Устройство для сравнения чисел Советский патент 1985 года по МПК G06F7/04 

но с первыми и вторыми входами элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента РШИ, первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И и через элементы НЕ с вторыми входами соответственно четвертого и третьего элементов И., выходы которых подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, а выходы подключены к входам установки соответственно в О и 1 триггера, прямой выход которого соединен с первыми объединенными входами второго и третьего элементов 2И -ИЛИ, вторые входы которых объединены и подключены к инверсному выходу триггера, третьи входы второго и третьего элементов 2И-ШТИ объединены и соедин чы с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а четвертые - с выходами второго эле0878мента ИЛИ, выходы второго и третьего элементов 2И-ИЛИ являются выходами неравенства устройства, вьгходы разрядов первого и второго счетчиков подключены к третьим входам соответствующих элементов И соответственно первой и второй групп, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго многовходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с третьими входами соответственно первого и второго элементов И сброса, выходы первого и второго элементов И подключены к первым входам первых элементов ИЛИ соответственно первой и второй групп, вторые входы элементов ИЛИ первой и второй групп соединены с выходами соответствующих элементов И соответственно второй и первой групп, а выходы подключены к информационным входам соответствующих триггеров соответственно первого и второго счетчиков.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ, содержащее генератор импульсов, элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, счетчики, причем управляющий вход гекератора импульсов соединен с входом запуска устройства, а выход соединен с первыми входами первого И второго элементов И, установочные входы первого и второго счетчиков подключены соответственно к входам первого и второго сравниваемых чисел устройства, а выходы переполнения соединены с входами установки в О первого и второго триггеров соответственно, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, с первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, прямой выход второготриггера соединен с вторым входом второго элемента И, с вторым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ з- с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом сигнала, разности устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем возможности сравнения чисел с учетом их знаков, в него введены две группы элементов И, две группы элементов ИЛИ, два многовходовых элемента ИЛИ, два элемента И сброса, два элемента НЕ, два элемента И, три элемента ИЛИ, три элемента 2ИИЛИ, элемент задержки и триггеры i знаковых разрядов первого и второго (Л чисел соответственно, входы установки в О которых подключены к С входам знаковых разрядов сравниваемых чисел, соответственно, а инверсные выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов И сброса, первым входам элементов И соответственно первой X и второй групп и соответственно первому и BTopoify входам первого элех мента 2И-ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с вторы00 ми входами первого и второго элементов И сброса, выходы которых 0 подключены к бходам установки в соответственно первого и второго счетчиков, синхрокизирукицие входы которых соединены с выходом генератора импульсов,.прямые выходы триггеров знакочы разрядов первого и второго чисел соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого элемента, 2И-Ш1И, вторыми входами элементов И соответственно второй и первой групп, соответствен

1

Изобретение относится к автоматике и цифровой измерительной технике и предназначено для автоматического сравнения двух чисел, представленных в цифровой форме, сучетом 5 их знаков.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем сравнения двоичных чисел с учетом 10 их знаков.

На фиг.1 и 2 представлены функциональные схемы устройства.

Устройство содержит генератор 1 15 импульсов, входы 2 и 3 знаковых разрядов, триггеры 4 и 5 знаковых разрядов первого и второго чисел, элементы И 6 и 7, первый счетчик 8, первый триггер 9, второй счетчик 10, 20 группы элементов И 11 и 12, группы элементов ИЛИ 13 и 14, многовходовые элементы ИЛИ 15 и 16, элементы И 17 и 18 сброса, вторбй триггер 1,9, элемент 2И-ИПИ 20, элемент 21 зат 25 ержки, вход 22 запуска, входы 23 и 24 сравниваемых чисел, элементы НЕ 25-28, элементы И 29-32, элемент.

ЛИ-НЕ 33, элементы ИПИ 34-36, элеенты 2И-ИЛИ 37.и 38, триггер 39.

Устройство работает следующим обазом.

В исходном состоянии генератор 1 заперт, триггеры 4,5,9,19 и 39 установлены в 1. По входам 23 и 24 сравниваемые числа в двоичном виде поступают соответственно в первый 8 и второй 10 счетчики. Знаки сравниваемых чисел определяются наличием или отсутствие сигналов на входах знаков второго 2 и первого 3 числа. Если числа положительные, то на входах 2 и 3 знаков устанавливаются нулевые сигналы. Если числа отрицательные, то на входах знаков 2 и 3 устанавливаются единичные сигналы, что вызывает переключение обоих триггеров 4 и 5 знаков в О. Если знаки чисел различны, например первое число положительное, а второе отрицательное, то на входе 2 знака второго числа устанавливается 1, а на входе 3 знака первого числа , таким образом, триггер 4 знака первого числа остается в 1, а

3

триггер 5 знака второго числа устанавливается в О.

