Устройство для сравнения двоичных чисел Советский патент 1981 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к автоматик и- вычислительной технике и может быт использовано при реалиэёщии техничес ких средств систем контроля и обрайэтки информации. Известно устройство для сравнения следующих друг за другом двоичных сяисел, заданных последовательностью импульсов, содержащее элементы И, ИЛИ, триггер, элементы згщержки, двоичный с сумирующим входом двоичный счетчик с вычитающим входом группу элементов И перезаписи 1. Недостаток устройства -.ограничен ные функциональные возможности, в св зи с отсутствием информаци, позволяющей следить за характером изменения чисел в течение времени их поступления на вход устройства, невозможность определять номер наибольшего (наименьшего) из чисел и монюнт и поступления, сложность устройства, (вызванная необходимостью использования многовходовой схемы ИЛИ, подключенной к разрядным выходгм группы элементов И. При сравнении больших чисел схема ИЛИ усложняется, ста новится многозвенной, многоступенчатой, что усложняет устройство, пони жает его надежность. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее элементы И, ИЛИ, триггер, элементы задержки, двоичный счетчик с сукмирующйм входом, информационный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, вход установки в единичное состояние соединен с выходом первого элемента И, а выходы через группу элементов И перезаписи соединены с входгши двоичного счетчика с вычитающим входом, ииформационный вход которого подключен к выходу второго элемента И, вход установки в нулевое состояние соединен с шиной сброса, & выход переполнения - со счетным входом триггера, первый единичный вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, ко входу второго элемента задержки и к другим входам групп элементов И перезаписи, второй единичный вход триггера соединен с первой шиной управления устройства, с входами третьего и четвертого элементов И, с входом первого элемента И, своим вторым входом соединенным с выходом второго элемента задержки, нулевой вход триггера подключен к входам пятого и шеетого элементов И второй шины управления уст1ройства, инверсный выход триггера подключен к входам пятого и шестого элементов И, а прямой выход к входам первого, третьего и четвертого элементов И, информационная шина устройства подключена к входам второго, четвертого, пятого и шестого элементов И, а шина сброса - к вхдам первого элемента задержки, третьего и пятого элементов И, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ 2.

Устройство обеспечивает выделение из следующих друг за другом двоичных чисел, заданных последователькостью импульсов наибольшего или наименьшего числа.

Однако устройство не позволяет за однократную обработку чисел выделить и наибольшее и наименьшее числа, а также имеет малое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

.Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее счетчики, триггеры, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, группы элементов И, причем шина сброса устройства через последовательно соединенные первый и второй элементы задержки соединена с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко вхолу установки в единичное состояние первого счетчика, информационная шина устройства соединена с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика выходы которого соединены с информационными входами элементов И первой группы, выходы которых подключены ко входам второго счетчика, введены элементы И-НЕ, формирователь импульсов, регистр, выходы первого счетчика соединены с информационными входа:.п1 элементов И второй группы, выходы которых подключены ко входам регистpai. выходы которого соединены с информационными входами элементов И третьей группы, выходы которых пбдключены ко.входам третьего счетчика, выход переносов которого соеjAiiteH с первым входом установки в едничное состояние первого триггера, прямой выход которого подключен к первым входам первого элемента И и элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход .которого подключен к информационному входу устройства, а выход - к информационному входу третьего счетчика и к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, выход переноса которого через формирователь

импульсов подключен к входу установки в единичное состояние второго триггера и через третий элемент задержки - к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющим входам элементов 1и первой группы, шина сброса соединена со входом установки в нулевое состояние счетчика, со вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен ко входу установки в нулевое состояние второго счетчика, инверсный выход второго триггера соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, со вторым входом элемента И-НЕ и .с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, а выход - ко второму входу третьего элемента ИЛИ,выход первого элемента задержки соединен со вторым входом первого элемента И, выход второго элмента задержки подключен к управляющему входу элемента И третьей группы к первому входу установки в нулевое состояние второго триггера и ко входу установки в нулевое состояние первого триггера, шина управления устройства соединена со вторым входом установки в единичное состояние первого триггера, со вторым входом установки в нулевое состояние второго триггера и со вторым входом первого элемента ИЛИ.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит счетчики 1, 2 и 3, регистр 4, группы элементов И 5, 6 и 7, триггеры 8, 9, элементы задержки 10, 11 и 12, элементы И 1317, элементы ИЛИ 18, 19 и 20, элемент И-НЕ 21, формирователь импульсов 22 , информационную шину 23, управляющую шину 24 и шину сброса 25.

