Устройство для определения максимальной разности Советский патент 1979 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах контроля и обработки информации для сравнения двоичных чисел и определения наибольшей разности между числами. Известно устройство для сравнения следующих друг за другом двоичных чисел; содержащее регистры, схемы сравнения, элементы И, ИЛИ, триггеры IJ. Недостатком этого устройства является его сложность Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения максимальной разности (2), содержащее генератор импульсов, счетчики, регистр, триггеры, элементы И, ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен со входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго узлов анализа, выходы которых подключены ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом третьего счетчика. Недостаток этого устройства заключается в его сложности, связанной с наличием в нем схем сравнения выходных плеч каждого разряда ДВОИЧНЫХ счетчиков в блоках определения максимальной раз ;ости. Целью нзобретеннп является упрпщение устройства. Поставленная цель достигается тем, что D устройстве входная шина соединена со вторым входом первого счетчика и со входом регистра, выходы которого подключены ко входам второго счетчика, выход которого соединен с первыми входами первого и второго э.аементов И, выходы которых подключеии к первому входу второго элемента ИЛИ и к счетному входу первого триггера соответственно, выход первого счетчика соединен со вторым входом первого элемента И и с первым входом третьего элемента И. выход которого подключен к счетному 1зходу второго триггера, а второй вход - к первому выходу первого триггера, второй пы ход которого соединен со вторым входом первого узла анализа, а второй вход второго элемента И подключен к первому выходу второго триггера, второй выход которигс) соединен со вторым входом второго узла анализа, выход второго элемент;) ИЛИ подключен к первому входу третьего триггера,

второй вход которого, третьи входы узло анализа и входи установки в единичное состояние первого и второго триггеров соединены с первой управляющей шиной, третьи выходы первого и второго триггеров подклю чены ко второму н третьему входам второго элемента ИЛИ, выход третьего триггера соединен со входом управления генератора импульсов, выход которого подключен к третьим входам узлов анализа, четвертый и пятый входы узлов анализа соединены с ервой н второй управляющими шинами, а так же тем, что в устройстве каждый из узлов анализа содержит счетчики, триггеры, элементы И, ИЛИ, причем первый вход каждого узла анализа соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, первые выходы которых гюдключены к первым входам второго и третьего элементов И соответственно, выход второго элемента И соединен со входом первого .счетчика, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с ГЕервым входом элемента ИЛИ, выход которого ко второму входу первого триггера, второй выход которого сЬедннен с первым входом четвертого элемента И, -выход которого слу жит выходом блока анализа и подключен ко входу второго счетчика, второй вход каждого узла анализа соединен со вторыми входами первого, второго н четвертого элементов И, третий вход каждого узла анализа соединен со вторым входом второго тригге,ра, четвертый вход каждого узла анализа подключен к третьим входам второго и четвертого элементов И, пятый вход каждого узла анализа соединен со вторым входом элемента ИЛИ и со входами установки в нулевое состояние счетчиков.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит генератор импульсов , триггер 2, элемент ИЛИ 3, регистр 4, счетчики 5, 6, элементы И 7, 8, 9, триггеры 0, И, узлы анализа 12, 13, каждый нз которых состоит из счетчиков 14, 15, элемента ИЛИ 16, элементов И 17, 18, 19, 20, триггеров 21, 22, элемент ИЛИ 23, счетчик 24, информационную шину 25, управляющие шины 26, 27.

Устройство работает следующим образом; Одиночный импульс, приходящий по управляющей шине 27 с периодом определения максимальной разности чисел, обнуляет счетчики 14 и 15 узлов анализа 12, 13, счетчики 24, а триггеры 2 узлов анализа 12, 13 установятся в положение, при котором элементы И 18 оказываются открытыми, а элементы И 19 - закрытыми.

Первое число, поступающее по информационной шине 25, записывается в регистр 4, а также в счетчик 6. Число в регистре 4 остается записанным в течение всего периода определения наиболыией разности .чисел. Перед приходом второго числа счетчики 5 и 6 обнуляются и в счетчик 6 записывается второе число. Однс временно из регистра 4 в счетчик 5 пгфезаписывается первое число.

Пусть определяется максимальная разность следующих один за другим пятерки чисел А, В, С, 1, Е, связанных между собой следующими соотношениями: А Е, . В результате вьтолне11ия операции в счетчиках 14, 24 должна заф.чксироваться разность между числа.чи А и D, а в-счетчике 15 - дополнение этой разности до числа 2, т.е. (А-D).

