Устройство для группового сравнения двоичных чисел Советский патент 1979 года по МПК G06F7/04 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах дискретного управления и ЭВМ.

Известны устройства группового сравнения чисел, состоящие из регистров-счетчиков сравниваемых чисел с вычитающим информационным входом, входным клапаном и выходным элементом ИЛИ - фиксатором обращения в иуль содержимого регистров сравниваемых чисел, регистров-счетчиков результатов сравнения с суммирующим информационным входом, генератора счетных импульсов с выходным клапаном и элементом задержки, элемента ИЛИ - фиксатора обращения в нуль содержимого всех регистров, поразрядные узлы стирания содержимого одноименных разрядов всех регистров при их равенстве 1, 2.

Устройство 1 позволяет определить все три результата сравнения, использует последовательное вычитание единиц одновременно из всех чисел, при этом в счетчике наимеиьщего числа подсчитываются единицы до обнуления одного из регистров, в счетчике наибольщего числа - до обнуления всех регистров и в счетчике максимальной разности - от момента первого обнуления до последнего. Однако быстродействие такого устройства невысокое.

Устройство для определения максимальной разности 2 имеет повыщенное по сравнению с устройством быстродействие, но при этом функциональные возможности данного устройства сужены, а схемная реализация усложнена.

Наиболее близким к предложенному техническому рещению является устройство для группового сравнения двоичных чнсел 3, содержащее N счетчиков сравниваемых чисел, каждый из них состоит из «-разрядного регистра, инверсные выходы которого соединены с первыми входами т поразрядных элементов И, а прямые выходы через соответствующий элемент ИЛИ - с вторыми входами поразрядных элементов И, с первым входом входного элемента И и с одним из входов элемента ИЛИ обнаружения равенства нулю содержимого всех

счетчиков сравниваемых чисел, выходом подключенного к одному из входов задающего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора, а выход через элемент задержки-с вторым входом входного элемента И каждого из счетчиков сравниваемых чисел. Выходы поразрядных элементов И всех счетчиков сравниваемых чисел подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ поразрядного стирания, выход каждого из которых связан с

запрещающим входом элемента «Запрет поразрядного стирания, разрешающие входы этих элементов «Заирет соединены с выходом задающего элемента И, а их выходы - с входами установки в нулевое состояние триггеров регистров-счетчиков сравниваемых чисел соответствующих разрядов. Устройство включает в себя счетчик максимальной разности.

Недостатками этого устройства явлкю1ея невысокие функциональные возможности и сложность реализации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, в части обеспечения получения всех трех результатов сравнения, и иовыщение его быстродействия.

Это достигается тем, что устройство снабжено счетчиками наибольшего и наименьшего чисел, входными и поразрядными элементами И и «Запрет управления записью, узлом определения равенства нулю содержимого одного из счетчиков, содержащего N элементов «Запрет, запрещающие входы которых соединены с выходами элементов ИЛИ соответствующих счетчиков сравниваемых чисел, разрешающие входы - с прямыми выходами триггеров м.тадших разрядов тех же счетчиков сравииваемых чисел, а выходы - с входами общего элемента ИЛИ, выходом связанного с запрещающими и первыми входами входных и поразрядных элементов «Запрет п элементов И управления записью в счетчики наименьшего числа и максимальной разности. Разрешающие входы и вторые входы поразрядных элементов «Запрет и И управления записью соответственно подключены к выходам элементов «Запрет поразрядного стирания соответствующих разрядов, а их выходы - к входам установки в единичное состояние счетчика максимальной разности и наименьшего чиела соответственно, входами связанных с выходами входиых элементов «Запрет и И управления записью, другие входы которых соединены с выходом элемента задержки и с входом счетчика наибольшего числа, входы установки разрядов в нулевое состояние последнего иодключены к выходам поразрядных элементов «Запрет соответствующих разрядов.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содерл ит счетчики 1ь Ь, . . ., IN сравниваемых чисел, каждый из которых состоит из т-разрядного регистра, выполненного на триггерах; входные элементы И 2ь 22,..., 2л; элементы ИЛИ Зь 3,2,..., 3,, регистр-счетчик 4 максимальной разности с суммирующим информационным входом и входами управлепия триггерами разрядов; генератор 5 счетных нмпульсов; задающий элемент И 6; элементы задержки 7; элемент ИЛИ 8; поразрядные узлы 9ь 92,..., 9, стирания содержимого одноименных разрядов