Устройство работает следующим образом.

Импульс, подаваемый на управляющую шину 24, проходит через элемент ИЛИ 19 и устанавливает счетчик 1 в единичное состояние, проходит на вхды триггеров 8, 9, устанавливая их, соответственно, в единичное и нулевое положения, при этом с инверсног выхода триггера 9 подается разрешающий потенциал на входы элементов И 15, 17, И-НЕ 21, с прямого выхода .триггера В - ча входы элементов И 1 И-НЕ 21.

Первое число, поступающее на информационную шину 23, через элемент ИЛИ 20 проходит на информационный вход счетчика 1, в котором записывается число на единицу меньше вход ных (так как в исходном положении все разряды счетчика 1 установлены в единичное состояние), оно также поступает на первый вход элемента

И 13,но на его выход не проходит, в виду наличия запрещающего потенциала на втором входе, подавае эго с выхода элемента И-НЕ 24.

Импульс сброса, поступающий после числа на шину сброса 25, устанавливает счетчики 2 и 3 в нулевое положение, причем на вход сброса счетчика 3 импульс попадает через элемент И 15,. тот же импульс через элемент ИЛИ 20 поступает на информационный вход счетчика 1, увеличивая записанное в нем на М .

Таким образом, в счетчике 1 записывается первое число. Пройдя элемент задержки 10,импульс сброса поступает на вторые входы элементов И 14,16, на первых входах которых присутствуют разрешающие потенциалы, проходит их и элемент ИЛИ 18 и, поступая на вторые входы группы элементов И 6, 7, перезаписывает содержимое дчетчика 1,выставленное на первых его входах, соответственно, в регистр 4 и счетчик 3.

Пройдя элемент задержки 11, импульс сброса поступает на вторые входы группы элементов И 5, перезаписывая содержимое регистра 4, выставленное на его первых входах, в счетчик 2. Таким образом, в счетчиках 2 и 3 записывается первое число.

Этот же импульс через элемент ИЛИ 19 поступает на вход счетчика 1, устанавливая его в единичное-положение, на нулевые входы триггеров 8, 9, устанавливая на прямом выходе триггера 8 потенциал, запрещающий прохождение сигналов по первым входам через элементы И 14, И-НЕ 21, на инверсном выходе триггера 9 потенциал, разрешающий прохождение сигналов по вторым входам через элементы И 15, 17 и И-НЕ 21 и по первому входу через элемент И 16,

Второе число, поступающее на шину 23 через элемент ИЛИ 20, проходит и записывается в счетчике 1 описанным способом.. Оно также поступает на первый вход элемента И 13, на втором входе которого присутствует образованный на выходе элемента И-НЕ 21 разрешающкй потенциал, проходит его и поступает на информационные входы счетчиков 2 и 3, уменьшая их содержимое .

Если второе число меньше первого, то ни в одном из счетчиков 2 и 3 переполнения не происходит.

Импульс сброса описанным способом устанавливает счетчики 2 и 3 в нулевое положение и увеличивает содержимоесчетчика 1 на Ч.

