Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа Советский патент 1986 года по МПК G06F7/38 

11

Изобретение относится к вычисли- тельной технике к автоматике и может быть использовано при создании автоматических систем повьшенной надежности, аппаратуры связи и многоканальных систем обработки информации.

Цель изобретения - расширение области применения за счет ангшиза чисел с учетом знака.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для выбора среднего по величине Двоичного числа; на фиг«2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит в каждом из каналов входные элементы НЕ 1, элемент И-НЕ 2 числа, элемент И-НЕ 3

В исходном состоянии после подачи сигнала на вход 18 начальной установки на нулевых выходах триггеров 7,9 и 16 устанавливаются единичные потенциалы. Дальнейшую работу устройства разберем на примере подачи на его входы произвольных чисел, представленных в последовательном дополнительном коде. Коды подаются, начиная со знакового разряда.

Рассмотрим пример 1 таблицы. При подаче на вход 11 знаковых разрядов,.

60882

знака, элемент И 4 прямого кода, эле-} мент НЕ 5 прямого кода, элемент И 6 анализа :нулей, триггер 7, элемент И 8 анализа единиц, триггер 9, эле мент И 10 выделения числа, входы II двоичных чисел, общий для всех каналов элемент выходное ИЛИ 12 устройства 5 выход 13 устройства, пороговый элемент 14, .инвертор 15, трнг10 гер 16 знака, вход 17 тактовых импульсов ТИ I, вход 18 начальной установки, вход 19 Конец анализа знака.

Рассмотрим работу трехканального

15 устройства.

Алгоритм работы приведен в таблице .

50

55

имеюгцих нулевое значение, на выходе устройства появляется нулевой потенциал,, причем триггеры 7 и 9 сохраняют исходное состояние. Триггер 15 знака находится в исходном состоянии при котором для прохождения входных сигншюв открыты элементы 3 знака и закрыты элементы И-НЕ .2 числа,

Одновременно с поступлением на входы 11 первых старших разрядов сравниваемых чисел на единичный вход триггера 16 знака по входу 19 ттодается сигнал Конец анализа чнчкя При этом триггер 16 знака переходит в единичное состояние, разрешая прохождение сигналов через элементы И-НЕ 2 числа и закрьшая элементы И-ИЕ 3 знака.

Единичные потенциалы старших разрядов, пройдя через элементы И 10 выделения числа и элемент выходное ЩШ 12 устройства, попадают на выход устройства.

Следующие разряды входных кодов поступают в комбинации 010. При этом на выходах соответствующих элементов И 4 прямого кода, будет также комбинация 010, в результате чего на выходе порогового элемента 4 появится нулевой уровень. На входах элемента И 8 анализа единиц второго канала с элемента И 4 прямого кода второго канала и с порогового элемента 14 через элемент 5 НЕ появляются два разрешающих потенциала. Тактовый импульс ТИ I пройдет через элемент И 8 анализа единиц второго канала на вход триггера 9 этого канала и установит его в единичное состояние. Разрешающий потенциал снимается с элемента И 10 выделения числа второго канала и элемента И-НЕ 2 числа этого канала. На выводе элемента И-НЕ 2 числа появляется еди- ничный потенциал, который через элемент И 4 прямого кода этого канала поступает на вход порогового элемента 14. Этот единичный потенциал остается без изменения до окончания цикла независимо от значений сигнала на входе второго канала.

В дальнейшем устройство реагирует только на сигналы по входам 11 первого и третьего каналов.

Одновременное появление единичных или нулевых потенциалов на входах первого и третьего каналов и далее на выходах элементов И 4 прямого кода этих каналов приводит к тому, что на выходе порогового элемента 14 появляются уровни единицы или нуля в соответствии с входной информацией. При этом ни один из элементов И 8 анализа единиц или элементов И 6 анализа нулей в разрешенных каналах не открыт для прохождения тактовых импульсов ТИ 1. Состояние триггеров 7 и 9 не меняется, и на выходе 13 устройства повторяется входная информация.