Счетчики состоят из N триггеров, т.е. имеют разрядность, равную числу N. Сравниваемые же числа могут иметь разрядность не выше N-1, так как будет описано ниже. При сравнении чисел с разньми знаками в устройстве производится перенос отрицательного числа, записанного в оди из счетчиков, в другой счетчик, в котором образуется сумма по модулю два сравниваемых чисел. Поэтому разряд необходим для записи единицы переполнения в случае наличия единиц в N-1 разрядах в обоих числах.

Работу устройства рассмотрим в трех вариантах, определяемых возможными комбинациями чисел: оба числа положительные, оба числа отрицательные, числа имеют разные знаки.

Первый вариант - оба числа положительные .

По команде запуска генератор 1 начинает вырабатьшать прямоугольные импульсы определенной частоты. Эти импульсы одновременно поступают на первые входы элементов И6 и 7. В исходном состоянии триггеры 9 и 19 находятся в 1, что обеспечивает уровень разрешающего сигнала на вторых входах элементов И 6 и 7.

Таким образом, импульсы генератора 1 через элементы И 6 и -ИЛИ 13 для первого счетчика и элементы И 7 и ИЛИ 14 для второго счетчика поступают одновременно на входы обоих счетчиков, заполняя их. t

Определение соотношения между

сравниваемыми числами А и В, записанйыми в счетчиках, производится по взаимному расположению сигналов переполнения счетчиков на временной шкале. Например, если Л В, то сигнал переполнения сначала появляется в первом счетчике, а затем во втором (при A-t В последовательность появления сигналов переполнения обратная). Сигнал переполнения с выхода триггера 9 одновременно поступает на второй вход элемента И 6 запрещая прохождение импульсов генератора 1 на вход переполнения первого счетчика, на первый вход элемента И 29 и через элемент НЕ 25 на первый вход элемента И 30. При этом с выхода элемента И 20 единичный сигнал поступает ил первый вход эле808784

мента ИЛИ 35, на выходе которого формируется положительный перепад напряжения, и на второй вход элемента ИЛИ 36. Так как триггер 39 в исходном состоянии находится в 1, то единичный сигнал, поступивший с выхода элемента ИЛИ 35, не изменяет его состояния. Положительный перепад напряжения с прямого выхода триггера 39 поступает на четвертьпЧ вход элемента И-ИЛИ 37 и на первый вход элемента И-ИЛИ 38. Так как числа положительные, то триггеры знаков - ,обоих чисел остаются в исходном 1

t5 состоянии. Сигналы с прямых выходов триггеров 4 и 3 поступают на входы элемента ИЛИ 34, с выхода которого единичный сигнал поступает на третий вход элемента И-ИЛИ 37 и на третий

20 вход элемента И-ИЛИ 38. В данном случае единичный сигнал появляется с вьгхода элемента И-1-ШН 37, что соответствует .

После переполнения второго счетчика сигнал переполнения с выхода триггера 19 одновременно поступает на второй вход элемента И 7, запрещая прохождение импульсов генератора 1 на вход переполнившегося

Q второго счетчика на второй вход элемента И 30 и через элемент НЕ 26 на второй вход элемента И 29. При этом на выходе элемента И 30 пропадает единичный сигнал, что приводит к разблокировке входа установки триггера 39 в О и формированию на выходе элемента ИЛИ 35 отрицательного . перепада напряжения.

На этом оканчивается цикл операции сравнения чисел А и В, в результате до -проведения следующего цикла на выходе элемента И-ИЛИ 45 сохраняется единичный сигнал, соответствующий случаю . Длительность формируемого на выходе элемента ИЛИ 35 единичного сигнала пропорциональна абсолютной величине разности чисел А и В, т.е. t К/(А-В)/.

0 Схема работает аналогичным образом и при соотношении чисел А и В, с той лишь разницей, что сначала появляется сигнал переполнения второго счетчика, а затем первого счетчика,

5 т.е. на выходе элемента ИЛИ 35 длительность единичного сигнала будет следук ая г К /(B-Aj)/, а также по.ложйтельный перепад напряжения будет

на выходе элемента И-ИЛИ 38, что соответствует .

