Устройство для определения экстремальных чисел Советский патент 1991 года по МПК G06F7/04 

05 4 ГчЭ

4 ОЭ СО

J1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационных вычислительных системах.

Цель изобретения - расширение фунциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности определения экстремальных чисел с учетом их абсолютных величин и знака.

На фиг о 1 представлена функциональная схема устройства, для определения экстремальных чисел; на фиг.2 временная диаграмма формирования сигналов записи экстремальных чисел в первый и второй регистры; на фиг.З - функциональная схема блока записи.

Устройство для определения экстремальных чисел содержит блок 1 сравнения, первый 2 и второй 3 регистры, коммутатор 4, мультиплексор 5, блок

6 записи, Т-триггер 7, элементы ИС- КЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 8, И 9 и НЕ 10, информационные входы 11.1-11.ti устройства, тактовый вход 12 устройства и выходы максимального 13.1-13.п и минимального 14.1-140п чисел.

Блок 6 записи содержит Т-триггер 15, первый 16, второй М и третий 18 элементы И, первый 19 и второй 20 элементы ИЛИ, элемент НЕ 21, информационный, вход 22, рход 23 запрета, адресный вход 24 и первый 25 и второй 26 выходы.

Устройство для определения экстремальных чисел работает следующим образом.

Перед началом работы на установочный вход триггера 15 блока 6 записи поступает импульс, по которому триггер 15-устанавливается в исходное состояние (цепь установки не показана) о Состояние регистров 2 и 3 и триггера 7 на момент начала работы устройства безразлично Для определенности будем считать, что триггер и регистры 3 и 2 находятся в исходном состоянии.

В начальный момент времени первый тактовый импульс на входе 12 устройства, совпадающий с поступлением первого числа на информационные входы устройства 11.1-11„п, поступает на информационный вход 22 блока 6 записио Так как триггер 15 находится в исходном состоянии, нулевым сигналом с его прямого выхода закрыты эле менты И 16 и 18, вследствие чего блок не реагирует на управляющие

5

0

5

сигналы по входу 23 запрета и адресному входу 24„

Единичный сигнал с инверсного выхода триггера 15 разрешает прохождение сигнала с информационного входа 22 блока записи через элемент И 17 и элементы ИЛИ 19 и 20 на оба выхода блока записи, Этот же сигнал с выхода элемента И 17 поступает на Свход триггера 15, который по заднему Лронту этого импульса устанавливается в единицу, блокируя прохождение последующих импульсов с информационного входа 22 блока через элемент И 17 и элементы ИЛИ 19 и 20 на первый 25 и второй 26 выходы блока и разрешая прохождение последующих импульсов с входа 22 через элемент И 16 или 18 под управлением сигналов на входах 23 и 24 на один из выходов 25 блока записи

Таким образом, первый тактовый импульс на входе 12 устройства вызывает появление импульсов на обоих выходах блока записи, которые поступают на С-входы регистров 2 и 3 соответственно и записывают в них одновременно первое число из числовой последовательности, поступающее на входы 11.1-11.11 устройства. Первый тактовый импульс с входа 12 устройства поступает, кроме блока 6 записи, на второй вход элемента И 9. Прохождение этого импульса через элемент И 9 на С-вход триггера 7 определяется сигналом с выхода мультиплексора 5,поступающим через элемент НЕ 10 на первый вход элемента И 9.При наличии , нулевого сигнала на выходе мультиплексора 5 триггер по переднему фронту сигнала, поступающего на его С-вход, изменяет свое состояние на противоположное, а если сигнал на выходе мультиплексора 5 5 - единичный, то сигнал с элемента НЕ 10 блокирует элемент И 9 и триггер

7не меняет своего состояния. Значение сигнала на выходе мультиплексора 5 зависит от абсолютной величины и знака первого числа.

Допустим, что число, поступившее в пелвом такте работы, - положительное.

8этом случае, так как регистры 2 и 3 находятся в исходном состоянии, триггер 7 не изменяет своего состояния

по первому тактовому импульсу. Триггер 7 находится в исходном состоянии, и нулевым сигналом с его выхода открыт первый канал коммутатора 4. С выхо0

5

0

0

5

дов коммутатора 4 модуль числа,

ходящегося в регистре 2, поступает на вторую группу входов блока 1 сравнения. Этот же сигнал с выхода триггера 7 поступает на адресный вход блока 6 записи, подготавливая к открытию его первый канал, и на адресный вход A3 мультиплексора 50

Дальнейшая работа устройства зависит от знака и модуля числа, поступа щего на информационные входы 11.1- 11„п устройства Открывание соответствующего канала мультиплексора 5 и появление на его выходе единичного или нулевого сигнала зависят от

знака числа на информационном входе 11 „ 1 устройства, поступающего на его второй адресный вход;