20

.jfi()KHЛ

rioHBJTetiiie единичного сигия.пл TIXIT,- ко на одном из останшихся входов 11, как в примере 1 таблии.г - в первом каргале, приводит к тому, что на выходе порогового элемента 14 с учетом единичного потенпиала с отключенного второго канала появляется единичный уровень. В этом случае на входах элемента И 6 анализа нуля третьего

Q канала будут разрешающие потенциалы с порогового элемента 14 и с элемента НЕ 5 прямого кода третьего канала. Тактовый и тульс ТИ I, провдя через элемент И 6 анализа нулей третье,- го канала, устанавливает триггер 7 этого канала в единичное состояние. В результате снимается разрешающий потенциал с элемента И 10 выделения числа третьего канала и элемента И 4 прямого кода, с выхода которого на вход порогового элемента 14 в этом случае поступает уровень нуля, который остается без изменения до окончания цикла. Сигналы с входа 11 треть,f его канала перестают поступать через элемент И 10 выделения числа на элемент выходное .ИЛИ 12 .

Таким образом, определяется вход 11, по которому поступает код среднего двоичного числа. В рассмотренном примере число, среднее по величине из трех сравниваемь:х положительных чисел, поступает по первому каналу, большее число поступает по второму и меньшее число - по третьему

35 каналу.

Разберем рабЬту устройства с числами, имеющими- разные знаки (примеры 2 и 3 таблицы),

Подадим на входы II знаковые раз ряды кодов в сочетании 110 (1 отрицательное число, О - положительное число) в соответствии с примером 2. При анализе знаков для прохождения сигнала открыты элементы

И-НЕ 3 анализа знака, на выходе

которых появляется комбинация 001 и, пройдя через элементы И 4 прямого кода, попадает на входы порогового элемента 14. В результате воздейст-

50 ВИЯ этой комбинации на выходе порогового элемента 14 будет нулевой потенциал. На входах элемента И 8 анализа единиц третьего канала с элемента И 4 прямого кода этого канала

55 и с элемента 5 НЕ, инвертирующего

выходной сигнал порогового элемента 14, появляются разрешающие потенциа-i лы. Тактовый импульс ТИ 1 входной

30

тины 17, пройдя через элемент И 8 анализа единиц третьего канала, устанавливает триггер 9 этого канала в единичное состояние. В результате снимается разрешающий потенциал с элемента И 10 выделения числа третьего канала, с элемента И-НЕ 3 знака и с элемента И-НЕ 2 числа этого канала. На выходах элементов И-НЕ 2 и 3 появляются единичные потенциалы, которые обеспечивают единичньй потенциал на выходе элемента И 4 прямого кода до конца цикла. Третий канал отключается от выходного элемента ИЛИ 12. ,

На выходе 13 устройства будет единичный потенциал от значения знаковых разрядов первого и второго каналов , При оценке чисел по знаку 6 примере 2 таблицы положительное число исключается, как наибольшее, и последующий выбор среднего по величине числа идет путем определения и исключения меньшего из двух оставшихся отрицательных чисел.

После анализа знаковых разрядов на входы устройства поступают старшие разряды сравниваемых чисел.

Ъ это время происходит переключение триггера 16 знака путем подачи сигнала Конец анализа знака по вхоной шине 19 и в разрешенных каналах (первом и втором) начинается анализ поступающих по входам li кодов чисел

При одновременном появлении на входах 11 разрешенных каналов нулевых или единичных потенциалов в одноименных разрядах на выходе 13 уст ройства повторяется входная информация, которая проходит через элементы И 10 выделения числа и выходной элемент ИЛИ 12.