После того, как числа А и В оказываются записанны.ми в счетчиках 5 и 6, с управляющей шины 26 поступает импульс «начало сравнения, который устанавливает триггеры 10 и 11 в полол епие, при котором элементы И 8 и 9 оказываются открытыми по входам, которые связаны с триггерами 10 и И, а элементы И 20, 19, 18 - закрытыми. Одновременно с этим импульс «начала сравнения перебрасывает триггер , в результате чего начинают поступать импульсы с выхода генератора импульсов 1. Эти импульсы проходят на счетчики 5 и 6. Поскольку в счетчике 5 записано число, которое больше числа, записанного в счетчике 6, на его выходе первы.м появится импульс переполнений, который, пройдя через элемент И 8, установит триггер 10 в противоположное состояние, в результате чего элемент И 9 оказывается закрытым, а элемент И 20 открытым для прохождения через них имггульса переполнения с выхода счетчика 6. Кроме того, открыты.м оказывается . элемент И 18, в результате чего на вход счетчиков 14 и 24 поступают импульсы с выхода генератора импульсов до момента прихода на вход триггера 21 импульса переполнения с выхода счетчика 6 вследствие чего количество импульсов, поступающее на вход счетчиков 14 и 24 определяется числом импульсов, которое укладывается в аромежутке между первым импульсом переноса с выхода счетчика 5 и импульсом переполнения с выхода счетчика 6, т. е. разностью между числом импульсов. Таким образом, в счетчиках 14 и 24 оказывается записанной разность между числами А и В. После прихода импульса переноса со счетчика 6 произойдет переброс триггера 21 и импульсы с выхода генератора импульсов начнут поступать на вход счетчика 5 до момента появления второго импульса переполнения с выхода счетчика 5. Этот импульс установит триггер 10 в исходное состояние, при этом на его импульсном выходе появится импу.яьс, который возвратит триггер 2 в первоначальное состояние, запрещая тем самым импульсы с выхода генератора импульсов 1. Следовательно в счетчике 15 оказывается записанным дополнение разности сравниваемых чисел А и В до величины 2

После первого цикла сравнения все триггеры вернулис) в исходное состояние за исключением триггеров 21 и 22, которые оказались в противоположном состоянии.

Перед приходом третьего числа С обнуляются счетчики 5 и 6, затем число С записывается в счетчик 6 и одновременно перезаписывается в счетчик 5 первое число А. После чего по управляющей шине 26 проходит импульс «начало сравнения, который подтверждает состояние триггеров 10 и II, перебрасывает триггеры 2 и 22, и начинается процесс сравнения.

Импульс переполнения с выхода счетчика 5, который опять появится раньше импульса переполнения с выхода счетчика 6, поскольку , проходит через элемент И 8, устанавливает триггер 0 в противоположное состояние, закрывая элемент И 9 от прохожде ия через него на триггер 1 импульсов переноса с выхода счетчика 6 п, открывая по связанным с триггером 10 входам элементы И 18 и 19. Поскол эку триггер 2i остался в состоянии противоположном первоначальному, импульсы с генератора импульсов i начинают поступать на вход счетчика 15 через элемент И 19. Импульс переполнения с выхода счетчи.ка 15 появится после того, как на его вход гфидет количество импульсов, равное А-В. Поскольку число , то и, следовательно, импульс переноса с выхода счетчика 6 придет на вход триггера 22 до момента появления импульса переполнения с выхода счетчика 15. Этот импульс перебросит триггер 22 и запретит прохо.ждение импульса переноса с выхода счетчика i5 на вход триггера 21. В результате этого в данный цикл сравнения числа С триггер 2i не изменит своего состояния и на вход счетчика 15 пройдет 2 импульсов, определяемое только длятепьностью строба с выхода «б триггера П, т. е. импульсов. Вследствие этого, после данного цикла сравнения в счетчиках 14 и 24 окажется по-прежнему записанной разность между числами А н В, а в счетчике 5 2 -(А-В) - дополненне разности А-В до числа 2.... С приходом четвертого числа до момента появления импульса переполнения с выхода счетчика б работа устройства полностью аналогична рассмотренному случаю сравнения чисел А и С. Импульс переполнения с выхода счетчика 15, который появится после поступления на его вход А-В импульсов, опережает импульс переполнения с выхода счетчика 6, который появится после поступления на его вход А-D импульсов, отсчитывая с момента появления импульса переноса с выхода счетчика 5. Вследствие этого импульс переноса с выхода счетчика 15 пройдет через элемент И 17, ИЛИ Ш и перебросит триггер 21, в результате чего