Таким образом, в счетчике 1 записывается второе число. Пройдя элемент задержки 10, импульс сброса производит те же операции, что и с. предыдущим числом, за исключением

записи в регистр 4 содержимого счетчика 1, ввиду наличия запрещающего потенциала на первом входе элемента И 14. Таким образом, в регистре 4 остается записанным первое число. Пройдя элемент задержки 11, импульс сброса описанным способом перезаписывает содержимое регистра 4 в счетчик 2, т.е. подготавливает усТройс во к обработке следующего числа,

в результате обработки двух чисел меньшее из них записывается в счетчике 3, большее - в счетчике 2,

Если второе или любое обрабатываемое число больше ранее поступивших

то сначала на выходе счетчика 3 появляется импульс переполнения (в этот момент содержимое счетчика 1

меньше числа, ранее зана

писанного в счетчике 3), воздействующий на формирователь импульсов, ко0торый по заднему фронту импульса переполнения (в этот 1омент содержимое счетчика 1 равно числу, ранее записанному в счетчике 3) формирует импульс, воспринимаемый единичным

5 входом триггера 9, при этом на его инверсном выходе появляется потенциал, запрещающий прохождение сигналов по вторымвходам через элементы И 15, 17 и И-НЕ 21 и по первому вхо0ду через элемент И 16,

Сформированный импульс, пройдя элемент задержки 12, через элемент ИЛИ 18 поступает на вторые входы ГРУППЫ элементов И 7 и переписывает содержимое счетчика. 1 в счетчик 3,

5

Продолжающие поступать, на информационную шину 23 импульсы обрабатываемого числа на информационный вход счетчика 3 не проходят, В момент появления импульса переполнения на вы0ходе счетчика 2 триггер 8 устанавливается в единичное положение, при этом устройство подготавливается к перезаписыванию содержимого счетчика 1 в счетчик 2, что и происхо5дит описанным способом при поступлении импульса сброса на шину 25, при этом изменение содержимого счетчика 3 не происходит, ввиду наличия запрещающего потенциала на первом входе элемента И 16 и втором входе

0 элемента И 15,

Таким образом, в счетчике 2 записывается большее из поступивших чисел, а в счетчике 3 сохраняется меньшее число,

5

Если обрабатываемое число больше меньшего и меньше большего из ранее поступивших чисел, то в конце цикла обработки в счетчике 3 окажется записанным меньшее из ранее поступив0ших чисел, а в счетчике 2 окажется записанным большее из ранее поступивших чисел.

Устройство.позволяет повысить время выполнения операции, так как выделение наибольшего и наименьшего

5

числа с помощью устройства выполняется одновременно.

Формула изобретения

Устройствр для сравнения двоичных чисел, содержащее счетчики, триггеры элементы задержки, элементы И, ИЛИ, группы элементов И, причем шина сброса устройства через последовательно соединенные первый и второй элементы Зсщержки соединена с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу установки в единичное состояние первого счетчика, информационная:шина устройства соединена с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, выходы которого соединены с информационными входами элементов И первой группы, выходы которых подключены ко входам второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены элементы И-НЕ, формирователь импульсов, регистр, выходы первого счетчика соединены с информационными входами элементов И второй группы, выходы которых подключены ко входам регистра, выходы которого соединены с информационными входами элементов И третьей группы, выходы которых подключены ко входам третьего счетчика, выход переносов которого соединен с первым входом установки в единичное состояние первого триггера, прямой выход которого подключен к пербым входам первого элемента И и элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к информационному входу устройства, а выход - к информационному входу третьего счетчика и к первому входу третьего элемента И,

выход которюго соединен с информационным входом второго счетчика, выход переноса которого через формирователь импульсов подключен ко входу установки в единичное состояние второго триггера и через третий элемент задержки - к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход .которого подключен к управляющим входам элемент1Ьв И первой группы, шина сброса соединена со входом установки в нулевое состояние третьего счетчика, со вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен ко входу установк в нулевое состояние второго счетчика, инверсный выход второго триггера соединен со вторыми входс1ми третьего и четвертого элементов И, со вторым входом элемента И-НЕ и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, а выход ко второму входу третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента 5 адержки соединен со вторым входом первого элемента И, выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу элемента И третьей группы, к первому входу установки в нулевое состояние второго триггера и ко вхо,ДУ установки в нулевое состояние первого триггера, шина управления устройства соединена со вторым входом установки в единичное состояние первого триггера, со вторым входом установки в нулевое состояние второго триггера и со зторьы входом первого элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 446055, кл, G 06 Р 7/04/1974.

2.Авторское свидетельство СССР 563674, кл. G 06 F 7/04, 1975 (прототип).