Устройство для сравнения чисел Советский патент 1987 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в специализированных вычислительных устройствах при обработке массивов данных.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности выполнения операции экстремальной фильтрации.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит счетчики 1 - 4, блок 5 памяти, регистры 6 и 7, блок 8 сравнения, генератор 9 импульсов, RS-триггер 10, D-триггер 11 элементы И 12 - 16, элементы ИЛИ 17- 19, элементы НЕ 20 и 21, элемент 22 задержки, одновибратор 23, вход 24 задания режима, вход 25 начальной установки, группы входов 26 задания длины массива и 27 длины апертуры, вход 28 запуска, группу информационных выходов 29, выход 30 синхронизации и выход 31 окончания работы.

Устройство работает следующим образом.

Операция экстремальной фильтрации (для определенности - максимальная фильтрация) определяется следующим образом.

Пусть дан вектор А (а,а, a,j, . . . ,а) из гп чисел, причем а ...а(п-1)/2 а ...(п-1)/2 О, где п - длина апертуры. Тогда результирующий вектор В определяется

.Ь; макс . а , ,а

1 + 2

i + n-i

где i 1,2,... ,m-n+1i

Операция экстремальной фильтрации выполняется следующим образом. Для каждого элемента массива определяется наибольшее (или наименьшее) значение в зависимости от режима работы в окрестности, заданной дли- ной апертуры. Экстремальное значение выдается на выход устройства. Производится сдвиг апертуры на один элемент и определяется следующее экстремальное значение и т.д.

В исходном состоянии в блоке 5 памяти записан обрабатываемый массив причем в начале и конне массива записаны максимальные или минимальные

значения в зависимости от режима работы, количество которых (в начале и

равно

Г 1

- 2 J .

где п

длина

5

0

5

0

5

0

5

0

5

апертуры, нечетное число. Это необходимо для того, чтобы исключить краевые эффекты при выполнении экстремальной фильтрации.

Устройство работает следующим образом.

При наличии на входе 24 задания режима работы логической единицы устройство выполняет максимальную фильтрацию. Сигнал с входа 24 поступает на управляющий в ход блока 8 сравнения и на его выходе устанавливается единичный сигнал, если число на первой группе входов (выходы регистра б) не больше, чем число на второй группе входов.

При логическом нуле на входе 24 выполняется минимальная фильтрация, и на выходе блока 8 сравнения устанавливается единичный сигнал, если число на первой группе информационных входов не меньше числа на второй группе входов.

При выполнении максимальной фильтрации по сигналу с входа 25 начальной установки регистр 6, счетчик 1 начального адреса, счетчик 2 текущего адреса и триггеры 10 и 11 устанавливаются в нулевое состояние, в счетчик 3 по входу 26 записьгоается дли- .на обрабатываемого массива, а в регистр 7 по входу 27-длина апертуры.

Сигнал Пуск, поступающий по входу 28 через элемент ИЛИ 19, поступает на вход разрешения записи счетчика 4. Производится запись длины апертуры из регистра 7 в счетчик 4. Кроме того, сигнал с выхода элемента ИЛИ 19 поступает на S-вход триггера 10 и устанавливает его в единичное состояние. По переднему фронту импульса с генератора 9 устанавливается в единичное состояние D-триггер 11, на D-ВХОД которого поступает логическая единица с RS-триггера 10. Единичное состояние триггера 11 разрешает прохождение тй-ктовых импульсов через элемент И 12.

Число, считываемое из ячейки блока 5 памяти по адресу, задаваемому счетчиком 2, сравнивается с по- мош;ью блока 8 сравнения с числом, хранящимся в регистре 6. сли число.

считанное из блока памяти, больше числа, хранящегося в регистре 6, на выходе блока 8 сравнения формируетс единичный сигнал, который разрешает прохождение тактового импульса через элементы И 12 на вход разрешения записи регистра 6, и это число заносится в последний, в противном случае в регистре 6 остается прежнее число. Кроме того, тактовый импульс поступает на суммирующий вход счетчика 2 и из блока 5 памяти счи- тьшается следующее число, В счетчике 4 по тактовому импульсу вычитается единица.

В следующем такте число, считанное из блока 5 памяти, сравнивается с числом, хранящимся в регистре 6, и большее число оказьшается в последнем. За п тактов (п - длина апертуры в регистр 6 выбирается наиболь шее число, а счетчик 4 обнуляется. -На выходе заема счетчика 4 появляется сигнал, который поступает на выход 30 синхронизации устройства, сообщая., что в регистре 6 и на информационных выходах 29 устройства находится искомое bj. По этому сигналу также вычитается единица из счетчика 3 дпины массива, и прибавляется единица в счетчике 1 начального адреса.