результата сравнения знака числа на входе 11.1 устройства со знаком числа, находящегося в регистре 2 или 3, на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 (первые разряды регистров 2 и 3 являются знаковыми, причем положительному числу соответствует ноль в знакр- вом разряде, отрицательному - единица) , поступающего на адресный вход А 1 мультиплексора 5;

состояния триггера 7, определяющего сигнал на адресном входе A3 мультиплексора 5, т„е. определяющего какое число (максимальное или минимальное) предстоит записать;

результата сравнения модуля числа на информационных входах 11.2-ll.n устройства, поступающего на первую группу входов блока 1 сравнения, с модулем числа, поступающего на вторую группу входов этого блока с выхода коммутатора 40

Значения сигналов на выходе мультиплексора 5 в зависимости от перечисленных условий приведены L таблице

Как видно из таблицы, единичный сигнал на выходе мультиплексора 5 при определении наибольшего числа (триггер 7 находится в состоянии нуля) появляется в следующих случаях:

число на входе устройства больше числа в регистре 2 по модулю и оба числа положительные;

число на входе устройства положительное, а число в регистре 2 отрицательное;

число на входе устройства меньше числа в регистре 2 по модулю и оба числа отрицательные.

42463

10

15

20

25

При определении наименьшего числа (триггер 7 находится в состоянии единицы) единичный сигнал появляется на выходе мультиплексора 5, если

число на входе устройства меньше числа в регистре 3 по модулю и оба числа положительные;

число на входе устройства отрицательное, а число в регистре 3 положительное;

число на входе устройства больше числа в регистре 3 по модулю и оба числа отрицательные

Следовательно, схема анализа чисел, включающая блок 1 сравнения, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и мультиплексор 5, обеспечивает выявление наибольшего и наименьшего из чисел, поступивших на вход устройствами находящихся в регистрах 2 и 3 соответственно, при любых знаках анализируемых чисел.

Наличию экстремального числа соответствует появление единичного сигнала на выходе мультиплексора 50

Пусть число, поступившее на ин- формационные входы 11.1-11.П устройное. Тогда за время от момента подачи на входы 11.1-11.П числа до переднего фронта второго тактового импульса на тактовом входе 12 устройства на выходе мультиплексора 5 в соответствии с п. 8 таблицы устанав- 5 ливается нулевой сигнал, который поступает на вход запрета блока 6 записи и блокирует его работу, а также через элемент НЕ 10 разблокирует элемент И 9. Второй тактовый импульс поступает на второй вход элемента И 9, а с выхода этого элемента- на тактовый вход триггера 7. По переднему фронту этого импульса триггер 7 переключается в единичное состояние Единичным сигналом с выхода триггера 7 у коммутатора 4 открывается второй канал и на вторую группу входов блока сравнения поступает модуль первого числа из регистра 3, блок 6 записи подготавливается к открытию второго канала и на адресном входе A3 мультиплексора 5 также устанавливается единица. Так как число на входе устройства отрицательное, а число, находящееся в регистре 3, положительное, то в соответствии сп„ 16 таблицы на выходе мультиплексора 5 с некоторой задерж0

0

5

0

5

кон на время срабатывания элементов устанавливается единичный сигнал до окончания второго тактового импульса на входе 12 устройства.

Единичный сигнал с выхода мультиплексора 5 через элемент НЕ 10 блокирует элемент И 9 и прекращает поступление импульса на тактовый вход триггера 7t Этот же сигнал, поступая на вход запрета блока 6 записи,разрешает прохождение тактового импульса с входа 12 устройства через информационный вход блока 6 записи на его выход второго канала и на тактовый вход регистра 3. По заднему фронту импульса на тактовом входе регистра 3 второе число переписывается в него и поступает через открытый второй канал коммутатора 4 на вторую группу входов блока 1 сравнения Так как знаки и модули чисел, находящихся на входе 11.1-11.ri устройства и в регистре 3, становятся равными, на выходе мультиплексора 5 в соответствии сп. 13 таблицы устанавливается нулевой сигнал

Пусть в третьем такте работы на входы 11.1-11.и поступает положительное число, большее, чем число, поступившее в первом такте работы. Так как во втором такте работы триггер 7 остался в единичном состоянии, то на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 поступает единица из пер- |Вого разряда регистра 3, а на первый - ноль с входа 11.1, т„е. число на входе заведомо больше числа в регистре 3, и в соответствии с п.13 таблицы на выходе мультиплексора 5, аналогично описанному, до прихода третьего тактового импульса устанавливается нулевой сигнал и разрешает прохождение третьего тактового импульса на тактовый вход триггера 7 через элемент И 9. По переднему фронту этого импульса триггер 7 устанавливается в нулевое состояние и вследствие этого на вторую группу входов блока 1 сравнения поступает модуль числа из регистра 2, а на второй вхо элемента ИС ПЮЧДЮЩЕЕ ИЛИ - ноль - знак этого числа. Так как число на рходе устройства положительное, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ появляется нулевой сигнал, а на выходе мультиплексора 5 в соответствии с п, 3 таблицы - единичный. Вследствие того, что модуль числа

5

5

,.