Появление единичного потенциала только на одном из оставпшхся входах 11, например на входе 11 второго канала (пример 2) , пpивop т к появлению единичного потенциала на выходе элемента И 4 прямого кода этого канала. В результате на выхо.г, де порогового элемента 14 также будет единичный п бтекциал, который поступает на входат элементов И 6 анализа нуля всех каналов. На вход элемента И 6 анализа нуля первого канала поступает также единичный потенциал с элемента НЕ 5 прямого кода этого канала. Тактовый импульс ТИ 1, пройдя через элемент И 6 анаД60886

лиза гуля первого канапа, переводит триггер 7 этого канала в единичное состоя.ние, С элемента И 10 выделения числа первого канала и с элемента . -И 4 ГЕрямого кода этого канала снимается разрешаюший единичный потенциал и на их выходах устанавливаются нулевые уровни до конца цикла. Первый канал отключается от выходto ного элемента ИЛИ 12,

Таким образом, определяется ка- . нал, по которому поступает код среднего двоичного числа. В примере 2 таблицы таким каналом является вто15 рой. Поло кительное число, поступающее по третьему каналу, еще по знаку оценивается как наибольшее, а из двух отрицательных число с большим модулем, поступающее по первому

20 каналу, принимается за наименьшее.

В примере 3 таблицы на вход устройства поступают два положительных и одно отрицательное число в комбинации знакового разряда 01 О« Отри; 5 дательное число, поступаюп1ее по

втором каналу, уже по знаку оцени

нал отключается от выходного элемента ВДИ „ Из двух оставЕгихся положительных чисел большее по модулю число, поступающее по первому каналу, принимается за большее,- а канал отключается. Таким образом, двоичное положительное числоj поступаю п(ёе на вход третьего канала устрой- ств а, является средним в примере 3 и оно поступает на выход ycтpoйcтвa.J

В случае, если йа входы устройства Поступают только отрицательные числа, среднее число выбирается по модулю путем поразрядного сравнения и отключения от выхода устройства тех каналов, по кото1)ьЫ поступают наибольшее и наименьшее по модулю числа (аналогично примеру 1 таблицы).

Временная диаграмма (фиг.2) двух циклов работы устройства при обработке входной информации соответствует примерам 1и 2 таблицы. На диаграмме даны состояния на входах и выходах всех входящих элементов, кроме инверторов, в течение всего цикла работы устройства по выбору среднего по величине двоичного кода.

Перед началом каждого цикла по входу 18 поступает сигнал для уста новки устройства в исходное состояние „

Подача информации на входы 11 уст ройства происходит синхронно с тактовой частотой ТИ 2, представленной вместе с тактовой частотой ТИ 1 на временной диаграмме. Информация на входах сохраняется без изменения в интервалы времени от ТИ 1 до ТИ 2 и изменяется по заднему фронту последнего. Этот временной интервал является тактом работы устрор1ства, Чис ло тактов в цикле зависит от числа разрядов в сравниваемых кодах. В течение одного такта с помощью тактовой частоты ТИ 1 производится анализ поступившей информации и отключение по результатам анализа определенных каналов от выходного элемента ИЛИ 12 После прохождения тактового импульса ТИ 1 и до конца такта на выходе устройства находится среднее значение контролируемого разряда.

В момент времени t на входы 1 устройства согласно примеру 1 таблицы подают нулевые уровни, соответствующие значению знаковых разрядов вводимых кодов. При этом на выходе порогового элемента 14 присутствует единичный уровень, а на выходе 13 устройства находится нулевой уровень

В этом же такте t синхронно с тактовым импульсом ТИ 2 по входу 19 поступает сигнал Конец анализа знака и переводит триггер знака 16 в единичное состояние.

В следующем такте t на входы уст ройства поступают единичные уровни, соответствующие значениям старших разрядов сравниваемых двоичных кодо При этом на выходе порогового элемента 1А и на выходе 13 устройства при- сутствует единичный уровень. До этого момента времени включительно невозможно определить среднее по величине число, так как на всех входах 11 поступающие разряды имеют одинаковое значение и на выходе 13 эти числа полностью воспроизводятся в момент их появления.