Второй вариант - оба числа отрицательные.

При данном варианте работа схемы мало отличается от первого варианта. Перед циклом сравнения на оба входа знаков 2 и 3 подаются единичные сигналы, что приводит к установке триггеров 4 и 5 знаков обоих чисел в

О

единичный сигнал поступает на

элементы И-ИЛИ 37 и 38 с элемента ИЛИ-НЕ 33, что приводит к следующему: при соотношении абсолютных, величин чисел/А/ /В/, положительный перепад напряжения будет на выходе элемента И-ШШ 38, т.е. , если же соотношение абсолютных чисел /А/г/В/, то положительный Перепад напряжс иия будет на выходе элемента И-ИЛИ 37, т.е. .

Третий вариант - числа имеют разные знаки.

Для определенности предположим, что , т.е. А - положительное . число, а В - отрицательное. В этом случае единичный сигнал подается. iia вход 2, что приводит к установке грмггера 5 знака второго числа в О г:;|иничнь е сигналы, снимаемые с прямого в 1хода триггера 4 и .инверсного йыхо..:г,а триггера 5, поступают на третий т четвертый ВХОДРЛ с.оответст- элемента И-ИЛИ 20, что при п jiT к появлению единичного сигна.;а на пыходе элемента И-И11И 20, когорый поступает на вход элемента 21 задержки, а также поступает на 15ХОДЫ соответственно элементов И 12 руппы, которые подключены к прямым в :1ходам второго счетчика 10. Так как по втором счетчике записано число В, то определенные триггеры этого счетчика находатся в 1, поэтому с выходов соответствующих элементов И, единичный сигнал поступает;на вход триггера того же разряда первого счетчика. Тем самым в первом счетчике получается сумма по модулю два абсолютных величин чисел А.и В. Например, предположим, что счетчики трехразрядные, сравниваемые.числа (в двоичном коде 010), (110) тогда в первом счетчике получаем сумму абсолютных величин этих чисел + (101), которая соответствует искомой разности чисел А и В.

Время задержки t элемента 21 задержки должно быть больше времени, необходимого для срабатывания элемента Иt, элемента Ш1И - триггера -

И

т.е.

.

Для интегральных микросхем (ИМС) серия 155- (3), например, для элементов И К 155ЛИТ - tf,30 НС, для элементов ИЛИ К155ЛЛ1 - , ь 25 не и для триггера К155ТМ2 - 60 не. Тогда получаем

t, 30+25+60 115 НС, т.е.о,,115 н

Таким образом, не менее, чем через 115 НС, на выходе элемента 21 задержки появляется единичный сигнал который поступает на первьй вход элемента И 18, с выхода которого положительный перепад напряжения поступает на входы сброса в О каждого из триггеров второго счетчика.

Поэтому до начала цикла сравне- , ния чисел, т.е. до поступления управляющего сигнала на вход запуска, в первом счетчике находится сумма абсолютных величин сравниваемых чисел, а второй счетчик сброшен в О. Дальнейшая работа схемы аналогична работе при первом варианте, однако есть отличие при определении соотношения между числами (количественная оценка разницы между числами производится аналогично первому варианту) . С прямых выходов триггеров 4 и 5 знаков снимаются соответственно единичный и нулевой сигналы, которые поступают на входы элементов НЕ 27 и 28, элементов И 31 и 32, элемента ИЛИ 34 и элемента Ш1И-НЕ 33 С выхода элемента И 32 единичный сигнал через элемент ИЛИ 35 поступает на вход установки в 1 триггера 39, с прямого выхода которого единичный сигнал поступает на четвертый вход элемента И-ИЛИ 37 и на первый вход элемента И-ИЛИ 38. С выхода элемента ИЛИ 34 единичный сигнал поступает на третий вход элемента И-ИЛИ 37 и на третий вход элемента И-ИЛИ 38, что вызывает появление единичного сигнала, соответствующего соотношению на выходе элемента И-ИЛИ 37. Таким образом, при третьем варианте еще до сравнения чисел схема определяет их соотношение.

2 3

№;

-CJ

т

n

&

HfL

Сфф

/

{

t2

JSi

w

Ю

Jl

,f

Фиг. f

О в;

«j л

«)

V

ч