Устройство для сравнения -разрядных двоичных чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/04 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, может быть использовано в системах вычислительной техники для выбора экстремальных чисел и чисел, отличаю-5 щихся заданным признаком.

Известно устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее вычитающие счетчики сравниваемых чисел, реверсивные счетчики, суммирук 1чие счет- 0 чики максимальной и минимальной разности, суммирующие счетчики наибольшего и наименьшего чисел, элементы И, ИЛИ, дифференцирующие цепи, триггеры, генератор импульсов l} .15

Устройство работает по принципу уменьшения содержимого вычитающих счетчиков до получения нулевого кода в них и одновременного заполнения 20 сче.тчиков наибольшего и наименьшего чисел, а после выявления наименьшего числа - заполнения счетчиков наименьшей и наибольшей разности чисел.

Недостатком известного устройства 25 являются сложность и малое быстродействие, так как время, необходимое для сравнения чисел равно t()/fo где fо частота генератора импульсов, Nrri код максимального из сово- 30

купности чисел, записанного в одном из вычитающих счетчиков. .

Известно также устройство, содержащее га элементов равнозначности, информационные первь1е входы которых соединены с входными шинами устройства, вторые Bxoflu - с певой шиной управления, элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, элементы И, ИЛИ, НЕ, регистры 5,

Недостатком известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности, которые сводятся к определению экстремальных чисел.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения экстремальных чисел и поиски чисел по признакам.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем m элементов равнозначности, инфогж ационные первые входы которых соединены с входными шинами устройства, вторые входы с первой шиной управления, элемент ИЛИ, выход -которого подключен к первому входу элемента И, m Д-триггеров, а выход.каждого i-ro элемента равнозначности соединен с информационным 1,;,:,:. .,--::..- / вхсдсм 1-го Д-триггера и с i-ым вхо -дом элемента ИЛИ, где ,2,,,,,т, входы синхронизации Д-триггера подключены к выходу элемента И, второй и третий входы которого с оединены с второй и третьей управляющими шинами устройства, четвертая управляюща шина устройства подключена к (т+1)-м входу элемента ИЛИ, прямой выход каж дого 1-го Д-триггера соединён с вхо дом управления i-ro элемента равнозначности, входы установки в един ное сЪстЬяйиё Д-триггеров подключе ны к шине установки в исходное состо ние устройства, Функциональная схема устройства представлена на чертеже, . Устройство содержит m элементов равнозначности, m Д-триггё-ров 2, элемент ИЛИ 3, элемент И 4, управляю щие шины 5-9, Устройство работает следующим об разом. m п-разрядных двоичных чисел х-,,,вХ подается каждое на свой эле мент равнозначности одновременно поразрядно, начиная со старшего разряда. На управляющую шину 5 подаются сигналы логического О или логической Ч при поиске соответствен но минимальных или максимальных чисел, а также заданное число У при поиске Заданных чисел или признака числа при поиске чисел по признаку. Сигналом логической Ч, подаваемым на управляющую, шину 9, все m Д-триггеров 2 устанавливаются в исход ное состояние. На управляющую шин б выбора вида операции подается сигнал логического при поиске логической экстремальных чисел и 1 при поиске чисел по признаку. На управляющую шину 7 кода масКй г(бдается код маски последовательно поразрядно и одновременно с числами X и У; На управляющую шину 8 подаются т актрвые сигналы , ,Цоиск максимального из совокупнос ти m чисел производится следующим об разом. На управляющую шину б подается логический О, на управляющую шину 7 - код маски, все разряды которого содержат логическую На упр авляющей шине 5 устанавливается сигнал логической , Все Д-триггеры 2 устанавливаются в еди Hji4Hpe состояние сигналом по управ ляющей шине 9, тем самлм на управляю щие входы всех элементов равнознач ности подаётся разрешающий сигнал. Далее с первым тактирующим импульсом сТарииё разряды всех чисел поступают на первые вхсды соответствующих элементов равнозначности, сигналы . Kiffifopfiix пойв тегя вслуча ё, если (У-х|)0| .1, где х - К-и раз ряд i-ro числа, С|(.д - выходной, сигнал 1-г.о Д-триггера, образованный