Момент времени t, соответствует поступлению на входы 11 устройства комбинации 010. Тогда на выходе порогового элемента 14 появляется нулевой уровень, при этом на входе элемента И 8 анализа единиц второго канала соответственно появляются разрешающие потенциалы с выхода элемента И 4 прямого кода и от про- инвертированного сигнала с выхода порогового элемента 14. На выходе элемента

И 8 анализа единиц появляется импульс в момент Прохождения тактового импульса ТИ 1. Под действием этого импульса триггер 9 устанавливается в единичное состояьше и на его нулевом выходе появляется нулевой уровень, которым отключается от выходного элемента ИЛИ 12 второй канал устройства и элемент И-НЕ 2 числа этого канала, на выходе которого до конца цикла появляется -единичный уровень. На выходе 13 устройства после прохождения тактового импульса ТИ 1 появляется нулевой уро вень.

В момент времени ti на входы II поступает комбинация 10 следующих разрядов. При этом на выходах элементов И 4 прямого кода во всех трех каналах присутствует.единичный .уровень . На входах выходного элемента РШИ 12 с выходов элементов 10. и 10, выбора числа присутствуют единич

ные уровни, в результате чего на

выходе 13 устройства-также имеется единичный уровень.

В момент Времени tj на входы поступает комбинация 000 и соответственно на выходе 13 также появляется нулевой уровень.

Момент времени t соответствует введению в устройство значений разрядов 110. В этом случае на выходах элементов И 4 прямого кода появляется комбинация 110 и на выходе

порогового элемента 14 будет соответственно единичный уровень, который является разрешающим для элемента И 6з анализа нуля третьего канала вместе с единичным уровнем, поступающим на вход элемента И 6 анализа нуля с элемента НЕ 5, прямого кода. На выходе элемента 6 появля- ется импульс в момент прохождения тактового импульса ТИ 1. Под действием этого импульса триггер 7j третьего канала устанавливается в единичное состояние и на его нулевом выходе появляется нулевой уровень, который отключает от выходного элемента ИЛИ 12 третий канал устройства подав запрещающий потенциал на элемент И 10 выбора числа и элемент И 4, прямого кода до конца цикла. Иа выходе 13 устройства после прохождения тактового импульса ТИ 1 присутствует единичный уровень.

После отключения второго и третьего каналов устройства в моменты t

и tg до конца цикла на выход 13 продолжает поступать информагщя с первого канала, величина которой является средней из трех сравниваемых последовательных кодов.

В примере 2 таблицы производится сравнение кодов, имеющих разные знаки. До начала цикла производится установка устройства в исходное состояние В момент tg на входы 11 подаются знаковые разряды в комбинации 110. Один из трех кодов, поступающих по третьему каналу, положительный, и после анализа по тактовому импульсу ТИ 1 происходит отключение этого канала по признаку наибольшего числа Это происходит в результате прохождения импульса ТИ 1 на выход элемента И 6j анализа нулей, от которого триггер 9, переходит в единичное состояние и на его нулевом выходе появляется нулевой уровень. Этот нулевой уровень запрещает проховдение вход-, ной информации через элемент И 10 вьщеления числа, элемент И-НЕ 2г, числа и элемент И-НЕ 3; знака. На выходе элемента И прямого кода до конца цикла сохраняется е;5иничный уровень . На выходе устройства разряд знака представлен единичным уровнем, В момент времени t и t по первому и второму каналам поступает одинаковая информация, которая без изменения проходит на выход 13 устройства,

В момент времени t на входы 1I лоступае т комбинация 011. При этом на выходе элемент И 6 анализа ну- ,пей в момент , прохождения тактового импульса ТИ 1 появляется импульс, от которого триггер 7 переходит в. единичное состояние. Элемент И 10, вьзделения числа и элемент И 4 прямого кода запираются, нулевым уровнем с нулевого выхода триггера 7,,.,, и весь первый канал устройства отключается от выходного элемента ИЛИ 12, На выходе 13 устройства появляется единичный уровень.

В последующих тактах t и t. на вход 11 продолжает поступать информация с второго канала, которая в данном примере имеет среднее по величине значение двоичного числа с учеттэм знака.

