,. .. , (п-1), подключен к третьему входу первого элемента И и второму входу второго элемента И (j+l)-ro поразрядного узла сравнения, третий вход первого элемента И и второй вход второго элемента И первого поразрядного узла сравнения подключен к шине разрешения сравнения устройства, выход второг.о элемента И п-го поразрядного узла сравнения является выходом равенства чисел устройства, выходы первыхэлементов И всех поразрядныхузлов сравнения подключены к входам многовходового элемента ИЛИ, выход которого является выходом превышения первого числа устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения.,устрой(Л CZ ства, оно содержит два элемента НЕ; трехвходовой элемент И и элемент задержки, причем выход многовходового элемента ИЛИ черея первый элемзнт НЕ соединен с первым входом трехвходового элемента И, второй вход которого через второй элемент НЕ подключен к выходу второго элемента И п-го поразрядного узла сравнения, а третийN) вход через элемент задержки соединен с шиной разрешения сравнения устрой00. ства,, выход трехвходового элеменtsD та И является выходом превы1иения BTO-I рого числа устройства. . СП