Устройство для определения медианы Советский патент 1987 года по МПК G06F17/18 

112

Изобретение относится к вь1числи- тельной технике и автоматике и предназначено преимущественно для опре-- делення скользящей медиань при анализе случайных процессов в уст- ройствах обработки цифровой информации, в цифровых измерительных приборах и других устройствах.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства в режиме определения скользящей медианы.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения медианы.

Устройство для определения меди- аны содержит регистр } чисел, блок 2 синхронизации, входной элемент ИЛИ 3, первый 4, второй 5 и последний п-й 6 блоки анализа чисел, регистры 7, группы элементов 8 задерж- ки, элементы 9 задержки, первые 10 и вторые 11 группы элементов ИЛИ, первые 12, вторые 13, третьи 14, четвертые 15. и пятые 16 группы элементов И, компараторы 17, элементы 18 неравнозначности, первые 19, вторые 20, третьи 21 и четвертые 22 элементы ИЛИ, первые 23, вторые 24 и третьи 25 ключи, элементы И 26,элй ментыИ-НЕ27, элементы НЕ 28, счет- чики 29, триггеры 30, первую 31, вторую 32 и третью 33 группь: элементов И первого блока 4 анализа чисел, третий 34 элемент ИЛИ первого блока 4 анализа чисел, третью труп- пу 33 элементов И п-го блока 6 анализа чисел.

Количество разрядов счетчик 29

определяется из соотношения 2 п

2 . С входом установки в начальное состояние счетчика 29 соединены вхо установки в нулевое состояние либо вход установки в единичное состояни его разрядов так, чтобы на счетчике 29 устанавливалось число 2 -п.

Устройство работает следующим образом.

По импульсу пуска с пятого выхода блока 2 все разряды регистров 7 устанавливаются в единичное состоя- ние, т.е. в регистры 7 записывается максимальное число , а в счетчики 29 - число 2 -пЛТо сигналу с первого выхода блока 2 на выходе регистра 1 чисел формируется первое . число выборки Xj, а содержимое счечиков 29 увеличивается на единицу, Так как X sM, на выходах компараторов 17 формируется единичнЪп- сигО2

нал, т.е. ключи 23 открыты, открыта также гругпта 31 элементов И первого блока 4 анализа чисел. Остальные группы 13 элементов И закрыты по сигналу с элементов 18 неравнозначности, на обоих входах которых присутствуют единичные сигналы. После сигнала с третьего выхода блока 2 триггерь 30 устанавливаются в единичное состояние и второй выход счетчика 29 каждого предыдущего блока анализа чисел подключается через группы 12 3neNteHTOB И и 11 элементов ИЛИ к второму входу счетчика 29 последующего блока анализа чисел.Счетчики 29 находятся в режиме параллельного ввода и сформации. Сигнал с второго выхода блока 2 передает число X J в регистр 7 блока 4, а содержимое регистров 7 к счетчиков 29 остальных блоков анализа чисел сдвига-ет так, что на них устанавливаются следующие коды: ,; .,; О G, ; О. G. (G| - содержимое j-го счетчика). Пройдя через ключи 23 и 24, элемент 9 задержки и элемент ИЛИ 22, сигнал с второго выхода блока 2 устанавливает в счетчике 29 блока 4 число 2«-п.

При генерировании второй пачки сигналов блоком 2 в случае, если , работа устройства повторяется. Гри этом R,Xj,, У,, , (:; 2 -п, . Если , то единичный сигнал на выходе компаратора 17 блока 4 отсутствует. В результате срабатывает элемент 18 неравнозначности блока 5. Ключ 23 первого блока 4 и ключи 24 всех блоков анализа чисел, кроме второго и пятого, закрыты. После генерирования второй пачки импульсов состояние устройства следующее: R Х,; С,2 -п+1; R, G, С-Р. -п+З (,...,п).