импульсы пост ..пать к; вход счетчиков 14 и 24 н рекращают поступать на вход счетчи.ка 15, который остался в ну.евом cocTOHHiiH. Иг,тг ульсы из в.чод счетчиков 14 и 24 будут поступать до момента импульса переноса с выхода счетчика 6, который установит триггер 21 в прежнее состояние, после чего 1Л пульсы будут поступать на вход счетчика 15 до появления второго импульса переполнения с выхода счетчика 5. В счетчике 15 зафиксируется число 2 - (А-D). Поскольку в счетчиках 14 н 24 в результате предыдущих циклов сравнения было загп-сано число равное А-В, приход на их вход (В - D) импульсов запишет в них -число (А-В) + 4- (В-D) А-D. Поскольку счетчик 15 перед приходом lia его вход 2 - {А-D) пмпульеов находнлся в улевом состоянии, то в нем окажется .записанным число 2 - -iA-D).

Теперь рассмотрим случай, когда на вход приходит пятое число Е А. В этом случае импульс з переноса с выходов счетчиков 5 и 6 появятся одновре.меино, на выходе-элемента И 7 появится импульс, который, пройДя через элемент ИЛИ 3. установит триггер 2 в исход юе положение, прекращая тем самым ЦИК.Л срявнсния, и в счетчиках 4, 24 и 15 останутся зaпнcaнi ь мн числа ) и 2 - (А-D) соотЕ етственно.

Таким образом, в результате определения максимальней .и между первым и следующим за пнм числами в счетчике 14 узла анализа 12 оказывается записанным числом равное .максч.мально ; положительной разности, в счетч -;г ;е 14 узла анализа 13число равное максимальюй отрицательной разности, а в счетчике 24-число равное разности между паибольшим и наг меггьши.ч ИЗ сравниваемых .исе.п.

Использование изобретения позволяет упростить устройство, так как в нем отсутствуют схемы сравнения.

Формула изобретения

1. Устройство для определения максимальной разности, содержащее генератор импульсов, счетчнк.н, регистр, триггеры, элементы И, ИЛИ, причем выход генератора импульсов соединен со входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с первым; Г4ходами первого и второго узлов анализа, выходы которых подключены ко входам первого э.1емента ИЛИ, выход которого соеднгген со входом третьего счетчика, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в нем входная щнна устройства соел1инена со вторым входом первого счетчика и со- входом регистра, выходы которого подключены ко входам второго счетчика, выход которого соединен с первыми входами первого и второгс э.и ментов И,

выходы которых подключены к первому входу второго элемента ИЛИ и к счетному входу первого триггера соответственно, выход первого счетчика соединен со вторым входом первого элемента И и с первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго триггера, а второй вход - к первому выходу первого триггера, второй выход которого соединен со вторым входом первого узла анализа, а второй вход второго элемента И подключен к первому выходу второго триггера, второй выход которого соединен со вторым входом второго узла анализа, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего триггера, второй вход которого, третьи входы узлов анализа и входы установки в единичное состояние первого и второго триггеров соединены с первой управляющей шиной, третьи выходы первого и второго триггеров подключены ко второму и третьему входам второго элемента. ИЛИ, выход третьего триггера соединен со входом управления генератора импульсов, выход которого подключен к третьим входам узлов анализа, четвертый и пятый входы узлов анализа соединены с первой и второй управляющими шинами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем каждый из узлов анализа содержит счетчики, триггеры, элементы И, ИЛИ, причем первый вход каждого

узла анализа соедиион с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, первые выходы которых полключены к первым входам второго и третьего элементов И сскзтветственно, выход второго элемента И соединен со входом первого счетчика, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу первого триггера, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого служит выходом блока анализа и подключен ко

входу второго счетчика, второй вход каждого узла анализа соединен со вторыми входами первого, второго и четвертого элементов И, третий вход каждого узла а.налиаа соединен со вторым входом вторгяО триггера, четвертый вход каждого узла анализа подключен к третьим входам второго и четвертого элементов И, пятый вход каждого узла анализа соединен со вторым входом элемента ИЛИ и со входарди установки в нулевое состояние счетчиков.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 256363, кл. G 06 F 7/04, 30.05.6

2.Авторское свидетельство СССР № 395883 кл. G 06 F 7/02, 23,04.69.

27