Устройство для выбора экстремальногочиСлА Советский патент 1981 года по МПК G06F7/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ЭКСТРЕМАЛБНОГО

ЧИСЛА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для сравнения трех двоичных чисел и выбора экстремального числа. Известно устройство для сравнения чисел, содержащее регистры, элементы И, ИЛИ и НЕ, триггеры и предназначенноедля сравнения п-разрядных чисел 1. Недостатком известного устройства является то, что оно сравнивает числа и вырабатывает в качестве результата сравнения сигнал, характеризующий величину заданного числа. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее генератор импульсов, ключевую схему, регистр-счетчик левого конца интервала, регистр-счетчик сравниваемого числа, регистр-счетчик правого конца интервала, схему формирования сигнала о нахождении числа за левой границей интервала, схему формирования сигнала о нахождении числа за правой границей интервала, элемент задержки, элемент памяти, схему фррмирования сигнала о нахождении числа левее интервала, схему формирования сигнала о нахождении числа внутри интервала. схему формирования сигнала о нахождении числа правее интервала 2. Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, так как время формирования результата зависит от времени заполнения емкости регистров-счетчиков, и значительная стоимость. Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выбора экстремального числа, содержащем узел анализа, схемы сравнения, сумматоры по модулю два, причем первый, второй и третий информационные входы устройства соединены соответственно со входами первого, второго и третьего сумматоров по модулю два, управляющие входы которых подключены к щине управления, выходы первого, второго и третьего сумматоров по модулю два соединены соответственно со входами первой, второй и третьей групп входов первой, второй и третьей схем сравнения и узла анализа, информационные выходы схем сравнения подключены ко входам четвертой группы входов узла анализа, выходы которого соединены с информационными входами четверТОГО сумматора по модулю два, управляющие входы которого подключены к шине управления, входы четвертой и пятой групп входов каждой схемы сравнения подключены к информационным выходам двух других схем сравнения, а их управляющие входы соединены с входными щинами устройства, управляющие выходы схем сравнения подключены к выходным щинам устройства. Кроме того, узел анализа содержит п эле ментов ИЛИ по числу разрядов сравниваемых чисел, входы каждого i-ro . элемента ИЛИ (где i 1,2,...,п) соединены с выходами трех элементов И, первые входы первого, второго и третьего элементов И подключены соответственно к информационным входам первой, второй и третьей групп входов узла анализа, вторые входы элементов И соединены со входами четвертой группы входов узла анализа, выходы элементов ИЛИ подключены к выходам узла анализа. При это.м каждая из схем сравнения содержит п элементов И и п логических узлов, каждый из которых состоит из элемента И, элемента ИЛИ и двух элементов И-НЕ, входы которых соединены со входами соответствующих разрядов первой, второй, треть ей и четвертой групп входов схемы сравне1ия, выходы элементов И-НЕ подключены ко входам элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу догического узла, а второй вход - ко входу соответствующего разряда пятой группы входов схемы сравнения, выход каждого i-ro логического узла (где 1 1,2, ..., п) соединен с первым входом i-ro эле.мента И и с ( + 2)-ьт входом (i + l)-ro, (i+ 2)-го,...,п-го элементов И, вторые входы которых подключены ко входу управления схемы сравнения, а выходы - к информационным выходам схемы сравнения, выход п-го элемента И соединен с выходом управления схемы сравнения. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема узла анализа; на фиг. 3 - схема сравнения; на фиг. 4 - сумматор по модулю, два. Устройство содержит узел 1 анализа, схемы 2(, 21, 2j сравнения, сумматоры 3, 32, Зз, 3„,но модулю два, входы 4, 5 и 6, управляющую шину 7, входы 8, 10 и 12 переносов, выходы 9, И и 13 переносов и выходные щины 14. Узел 1 анализа (фиг. 2) содержит информационные входы 15-17, группы входов 18, группу выходов 19, элементы ИЛИ 20,,..,20я , элементы И 2, 2, ,..., ...2, 2fj, где п - число разрядов сравниваемых чисел. Каждая из с.хем 2 сравнения (фиг. 3) состоит из группы 22 выходов сигналов переносов, группы 23-25 входов разрядов сравниваемых чисел группы 26-28 входов сигналов переносов, выхода 29 сигнала переноса, элементов И 30, 30а,..., ЗОп , логические узлы 311, 32j,..., 3U , каждый из которых состоит из элементов ИЛИ 32, элементов И 33 и элементов И-НЕ 34. Сумматоры 3 по модулю два содержат выходы 35, входы 36, вход 37 управления, эле.менты 38 (, 38..., 38/, сложения по модулю два. Устройство работает следующим образом На входы 4, 5 и 6 поступают п-разрядные сравниваемые числа А, В и С (фиг. 1) Разряды чисел поступают па входы 5б сумматоров 3, 3j и Зп по модулю два соответственно. В это же время на управляющую щину 7 поступает управляющий сигнал, который является нулевым при выборе устройство.м большего числа изтрех сравниваемых чисел и единичны.м при выборе меньшего числа. Этот управляюц-1ий сигнал поступает на входы 37 управления всех четырех сум-, маторов 3 по модулю два. При выборе большего числа на вход 37 управления сумматоров 3 по модулю два поступает нулевой потенциал, а на входы 36 поступают сравнивае.мые числа. В результате на выходе каждого сумматора 3 по модулю два вырабатывается то же самое число, что и на входе. Каждое сравниваемое число с выхода су.м.