До тех пор, пока в устройство не поступит п чисел, каждое число X. в общем случае обрабатывается следующи 1 образом. Пусть X,R, R,,,;.,R, но X.R,,...,R, тогда содержимое регистров 7 блоков анализа чисел с первого по т-й включительно не меняется, число X помещается в регистр 7 ()-го блока анализа чисел, а содержимое регистров 7 блоков анализа чисел, начиная с (in+)-ro, сдвигается, как описано выше. При этом в счетчиках 29 записаны числа 2 -п- -1,где 1 3

номер числа X ., в выборке на каж- дом шаге анализа чисел.

При поступлении (п+1)-й пачки импульсов устройство вступает в режим определения скользяр ей медианы. Пе- ред каждой очередной пачкой импульсов устройство находится в следующем состоянии. В регистрах 7 блоков

анализа чисел записаны числа К.Рч.

При этом числу X соответствует но-

мер 2 -п. записанный в счетчике 29

К

числу Xj - номер 2 -n+i-1, числу X номер 2. При сдвиге скользящей выборки на один шаг из анализа необходимо выбросить число с номером 2 в выборке на предыдущем шаге и добавить вновь поступившее число, присвить ему номер 2 -п, а номера оставшихся чисел выборки увеличить на единицу,

По переднему фронту сигнала с пе , вого вь хода блока 2 триггеры 30 устанавливаются в нулевое состояние, на выходе регистра 1 чисел формируется очередное число X ., по заднему фронту содержимое счетчиков 29 увеличивается : на единицу. Пусть R R , тогда на выходе компаратора 17 с первого по (т-1)-и-блоков анализа чисел устанавливается нулевой единичный сигнал, который открывает ключи 23 и разрешает прохождение сигнала через элементы Й-НЕ 27. В то же время в счетчике 29 с записанным в нем номером 2 формируется на выходе старшего разряда импульс переполнения, по которому триггер 30 соответствующего, например, блока 5 анализа чисел устанавливается в единичное состояние. На выходах элементов Р1ПИ 21 всех блоков анализа чисел, кроме первого, снимается единичный сигнал, который разрешает пара.плельный ввод информации в соот ветствуюп(их счетчиках и открывает ключи 25, Нулевое состояние триггеров 30 всех блоков анализа чисел, кроме второго, приводит к второй выход счетчика 29 каждого блока анализа чисел, кроме первого, подключен к второму входу предьщу- щего блока анализа чисел. По второму импульсу пачки открывается группа элементов И 14 и осушествляется сдвиг содержимого всех регистров 7 и счетчиков 29 всех блоков анализа чисел, кроме первого. При этом перед тр.етьим импульсом пачки R R ,

G,G,, R,R3, R,.,R, r,.G

R.

10 R,

G.G, после третьего импульса R М. В остальном работа устройства аналогична.

-

5 0

5 0 Q с

5

Формула изобретения

Устройство для определения медианы, содержащее регистр чисел, блок синхронизации (п+1)/2 блоков анализа чисел (п - объем выборки, нечетное число), причем каждый блок ана, лиза чисел содержит регистр, группу элементов задержки, первый ключ, первую группу элементов И, компаратор, все блоки анализа, чисел , кроме первого, содержат дополнительно первую группу элементов ИЛИ, выход регистра чисел соединен с первым входом компаратора каждого блока анализа чисел, первый выход блока синхронизации соединен с входом разрешения считывания регистра чисел, второй выход блока синхронизации соединен с управляющим входом первого ключа, в каждом блоке анализа чисел выход регистра соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, второй вход компаратора соединен с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с управляющим входом первого ключа и выходом компаратора, вы|ходы элементов задержки группы соединены с информационным входом регистра, в первом блоке анализа чисел третьи входы элементов И первой группы соединены с выходом компаратора, в каждом блоке анализа чисел, кроме первого, выходы элементов И первой группы соединены с первыми входами Элементов ИЛИ первой группы, выходы которых через группу элементов задержки соединены с информационным входом регистра, третьи входы элементов И первой группы соединены с выходом элемента неравнозначности, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход элемента неравнозначности каждого блока анализа чисел, кроме первого, соединен с выходом компаратора предьщущего блока анализа чисел, отличающееся тем, что, с целью повьш ения быстродействия, в него введены входной элемент ШШ и (п-1)/2 блоков

анализа чисел, в первый блок анализа чисел введены элемент задержки, вторая и третья группы элементов И, группа элементов ИЛИ первый.