всех регистров при их равенстве, состоящие из элементов ИЛИ iOi, Юг,..., ШтИ элементов «Запрет HI, Иг,--., 11т; регистр-счетчик

12наибольшего числа с суммирующим информационным входом и входами управления триггерами разрядов; регистр-счетчик

13иаимеиьшего числа с суммирующим информациопным входом и входами управления триггерами разрядов; входной 14 и иоразрядные 15i, 15г,-.., 15 узлы управлепия записью информации в регистры 4 и 13, выполненные каждый на элементе И 16, элементах И 17i, 17г,..., 17т, элементе «Запрет 18, элементах «Запрет 19i, IQj,.-.,

19m; иоразрядпые элементы И 20i,b 20i,2,--., 20i,m, 202,1,. .., 202,m,..., 20л-,т на каждый региетр сравннваемых чисел; узел 21 оиределения равенства содержимого одного из счетчиков сравниваемых чисел, состоящий из элементов «Запрет 22i, 222, -. .,

22л- и элемента ИЛИ 23.

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии на счетчиках li,

Ь,--., IN записаны сравниваемые числа,

причем при нулевом состоянии триггеров регистров единичный сигнал - на инверсном выходе триггера. Включается генератор 5. Сигнал с выхода генератора нроходит через элемент И 6 на разрешаюЩие входы элементов «Запрет llj, . .., И,,. Ири наличии единиц в од1шименных разрядах всех счетчиков Ь, Ь, - --, l.v на всех входах соответствующего элемента Р1ЛИ lOj, Юг, - . ., 10,п сигналы отсутствуют, следовательно, нет сигнала и на заирещающем входе элемента «Запрет Пь Ib, ..., И,,. Иоявляющийся на его выходе сигнал стирает содержимое данного разряда всех счетчиков li, Ь, . . -, 1 и подает единицу

в этот разряд регистров 12 и 13.

После окончания переходных процессов в схеме сигнал генератора появляется на элементе 7 и поступает на информационные входы счетчиков h, Ь,--., 1л-, 12 и

13. Содерл :имое всех регистров сравниваемых чисел уменьшается на единицу, а в регистрах 12 и 13 единица подсчитывается. Ири следующем сигнале генератора осуществляются аналогичные операции. Это

происходит до тех пор, пока содержимое хотя бы одного из счетчиков Ь, Ь, ..., 1л не станет равным нулю. В этом случае исчезает сигнал на выходе соответствующего элемента ИЛИ Зь Зг, ..., Зд-, в результате

чего прекращается поступление единиц иа информационный вход данного регистра. С исчезновением сигнала на выходе одного (или нескольких) элемента ИЛИ Зь 32,..., 3л- прекращается подача сигналов содержимого всех разрядов данного регистра на входы элементов ИЛИ Юь Юг, .-., 10. и снимается запрет с соответствующей схемы пз элементов 22ь 222, ..., 22г. В результате сигнал, появляющийся на левом плече

триггера младщего разряда данного регистра, поступает на запрещающие входы элементов 18, 19ь 192,..., 19 отключая, таким образом, регистр 13, поскольку в нем уже записано наименьшее число. Кроме того, этот сигнал подготавливает элементы И 16, 17ь 172,..., 17т.