Кроме того, сигнал проходит через элемент ИЛИ 18 и сбрасьшает триггеры 10 и П. Нулевое состояние триггера 11 запрещает прохождение такто- вь)к импульсов через элемент И 12. Сигнал с выхода счетчика 4 после задержки элементом 22 на время, необходимое для съема результата с выходов 29 устройства, поступает на вход одновибратора 23, который формирует импульс. По этому сигналу производится установка регистра 6, начальный адрес, увеличенный на единицу, переписывается в счетчик 2. Этот импульс поступает также на: элемент И 14, на второй вход которого подается единичный сигнал с инвертора 21, так как на выходе заема счетчика 3 нулевой сигнал. Импульс проходит через элементы И 14 и ИЛИ 19, и производится запуск следующего цикла поиска ,v, аналогичного первому циклу.

В каждом последующем цикле определяется следующее наибольшее число среди элементов массива, количество которых задается длиной апертуры, а

395474

начальный адрес в блоке памяти увеличивается на единицу. За m циклов (где m - количество чисел в массиве, записанное в счетчике 3 в начале работы) счетчик 3 обнуляется, и сигнал с его выхода заема после инвертирования элементом НЕ 21 поступает на вход элемента И 14 и запрещает перезапуск

10 устройства на следующий цикл. Сигнал с выхода счетчика 3 поступает на выход 31 окончания операции, сообщая о завершении операции.

Операция минимальной фильтрации

15 выполняется аналогично.

Устройство может вьшолнять также операцию нахождения максимального минимального) числа в массиве. Длина апертуры при этом полагается рав20 ной длине массива.

Формула изобретения

Устройство для сравнения чисел, 25 .содержащее первый регистр, блок сравнения, первьй счетчик, генератор импульсов и первый элемент И, причем выходы разрядов первого регистра являются выходами экстремального чис- 30 ла устройства и соединены с первой группой входов блока сравнения, выход которого соединен с первым входом перв ого элемента И, выход которого соединен с входом разрешения запи- ц си первого регистра, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расшире- . НИН функциональных возможностей за счет обеспечения возможности выполнения операции экстремальной фильт- 40 рации, в него введены блок памяти,

второй регистр, три счетчика, RS-триг- гер,0-триггер, четыре элемента И, тр-и элемента ИЛИ, два элемента НЕ, элемент задержки и одновибратор, при- 4g чем вход начальной установки устройства соединен с входами установки в нулевое состояние первого и второго счетчиков, разрешения записи третьего счетчика и второго регистра gQ и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с R-входами RS- и D-триггеров, прямые выходы которых соединены соответственно с D-входом gg 0-триггера и первым входом второго элемента И, вькод генератора импульсов соединен с С-входом D-триггера и вторым.входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым

51

входом первого элемента И, суммирую- дим входом второго счетчика и вычитающим входом четвертого счетчика, выход заема которого является выходом синхронизации устройства и соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, суммирующим входом первого счетчика, вычитающим входом третьего счетчика и через элемент эадержки - с входом одновибратора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, входом разрешения записи второго счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход ко- торого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами установки в нулевое и единичное состояние первого регист- ра, вход задания режима устройства соединен с управляющим входом блока сравнения, вторым входом четвертого элемента И и через первый элемент НЕ с вторым входом пятого элемента И входы задания длины апертуры и задания длины массива устройства соедине2 15

ны соответственно с информационными входами второго регистра и третьего счетчика, выход заема третьего счетчика является выходом окончания работы устройства и через второй элемент НЕ соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И.ПИ, выход которого соединен с S-входом RS-триггера и входом разрешения записи четвертого счетчика, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов второго регистра, выходы разрядов первого счетчика соединены с соответствующими информационными входами второго счетчика, выходы разрядов которого соединены с адресными входами блока памяти, информационные выходы которого соединены с информационньми входами первого регистра и второй группой входов бло ка сравнения , вход запуска устройства соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ.

6 2 28

J/

Составитель В.Горохов Редактор И,Горная Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 4222/38 Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности выполнения операции экстремальной фильтрации. Операция максимальной фильтрации определяется как нахождение вектора В такого, что Ь: макс {а; ,а;, ,. . ,а;,„., ,где I 1,2... ,m-n+l , А а, 2 а. - исходный, вектор длиной m,n - ,длина апертуры.Устройство содержит блок памяти, регистры,счетчики,блок сравнения,триггеры,генератор импульсов и элементы И,ИЛИ,НЕ.В блоке памяти хранится исходный массив чисел. С помощью блока сравнения определяется максимальное из п первых чисел массива. Затем начальный адрес массива, хранящийся в счетчике, увеличивается на единицу и производится поиск максимального из п чисел, начиная с второго и т.д. I ил. (Л со со со ел 4