о р м у л а

изобретения

Устройство для выбора среднет О по величине двоичного числа, содер 46088I

жащее п лх . Лшлх (чггп) П} , п

элемс тг в i прямо Ч) к.. :-)jioNie(rr НЕ J, пороговый элемент, ti элементов И анализа гулей и п элементов И анализа единиц5 п триггеров анализа нулей, триггер управления, п дополнительных элементов И анализа нулей, п элементов И выделения числа, выходной элемент МИ, причем входы

IQ анализируемых чисел устройства через соответствующие входные элементы НЕ подг лючены к первым входам соответствующих дополнительных элементов И анализа нулей, выходы элементов

, И прямого кода соединены с соответ- СТВУЮЩ1-1МИ входа ми порогового элемента, входа установки в О всех триг - геров соединены с входом начальной установки устройства, выходы эле- ,

„„ ментов И вьщаттения числа подключены к соответствующим входам вь ходного элемента ИШ, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, 4TOj с целью

J,. расшире -шя области применения за счет анализа чисел с учетом знака, в него вве;з,ены п элементов И-НЕ знака, п элементов НЕ числа, п элементов НЕ прямого кода jH триггеров анализа единиц, причем первые входы элементов И-НЕ знака подключены к входам соответствующих анализируе- aIx чисел; устройства, вторые входы элементов И-НЕ знака соединены с инверсным выходом триггера угфавления,

35 прямой выход триггера управления подключен к вторым входам дополни- тельньзх элементов И анализа нулей, третий вход элемента И-НЕ знака объединен с третьим входом соответ ствующего дополнительного элемента И анализа нулей и подхслючен к инверсному выходу соответствующего триггера анализа единиц, первые входы элементов И прямого кода соеди4S

30

нены с инверсными выходами соответ- ствуюпщх триггеров анализа нулей, к вторым входам, через элементы НЕ числа подключены выходы соответствующих дополнительных элементов И

;анализа нулей, а к третьим входам элементов И прямого кода - выходы соответствующих элементов И-НЕ знака, ВЫХОД11 . элементов И прямого кода под- ключе яы к первым входам соответст53 вующих элементов И анализа единиц и через элементы НЕ прямого кода - к первым входам соответствующих элементов И анализа нулей, вторые вхо 11

ды которых соединены с выходом порогового элемента, и через элемент НЕ - с вторыми входами элементов И анализа единиц, а третьи входы всех элементов И анализа нулей и единиц подключены к входу тактовых импульсов устройства, выходы элементов И анализа нулей и единиц подключены к еди ничным входам соответствующих тригге- ров анализа нулей и единиц, первые входы элементов И вьщеления числа

+6088i 2

подключены к входам анализируемых чисел устройства,вторые и третьи входы элеме-нтов И выделения числа подключены к инверсным выходам соответствую- J щих триггеров анализа соответствующих нулей и единиц, вход установки в I триггера управления подключен к входу Конец анализа знака устройства.,вхо- ды установки в О всех триггеров ана- 10 лиза единиц соединены с входом начальной установки устройства.

Фиг.1

Составитель В.Журавлев едактор Н,Тупица Тех1)ед Э.ЧижмарКорректор Л.Пилипенко

Заказ 4000/А1Тираж 671.Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

П51оизводственно-полигра({1ическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при создании автоматических систем повышенной надежности, аппаратуры связи и многоканальных систем обработки информации. Целью изобретения является расширение области применения за счет анализа чисел с учетом знака. Устрой- ство содержит п-каналов анализа двоичных чисел, в каждом - канапе - входные элементы НЕ, элемент И-НЕ числа, элемент И-НЕ знака, элемент И прямого кода, элемент НЕ прямого кода, элемент И анализа нулей, триггеры, элемент И анализа единиц, элемент И выделения числа, общие для всех каналов выходное ИЛИ устройства триггер знака, пороговый элемент. Алгоритм работы устройства сводится к последовательному выбору экстремального числа при анализе одноименных разрядов двоичных чисел, поступающих в посл.едовательном коде по п-каналам, и уменьшении на одно число количества каналов за счет отключения выделенного канала, 2 ил. е ю ОО 00