Устройство для сравнения двоичных чисел Советский патент 1979 года по МПК G06F7/02 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может использоваться при реализации технических средств цифровых си тем контроля, систем обработки данных и автоматизированных систем управления. Известно устройство для сравнени чисел, содержащее регистры сравниваемых чисел, элемент И, ИЛИ, равно значности, триггеры 1. Недостатком известного устройств сравнения чисел является низкое быс родействие, связанное с тем, что сравнение чисел производится последовательно разряд за разрядом. Кроме того, для упра1вления тг-кими устройствами на входные шины необходимо подавать различные управляющие сигналы, выработка которых требует дополнительной аппаратуры. Наиболее близким по технической сущности решением к предложенному я ляется устройство для сравнения п двоичных чисел, содержащее п регист ров,прямые и инверсные выходы каждо из которых через первую и вторую группу элементов И соответственно соединены со входами накапливающего сумматора, выход которого соединен ;со входом триггера знака, сдвигаюЬдай регистр, регистр результата, элементы И, ИЛИ, элементы задержки, группы элементов И, счетчик 2J. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве шина тактовых сигналбв соединена с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых прдкдпочены ко вторым входам элементов И первой группы, вторые входы элементов И третьей группы соединены с выходами соответствующих разрядов регистра результата, входы установки в. единичное состояние всех разрядов которого, кроме первого, подключены к выходам элементов И четвертой группы, первые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующих разрядов сдвигеиощего регистра, а вторые входы - с выходами первого элемента ИЛИ, входы которого подк.лючены к выходам первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с инверсным и прямым выходами триггера знака соответственно, вторые входы - с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых подключены к выходу первого элемента задержки, который через второй элемент задержки соединен со входами сдвигаюи-его регистра и счетчика, выход которого подключен ко входу установки в нулевое состоя ние сдвигающего регистра, к первым входам элементов И пятой группы, ко входу установки в нулевое состояние первого разряда регистра результата и к первым входам группы элементов ИЛИ, выходы которых соединены со входами установки .в единичное состо ние соответствующих разрядов регист ра результата, выходы которого подключены ко вторым входам элементов третьей и пятой групп, выходы элементов И пятой группы соединены с первыми входами элементов И шестой группы, вторые входы элементов И ше той группы подключены к выходам регистров, вход третьего элемента задержки coeдi нeн с шиной тактовых си налов, а его выход - со входом первого элемента задержки и с первыми входами элементов И седьмой группы, втррые входы KOTOjxjx,подключены к выходам соответствующих разрядов сдвигающего регистра, а выходы элементов И седьмой группы соединены с вторыми входами элементов И второй группы. Блок-схема предложенного устройс ва представлена на чертеже. Устройство содержит п регистров 1, , l.,,.,. сдвигающий регистр 2, регистр результата 3, элементы И 4, , 2 г элементы ИЛИ 5, , 5 ,.. .5 элемент задержки б, накапливающий сумматор 7, триггер знака 8, счетчик 9, входные шины тактовых сигналов 10,11,12, выходные шины 13,14, pyппы элементов И l5 , 15 , . . .15 , элементы И 16, 17, 18, 19, элеме ты 20j« 20, ,...20,1, группы элементов И L2,...21 и 22j, 222,. . «22„ элементы И 23,, 23j,...23.j и 24,, 242 ,.. .24,j, элементы задержки 25, 26, элемент ИЛИ 27. Устройство работает следующим образом. Исходное состояние устройства ус танав:;1Явавтся путем подачи на вход 10 тактовых импульсов. При этом на выходе счётчика 9, с коэффициентом пересчета равным п, появляется уста новочный импульс, который устанавли вает в единичное состояние.триггеры младших разрядов сдвигающего регист ра 2 и регистра результата 3. Накап . ливающий сумматор 7 с триггером зна ка 8 устанавливаются в нулевое состояние после подачи каждого тактового импульса. Очередной цикл сравнения начинается после каждого уста новочного импульса и завершается после поступления п тактовых импульсов . Первый тактовый импульс через элемент И 20| открытый единичным потенциалом, поступающим с триггера младшего разряда регистра результата 3, подается на входы группы элементов И 21j . Первое число в прямом коде из регистра 1 записывается в накапливающий сумматор 7, Этот же импульс, задержанный элементом задержки 6, подается на входы группы элементов И 23 . Одни из элементов И этой группы - открываются. Сигнал с его выхода поступает на входы соответствующей группы элементов И 22, и второе число из регистра 1 записывается в накапливающий сумматор 7 в обратном коде. Если второе двоичное число окажется больше или равно первому числу, то триггер знакового разряда 8 будет в единичном состоянии, поэтому тактовый импульс, задержанный элементами задержки 6, 25 на время выполнения суммирования, поступает через элементы И 17,18 на1зходы группы элементов И 24. Одни из элементов этой группы, а именно тот, на который поступит единичный потенциал с выхода сдвигающего регистра 2, откроется и единица из сдвигающего регистра 2 перезаписывается в соответствующий триггер регистра результата 3. Если второе двоичное число окажется меньше, то единица из сдвигающего регистра 2 в регистр результата 3 не перезапишется.