второй и третий элементы ИЛИ, второй и третий ключи, элемент И, элемент И-НЕ, счетчик и триггер, каждый (i.2,, . о ,п-1) блок анализа чисел содержит регистр, группу элементов задержки, элемент задержки, первую и вторую группы элементов ИЛИ, с первой по пятую группы элементов И, компаратор, элемент неравнозначности, с первого по четвертый элементы ИЛИ, первый, второй и третий ключи, элемент И, элемент И- НЕ, элемент НЕ, счетчик и триггер, в последний блок анализа чисел введены элемент задержки, с второй по четвертую группы элементов И, с первого по четвертый элементы ИЛИ, второй и третий ключи, элемент И, элемент И-НЕ, элемент НЕ, счетчик и триггер, первый выход блока синхронизации соединен с первыми входами входного элемента ИЛИ и первого элемента ИЛИ каждого блока анализа чисел, третий выход блока синхронизации соединен с управляющим входом третьего ключа каждого блока анализа чисел, четвертый выход блока синхронизации соединен с вторым входом .входнЪго элемента ИЛИ и с первым входом элемента И-НЕ каждого блока анализа чисел, выход входного элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль триггера, пятый выход блока синхронизации соединен с первым входом третьего элемента Ш1И первого блока анализа чисел и с первым входом четвертого элемента ИЛИ каждого, кроме первого, блока анализа чисел, выход регистра, выход первого ключа, выход компаратора, выход триггера и выходы элементов И третьей группы первого блока анализа чисел соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторыми входами элементов И первой группы, nepBbiM входом элемента неравнозначности, первым входом третьего элемента ИЛИ, первыми входами элементов ИЛИ второй группы второго блока анализа чисел, выход регистра, выход триггера и выходы элементов И четвертой группы второго блока анализа чисел соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, первым входом элемента И, информацион- кым входом счетчика первого блока . анализа чисел, выход регистра k-ro (,..,п-2) блока анализа чисел соединен с первыми входами элементо

15

20

92010(,

И второй группы последующего блока анализа чисел и с первыми входами элементов И третьей группы предыдущего блока анализа чисел, выход регистра второго блока анализа чисел соединен с первыми входами элементов И второй группы третьего блока анализа чисел, выход регистра (п- -1)-го блока анализа чисел соединен 10 с первыми входами элементов И третьей группы (п-2)-то блока анализа чисел, выход первого ключа, выход компараторар выход третьего элемента ИЛИ, выходы элементов И пятой группы k-ro блока анализа чисел соединены соответственно с вторыми входами элементов И второй группы, первым входом третьего элемента ИЛИ, первыми входами элементов ИЛИ второй группы последующего блока анализа чисел, выход триггера, выход элементов И четвертой группы j-ro (j 3,.,,5П-1) блока анализа чисел соединены соответственно с первым вхо- 25 дом элемента И и вторыми входами

элементов ИЛИ (j-l)-ro блока анализа чисел, выход регистра, выход триггера и выходы элементов И третьей группы п-го блока анализа чисел соединены с(ответственно с первыми входами элементов И третьей группы, первым входом элемента Р и вторыми входами элементов ИЛИ второй группы (п-1)го блока анализа чисел, выход регистра, выход первого ключа, выход компаратора, выход третьего элемента ИЛИ, выходы элементов И пятой группы (n-l)-ro блока анализа чисел соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторыми входами элементов И второй группы, вторыми входами элементов И второй группы, первым входом элемента неравнозначности, первым входом третьего элемента ИЛИ, информа-, ционным входом счетчика п-го блока анализа чисел, в первом блоке анализа чисел выход компаратора соединен с информационным входом второго ключа,, вторым входом элемента И-НЕ, выход первого ключа соединен с управляющим входом второго ключа-, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом раз- 55 решения сдвига регистра, вход установки в единичное состояние которого соединен с первым входом третьего эле- какта РШИ, входы элементов задержки группы соединены с выходами элемен30