После прихода очередного импульса генератора в том случае, если в остальных ненулевых счетчиках h, Ь,-.., LY в одноименных разрядах записаны единицы, они стираются. При этом сигнал стирания поступает также на соответствующие триггеры нулевого регистра. Однако поскольку эти триггеры находятся в нулевом состоянии, изменения их состояния не происходит. Одновременно со стиранием подается единица в соответствующие разряды регистра 12 и через подготовленные элементы И 17i, 172,..., 17m в соответствующие разряды регистра 4. Поступающий с выхода элемента 7 на информационные входы ненулевых счетчиков li, Ь,-.., 1л 12, а также через подготовленный элемент И 16 на информационный вход регистра 4 сигнал уменьшает на единицу содержимое регистров сравниваемых чисел и увеличивает на единицу содержимое регистров наибольшего числа и максимальной разности. Такое чередование стирания равных разрядов регистров сравниваемых чисел и подачи единиц в эти разряды регистров наибольшего числа и максимальной разности с вычитанием единиц из регистров сравниваемых чисел и суммированием их в регистрах наибольшего числа и максимальной разности происходит до обращения в нуль содержимого всех регистров чисел. Исчезает сигнал на выходе элемента ИЛИ 8 и на втором входе элемента И б, и подача сигналов генератора в схему прекращается. В результате в регистре 12 оказывается записанным наибольшее число, в регистре 4 - максимальная разность.

Оборудование устройства сравнения регистрами-счетчиками наибольшего и наименьшего чисел с суммирующим информационным входом и входами управления триггерами разрядов с соответствующими связями позволяет расширить его функциональные возможности, поскольку дает комплексное решение задачи сравнения. Введение входного и поразрядных узлов управления записью информации в регистры наименьшего числа и максимальной разности с подключением последних и входов управления триггерами разрядов регистра наибольшего числа к соответствующим узлам стирания содержимого одноименных разрядов значительно сокращает время сравнения, так как в отличие от прототипа чередование стирания равных разрядов с вычитанием единиц из сравниваемых чисел продолжается и после обращения одного из чисел в нуль. Кроме того, данное устройство выгодно отличается тем,

что отпадает необходимость в досчитывании единицами остатка последнего ненулевого числа, в результате чего вместо количества тактов вычитания, равного этому остатку, требуется всего один такт стирания единиц в этом остатке.

Сравнение,например,чисел

А 1001111011,В 1100111110,

0 0000111010, Д 0011001001 устройством-прототипом требует четырех тактов до обращения в нуль наименьшего числа и 772 тактов до окончания цикла сравнения. Общее время сравнения в этом случае TI 776 тактов.

Сравнение этих же чисел предлагаемым устройством требует всего Га 31 такта, т. е. ускорение процесса сравнения составляет Q TI/TZ 25 раз. Получение указанных результатов сравнения с помощью известных устройств приводит к значительным аппаратурным затратам, в то время как предлагаемое устройство отличается простотой.

Формула изобретения

Устройство для группового сравнения двоичных чисел, содерлсащее N счетчиков сравниваемых чисел, каждый из которых состоит из /п-разрядного регистра, инверсные выходы которого соединены с первыми входами т поразрядных элементов И, а прямые выходы через соответствующий элемент ИЛИ - с вторыми входами поразрядных элементов И, с первым входом

входного элемента И и с одним из входов элемента ИЛИ обнаружения равенства нулю содержимого всех счетчиков сравниваемых чисел, выход которого подключен к одному из входов задающего элемента И,

другой вход которого соединен с выходом генератора, а выход через элемент задержки - с вторым входом входного элемента И каждого из счетчиков сравниваемых чисел, выходы поразрядных элементов И всех

счетчиков сравниваемых чисел подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ поразрядного стирания, выход каждого из которых соединен с запрещающим входом элемента «Запрет поразрядного

стирания, разрешающие входы этих элементов «Запрет соединены с выходом задающего элемента И, а их выходы - с входами установки в нулевое состояние триггеров регистров-счетчиков сравниваемых

чисел соответствующих разрядов, счетчик максимальной разности, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения быстродействия, оно снабжено счетчиками наибольшего и наименьшего чисел, входными и поразрядными элементами И и «Запрет управления записью, узлом определения равенства нулю содержимого одного из счетчиков, содержащего :V элементов «Запрет, запрещающие входы которых соеди