Тактовый импульс после окончания сравнения поступает также через третий элемент задержки 26 на шину сдвига сдвигающего регистра 2, обеспечивая сдвиг единицы на один разряд, и на шину сброса накапливающего сумматора 7, который устанавливается в нулевое состояние. Во втором и последующих тактах сравнения первым в накапливающий сумматор 7 записывается наибольшее число в прямом коде, выбранное в предыдущих тактах. Номер этого числа определяется положением единицы в третьем регистре. Вторым числом в обратном коде в каждом такте сравнения записываются в накапливающий сумматор 7 очередные сравниваемые числа. После каждого такта сравнения единица в сдвигающем регистре 2 сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов. Переписы-ается эта единица в соответствующий триггер регистра результата.3, если в очередном такте сравнения второе число оказалось больше первого. При этом все другие триггеры регистра результата 3 устанавливаются в нулевое состояние сигналом, поступающим через элементы ИГИ 5 на нулевые входы этих тр:1ггеров. После подачи п тактовых импульсов цикл сравнения п чисел заканчивается В результате один из триггеров регистра результата 3 будет находиться в единичном состоянии, номер этого триггера соответствует номеру регистра, в котором записано максималь ное число. После поступлений п-го тактового импульса на выходе счетчика 9 появляется импульс, который обеспечивает считывание выбранного числа с соответствующего регистра и установку сдвигающего регистра 2 и регистра результата 3 в исходное состояние. Выбор наименьшего числа отличается от описанного выше только тем, что в этом случае в такте сравнения импульс, разраиающий перепись единицы из сдвигающего регистра 2 в соответствующий разряд регистра результата 3, подается на первые входы группы элементов И ,, если второе двоичное число ока жется меньше первого. В каждом такте сравнения первым в накапливающий сумматор 7 записываетс в прямом коде наименьшее число, выбранное из чисел, сравниваемых на пре дыдущих тактах, а вторым в накапливающий сумматор 7 заносится в обратном коде очередное число. После выполнения п-1 тактов сравнения положение единицы в регистре результата 3 указывает номер регистра первой группы, в котором записано наименьшее число. Это число по сигналу поступающ му с выхода счетчика 9, параллельным кодом выдается через одну из групп элементов И , 15. 15ji, на выход устройства 13. Шины 13 выходные, для выдачи выбранньк наибольшего или наименьшего чисел. Элементы И 19,17 совместно со зна ковым триггером 8 и элементами И 16, 18 обеспечивают в каждом такте сравнения вьщачу импульса на группу элементов И 24, -24„,, . Если второе сравниваемое число больше первого, разрешающий сигнал подается на шину 12, если второе число меньше первого, разрешающий сигнал подается на шину 11. Регистр 3 управляется сигналами, поступающими со счетчика 9 и с выходов элементов И . Импульс со счетчика 9 перед каждым циклом сравнения устанавливает регистр 3 в исходное состояние, при котором триггер 3 устанавливается в состояние , а все другие триг геры регистра 3 в состояние О . В процессе сравнения единица из регистра 2 переписывается в соответствующий триггер регистра 3 (единица поступает на единичный вход этого триггера), если в очередном сравнения второе число ока залось больше (меньше) первого. При 6 этом все другие триггеры регистра 3 устанавливаются в нулевое состояние сигналом, поступающим через схемы ИЛИ 5 на нулевые входы этих триггеров. Таким образом, каждый единичный вход любого триггера (кроме триггера 3,) регистра 3 подключен к выходу ., ду соответствующей схемы и При этом к этому же выходу через схемы ИЛИ 5 подключены нулевие входы всех других триггеров регистра 3 (кроме данного). Предложенное устройство является устройством параллельного действия, что обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с известным при незначительном увеличении оборудования . Формула изобретения Устройство для сравнения п двоичных чисел, содержащее п регистров, прямые и инверсные выходы каждого иэ которых через первую и вторую группу элементов И соответственно соединены со входа1.1и накапливающего сум- . матора, выход которого соединен со входом триггера знака, сдвигающий регистр, регистр результата, элементы И, ИЛИ, элементы задержки, группы элементов И, счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем шина тактовых сигналов соединена с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых подключены ко вторым входам элементов И первой группы, вторые входы элементов И третьей группы соединены с выходами соответствующих разрядов регистра результата, входы установки в единичное состояние всех разрядов которого, кроме первого, подключены к выходам элементов И четвертой группы, первые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующих разрядов сдвигающего регистра, а вторые входы - с выходами первого элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с инверсным и прямым выходами триггера знака соответственно , а вторые входы - с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых подключены к выходу первого элемента задержки, который через второй элемент задержки соединен со входами сдвигающего регистра и счетчика, выход которого подключен ко входу установки в нулевое состояние сдвигающего регистра, к первым входам элементов И пятой группы, ко входу установки в нулевое состояние первого разряда регистра результата и к первым входам группы элементов ИЛИ, выходы которых соединены со входами установки

,

7 f- rt- -; ;

в единичное состояние соответствующих разрядов регистра результата, зыходы которого подключены ко вторьм входам элементов И третьей и пятой групп, выходы элементов И пятой группы соединены с первыми входами элементов И шестой группы, вторые входы элементов И шестой группы подключены к выходам регистров, вход третьего элемента задержки соединен с шиной тактовых сигналов, а его выход со входом первого элемента задержки и с первыми входами элементов И седь8

мой группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствукших разрядов сдвигающего регистра, а выходы элементов И седьмой группы соединены со вторьми входами элементов И второй группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

W 328450, кл. G 06 F 7/00, 06.02.70.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 478303, кл. G 06 F 7/04, 28.02.73.

0