35

40

45

50

71

тов ШШ периой группы, первые и вто рые входы которых соединены соответственно с выходами элементов И первой группы и второй группы, вторые входы которых соединены с вторым вхо дом первого элемента ИЛИ, с выходом третьего ключа и третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход второго ключа через эле- мент задержки соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в начальное состояние счетчика, инверсный выход последнего разряда ко торого соединен с входом установки Б ноль триггера, вход установки в единичное состояние которого соеди иен с выходом элемента И-НЕ, а выход

триггера соединен с входом разре- шения записи счетчика, с информационным входом третьего ключа и с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с информационным выходом счетчика, в i-м блоке анализа чисел выход компаратора соединен с информационным входом второго ключа, вторым входом элемента И- НЕ, выход первого ключа соединен с управляющим входом второго ключа, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вхо- дом разрешения сдвига регистра,вход установки в единичное состояние которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, вторые и третьи входы элементов ИЛИ первой груп- пы соединены соответственно с выходами элементов И второй группы и - с выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с вторым входом первого злемен та ИЛИ, с выходом третьего ключа и с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход элемента неравнозначности соединен с информа- ционным входом второго ключа, выход которого через элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в начальное сое- тояние счетчика, инверсный выход последнего разряда которого соединен с первым входом триггера, вход установки в единичное состояние которого

- 5 О

J5

25

20 35 4045505108

соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход триггера соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом разрешения записи счетчика, информационным входом третьего ключа и с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И пятой группы и через элемент НЕ с первыми входами элементов И четвертой группы, вторые входы элементов И четвертой и пятой групп соединены с выходом счетчика, информационный вход - которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, в п-м блоке анализа чисел выход компаратора соединен с информационным входом второго ключа и вторым входом элемента И-НЕ, выход первого ключа соединен с управляющим входом второго ключа, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с входом разрешения сдвига регистра, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, вторые входы элементов ИЛИ первой группы соединены с выходами элементов И второй группы, выход элемента неравнозначности соединен с информационным входом второго ключа, выход которого через элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в начальное состояние счетчика, инверсный выход последнего разряда которого соединен с первым входом триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход - с первым входом элемента И и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения записи счетчика, информационным входом третьего ключ-а и с вторым входом элемента И, выход которого через элемент НЕ соединен с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с информационным . выходом счетчика, счетный вход которого соединен с вьпсодом второго элемента ИЛИ, первый и третий входы которого соединены с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом третьего ключа соответственно, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход регистра ()/2-го блока анализа чисел является выходом устройства.

m

Редактор В.Петраш

Составитель В.Орлов Техред Л.Сердюкова

Заказ 273/49 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий И 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предкрия- -ие, г. Ужгород,.ул. Проектная, 4

Корректор Н,Король

Изобретение относится к области вычислительной техники и абтома- тики. и предназначено преимущественно для определения скользящей медианы при анализе случайных процессов в устройствах обработки цифро- вой информации, в цифровых измери- тельных приборах и других устройствах. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства в режиме определения скользящей медианы. Для этого в устройство для -определения медианы дополнительно введены элемент ИЛИ и (п-1)/2 блоков анализа чисел, а в блоки анализа чисел введены счетчик, триггер, логические элементы. Работа устройства синхронизируется блоком синхронизации и основана на последовательном сдвиге чисел в регистрах и упорядочении их значений. 1 ил. с