V 4 fc- -«------- после окончания (К-1)-го такта, где ,2, ,,,,п. Следовательно, при поиске максимального числа, т.е, когда , на первом такте сравнения образуется сигнал логической 1 на выходе тех элементов равнозначности, xj, 1, Элемент ИЛИ 3 выявляет ли среди поступивших сигналов хотя бы один единичный. Очевидно число . не может быть максимальным и подлежит исключению из дальнейшего анализа, -если среди поступивших значений старшего разряда всех чисел есть хотя бы одна единица, а в старшем разряде данного числа нуль. Если выходной сигнал элемента ИЛИ 3 (Pj) равен единице, то тот же тактовый импульс через элемент И 4 поступает на С входы всех Д-триггеров, из которых установятся в нулевое состояние только те, на Д входах которых присутствует сигнал логического О, Следовательно, на управляющие входы элементов равнозначности соответствующих Д-триггерам, изменившим свое состояние, поступит сигнал за.прета на дальнейший аналИз соответствующих чисел. Если Рц 0, г,е, все числа данного разряда не равны У, тактовый импульс не поступит на С входы Д-триггеров и состояние их не изменится. На следующем такте, на первые входы всех m с-хем равнозначности, поступают значения следующего по старшинству г азряда обрабатываемых чисел и процесс сравнения продолжается аналогично, В итоге за п тактов сравнения выявляются максимальные числа, местонахождения которых фиксируются триггером, не изменившим исходного состояния, Срав.нение может закончиться и на первом такте, если среди значений старшего разряда m чисел только одно единичное. Аналогично производится поиск минимального числа. Поиск числа по признаку, частным случаем которого является поиск заданного числа, производится следующим образом,Допустим производится поиск числа, в к-ом разряде которого единичное значение, а в е -ом нулевое и безразличн.о..какое значение в остальных разрядах, гдеf О,1,,,,,п, е УК, Следовательно на вход устройства подается последовательно поразрядно и одновременно с m числами код маски, к-й,С -и разряды которого имеют единичное значение, а остальные - нулеое. На управляющую шину 5 подается акже последовательно поразрядно и дновременно с m числами число У с казанными выше значениями к-го и -го разрядов. На вход б подается огическая , Все Д-триггеры устанавливаются в единичное ссх;тояние, С первым тактовым импульсом старшиеразряды всех m чисел поступают на первые входы соответствующих элементов равнозначности. На выходе элемен та ИЛИ 3 присутствует единичный сигнал независимо от того равны или О функции {У XK) QK,, (УК- q2.fV - I К-Ч /«««А к К х- Тактовые импульсы поступают на С входы Д-триггеров только в К-ом и ft-oM тактах, следовательно, в течени остальных тактов никаких изменений в состоянии схемы не произойдет. Далее в К-ом такте исключаются из анализа те числа, К-й разряд которых имеет нулевое значение, а в -ом так те те числа, В -и разряд которых имее единичное значение (Уц;-х),; 0, то число х подлежит исключению и, если ( число уГ подлежит исключению, где г 0,1, ,, .,т, г 7 i. В итоге после п тактов сравнения Д-триггеры, не изменившие исходного состояния, зафиксируют местонахождение чисел, имеющих заданные признаки . Поиск заданного числа осуществляется аналогично, только код маски должен иметь единичными все разряды, а на управляющую шину 5 подается заданное число. Таким образом, данное устройство позволяет за п тактовпреобразования определить экстремальные числа и числа с заданным признаком , Причем информация, поступающая на вход Х, х ,...х не стирается, что позволяет многократно повторять операции сравнения, а местонахождение чисел определяедся триггером, имеющим единичное состояние в конце операции сравнения. Формула изобретения Устройство для сравнения га п -разрядных двоичных чисел, содержащее m элементов равнозначности, информационные первые входы которых соединены с входными шинами устройства, вторые входы - с первой шиной управления, элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, отличаю щеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения определения экстремальных чисел и поиска чисел по признакам,в него введены щ Д-триггеров, а выход каждого 1-го элемента равнозначности соединен с информационным входом д.-го Д-триггера и с i-M входом элемента ИЛИ, где 1 1,2,,,, т, входы синхронизации д-триггера подключены к выходу элемента И, второй и третий входы которого соединены со второй и третьей управляющими шинами устройства, четвертая управляющая шина устройства подключена к (т+1)-му входу элемента ИЛИ, прямой выход каждого i-ro Д-триггера соединен с входом управления 1-го элемента равнозначности, входы установки в единичное состояние Дтриггеров подключены к шине установки в исходное состояние устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР - 444180, кл, (3 06 F 7/04, 20,05,71, 2,Авторское свидетельство СССР 478303, кл, G 06 F 7/04, 15,05,72 (прототип),