маторов 3 по модулю два поступает на соответствующие входы схем 2 сравнения. Таким образом, первый разряд числа А-а, (фиг. 3) поступает на элемент ИЛИ 32, а сигнал переноса Пр и первый разряд числа 6-В( - на первый элемент И-НЕ 34. Переносили первый разряд числа с-Ci поступают на входы второго элемента И-НЕ 34. Единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 32 появится в том случае, когда 1) 3 i Ь,и а( x;t; 2)а С) -Ь 0; 3) а, 0; b, ci 1; .0. В остальных случаях на выходе эле.мента ИЛИ 32 формируется нулевой потенциал. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 32 поступает на один из входов элемента И 30. На другой вход поступает сигнал переноса. По «В зависи.мости от величины этих сигналов на выходе элемента И 30 формируется либо нулевой, либо единичный сигнал переноса в следующий разряд. Сигнал с выхода элемента И 30 поступает на узел 1 анализа, на вход элемента И 30 всех последующих разрядов и на вход группы входов сигналов переносов П второго разряда схем 2 и 2з сравнения. Аналогично происходит сравнение всех оставшихся разрядов. Схемы 2i и 2 3 сравнения работают аналогично. Результаты сравнения поступают на узел 1 анализа, на который поступаюп также сравниваемые числа. Таким образом, а поступает (фиг. 2) на, вход 15 и далее на вход элемента ИЛИ 21,. На второй вход элемента ИЛИ 21, поступает сигнал переноса П с выхода первой схемы сравнения. Одновременно на входы элементов И 21 г и 21j через входы 16 и 17 поступают bi и с, а через входы 18 поступают соответственно сигналы переноса П и lit с выхода схем 2 и 2 сравнения. На выходе элемента ИЛИ 20 формируется сигнал результата сравнения первых разрядов, которые поступают на первый вход сумматоров 3 по модулю два с выходов которого - на выходные шины 14. Аналогично работают остальные узлы анализа. Рассмотрим в качестве примера случай, когда а« ви , т. е.когда а 1, Ь, 0ис 0, а переносы пГ По 1 На выходе первых элементов 38 сложения по модулю два, сумматоров 31, 82 и 3 по модулю два формируются сигналы а 1, b ( О и с 0. Эти сигналы поступают на соответствующие входы схем сравнения. На выходе первой схемы 2 сравнения формируется сигнал П 1. На выходе схемы 2i сравнения - П О, на выходе схемы 2 J сравнения -П О, Сигналы а ,, bt, сч и П, nf, П, поступают на вход узла 1 анализа. В результате не выходе узла анализа формируется единичный потенциал, который через четвертый сумматор 3, по модулю два поступает на выходные шины 14. При подаче на управляющую щину 7 единичного потенциала происходит выбор из трех сравниваемых чисел меньшего числа. Устройство работает аналогично описанному. Предлагаемое устройство обладает высоким быстродействием, поскольку все операции производятся за один такт, быстродействие устройства ограничивается только временем протекания переходных процессов в логических схемах. Использование предлагаемого устройства в различных конструкциях снижает аппаратурные затраты в 2-3 раза. Формула изобретения 1. Устройство для выбора экстремального числа, содержащее узел анализа, схемы сравнения, сумматоры по модулю два, причем первый, второй и третий информационные входы устройства соединены соответственно со входами первого, второго и третьего сумматоров по модулю два, управляющие входы которых подключены к шине управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, выходы первого, второго и третьего сумматоров по модулю два соединены соответственно со входами первой, второй и третьей групп входов первой, второй и третьей схем сравнения и узла анализа, информационные выходы схем сравнения подключены ко входам четвертой группы входов узла анализа, выходы которого соединены с информационными входами четвертого сумматора по модулю два, управляющие входы которого подключены к щине управления, входы четвертой и пятой групп входов каждой схемы сравнения подключены к информационным выходам двух других схем сравнения, а их управляющие входы соединены с входными шин-ами устройства, управляюшие выходы схем сравнения подключены к выходным шинам устройства. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем узел анализа содержит п элементов ИЛИ, входы каждого i-ro элемента ИЛИ (где 1 1, 2,..., п) соединены с выходами трех элементов И, первые входы первого, второго и третьего элементов И, первые входы первого, второго и третьего элементов И подключены соответственно к информационным входам первой, второй и третьей групп входов узла анализа, вторые входы элементов И соединены со входами четвертой группы входов узла анализа, выходы элементов ИЛИ подключены к выходам узла анализа. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем каждая из схем сравнения содержит п элементов И и п логических узлов, каждый из которых состоит из элемента И, элемента ИЛИ и двух элементов И-НЕ, входы которых соединены со входами соответс вующих разрядов первой, второй, третьей и четвертой групп входов схе.мы сравнения, выходы элементов И-НЕ подключены ко входам элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу логического узла, а второй вход - ко входу соответствующего разряда пятой группы входов схемы сравнения, выход каждого i-ro логического узла (где i 1, 2,.., п) соединен с первым входом i-ro элемента И и с (i-f2)-biM входом (i-bl), (i 2)-го, ..., п-го элементов И, вторые входы которых подключены ко в.ходу управления схемы сравнения, а вы.ходык информационным выходам схемы сравнения, выход п-го элемента И соединен с выходом управления схемы сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 478302, кл. G 06 F 7/02, 21.10.71. 2.Авторское свидетельство СССР № 378841, кл. G 06 F 7/02, 16.05.67 (прототип).

га,

2}f2 I г/j

I-lL(,,

2/ Л Щ

29 М-у-6-6-ф-6- 1-о-о-о-O-O-JI-о-о-о-о-оАI LI Mt 1У : ЕЕЕЕЕЕЕ

Z4

29

25

26

27 -р-о-о-о-о