на втором входе блока 1 сравнения больше, чем на первом, на выходе этого блока сравнения формируется единичный сигнал, который через открытый первый канал мультиплексора 5 проходит на его выход и снимает блокировку с входа запрета блока 6 записи. Импульс с тактового входа 12 устройства проходит через открытый первый канал блока 6 записи и своим задним фронтом записывает в регистр 2 число, поступившее в третьем такте работы.

Пусть в четвертом такте поступает на входы 11.1-11оП устройства положительное число, большее числа, поступившего в третьем такте0 Тогда, так как триггер 7 остался в нулевом Q состоянии в предыдущем такте работы, после появления числа на входах 11.1- 11.п в соответствии с п. 3 таблицы на выходе мультиплексора 5 устанавливается единица и блокирует поступление тактового сигнала на вход триггера 7, который не изменяет своего состояния в данном такте работы Тактовый импульс поступает через открытый первый канал блока 6 записи на тактовый вход регистра 2, и по его заднему фронту в регистр 2 записывается новое число.

0

,.

5

0

5

5

При совпадении состояния триггера 7, определяющего режим выбора экстремального числа (нулевое состояние - выбор максимального числа, единичное - выбор минимального числа), с поступлением на входы 11„1-11.п устройства соответствующего экстре- .мального числа(как описано на приме- ре работы устройства в четвертом такте) переключения триггера 7 в (противоположное состояние не происходит, так как, если поступившее число оказалось, например, максимальным, анализировать это число на предмет выявления минимального числа нет необходимости„

Временная диаграмма сигналов на информационных входах 11.I-11,п и тактовом входе 12 устройства, а также на выходах мультиплексоров 5, блока 6 записи, триггера 7 и элементов И 9 и ИЛИ 10 при работе во втором, третьем и четвертом тактах приведена на фиг„ 2,

Дальнейшая работа устройства аналогична описанной выше.

Таким образом, устройство для определения экстремальных чисел позволяет определять одновременно максимальное и минимальное числа из после довательно поступающих на вход устройства чисел с учетом их знака.

Кроме того, устройство обеспечивает возможность определения экстремальных чисел по модулю. Для этого необходимо на вход 11.1 знака устройства подать в течение цикла работы постоянный уровень нуля, либо единицы. В первом случае в регистре 2 будет выделяться максимальное, а в регистре 3 - минимальное по модулю число, во втором случае - наоборот.

Формула изобретени

1 Устройство для определения экстремальных чисел, содержащее два регистра, коммутатор, блок сравнения и триггер, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, информационные выходы которого подключены к входам первой группы блока сравнения,, входы второй группы которого соединены с информационными входами первого и второго регистров, выходы разрядов которых соединены соответственно с информационными входами первой и второй групп коммутатора и являются соответственно выходами максимального и минимального числа устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения экстремальных чисел с учетом их абсолютной величины и знака, в него введены мультиплексор, блок записи, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, элемент НЕ, причем информационные входы первого регистра являются входами числа устрой- ства, вход знака числа устройства подключен к входам знака первого и второго регистров, первому управляющему входу мультиплексора и первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вто- рой вход которого соединен со знаковым выходом коммутатора, а выход - с вторым управляющим входом мультиплексора, третий управляющий вход которого подключен к выходу триггера и адресному вхолу блока записи, вход запрета которого соединен с выходом мультиплексора и через элемент НЕ с первым входом элемента I, выход которого соединен со счетным входом триггера, а второй вход является тактовым входом устройства и соединен с информационным входом блока записи, первый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовыми входами первого и второго регистров, выход Больше блока сравнения соединен с первым и вторым информационными входами мультиплексора, третий и четвертый информационные входы которого соединены с выходом Меньше блока сравнения, входы логического нуля и логической единицы устройства соединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьь ым информационными входами мультиплексора.

2 о Устройство по По 1, отли.- чающееся тем, что блок записи содержит триггер, с первого по третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и элемент НЕ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов И соединены между собой и подключены к информационному входу блока, второй вход первого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к входу запрета блока, третий вход тре- тъего элемента II подключен к адрес-1 ному входу блока и через элемент НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, прямой выход триггера соединен с четвертыми входами первого и третьего элементов И, а инверсный выход триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом триггера и с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы первого и третьего элементов И соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока записи

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационных вычислительных системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения экстремальных чисел с учетом их абсолютной величины и знака Устройство содержит блок 1 сравнения, регистры 2 и 3, коммутатор 4, мультиплексор 5, блок 6 записи, триггер 7 и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, И 9, НЕ 10. Устройство определяет одновременно максимальное и минимальное числа из последовательно поступающих на вход устройства чисел с учетом их знака. Кроме того, устройство обеспечивает возможность определения экстремальных чисел по модулю. 1 з„п„ ф-лы, 3 ил. с SB