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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве Цифрового устройства допусковой оценки в автоматизированных системах контроля. Известно устройство для двухпредельного сравнения чисел, содержащее логические схемы поразрядного сравнения параллельных кодов чисел с представлением результата в виде сигналов «меньше-большенорма 1. Недостаток этого устройства заключается в его сложности и низком быстродей-ствии. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сравнения чисел, содержащее U-K триггеры, элементы И, И-НЕ, НЕ, причем входы установки в нулевое состояние I-K триггеров подключены к первой щине управления устройства, а входы К первого и второго I-K триггеров соединены со второй шиной управления устройства, инверсные выходы первого и второго I-K триггеров подключены ко входам первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к третьей щине управления устройства. Схема устройства не зависит от разрядности сравниваемых чисел. Сравнение выполняется по мере их потетрадного считывания одной схемой потетрадного сравнения, что позволяет отказаться от использования регистров для хранения сравниваемых чисел и промежуточных результатов и значительно сократить аппаратурные затраты на схемы поразрядного сравнения 2. Недостатком этого устройства является его сложность, низкое быстродействие и малые функциональные возможности, так как оно не может быть использовано в случае, когда числовая величина предельного значения контролируемого параметра задается не относительно нуля, а относительно переменной величины, значение которой заранее неизвестно и определяется в процессе рещения задачи, причем указанные величины представлены двоично-десятичными кодами. Цель изобретения - упрощение устройства и повыщение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения чисел, содержащее I-K триггеры, элементы И, И-НЕ, НЕ, причем входы установки в нулевое соетояние 1-К триггеров подключены к первой шине управления устройства, а входы К первого и второго 1-К триггеров соединены со второй шиной управления устройства, инверсные выходы первого и второго 1-К триггеров подключены ко входам первого элемента И-НЁ, выход которого соединен.с первым входом первого элемента И, второй вход которого подк.тючен к третьей шине управлении устройства, введены сумматор и Д-триггер, причем вход I первого 1-К триггера соединен с четвертой шиной управления устройства, прямой выход первого 1-К триггера подключен к первому входу третьего 1-К триггера и к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом I четвертого 1-К триггера, инверсный выход первого 1-К триггера подключен к первому входу 1 пятого 1-К триггера и к первому входу третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен со вторым входом четвертого 1 - К триггера, прямой выход второго 1-К триггера подключен ко второму входу 1 пятого 1-К триггера и к третьему входу 1 четвертого 1-К триггера, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И-НР, второй вход которого подключен к инверсному выходу третьего 1-К триггера, выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом пятого элемента И-НЕ и через первый элемент НЕ со входами синхронизации третьего, четвертого и пятого 1-К триггеров и с первым входом шестого элемента И-НЕ, второй вход пятого элемента И-НЕ подключен к пятой шине управ;1ения устройства, а его выход - ко входам синхронизации первого и второго 1-К триггеров, вторая шина унравления устройства соединена с третьим входом четвертого элемента И-НЕ и через второй элемент НЕс первым входом седьмого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к шестой шине управления устройства) а его выход - ко входу I второго 1-К триггера, четвертый вход четвертого элемента И-НЕ соединен с третьей ЦJинoй управления устройства, выход первого элемента Иподключен ко входу синхронизации первого D-триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с первой шиной управления устройства, инверсный выход первого Д-триггера подключен ко входу переносов первого сумматора, выход переносов которого через третий элемент НЕ соединен со вторым входом шестого элемента И-НЕ и с информационным входом нервого D-триггера, входы К третьего, четвертого и пятого 1-К триггеров подключены к шине логического нуля, а входы первого сумматора соединены с информационными шинами первой группы устройства. Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сравнения с переменными значениями предельных значений контролируемого параметра, в устройство введены второй и третий сумматоры, второй D-триггер, четвертый элемент НЕ, второй элемент И, причем выходы первого сумматора соединены со входами первой группы второго сумматора, выходы которого подключены ко входам первой группы третьего сумматора, выход переносов которого соединен со вторым входом третьего элемента И-НЕ, с третьим входом I пятого 1-К триггера и со входом четвертого элемента .НЕ, выход которого подключен ко второму входу I третьего 1-К триггера, ко второму входу второго элемента И-НЕ и к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединенс выходом второго элемента НЕ, выход второго элемента И подключен к информационному входу второго D-триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - со входом переносов третьего сумматора, вход установки в нулевое состояние второго Д-триггера подключен к первой шине управления устройства, информационные входы второй группы третьего сумматора соединены с информационными шинами второй группы устройства, первыйи третий входы второй группы входов второго сумматора подключены к выходу третьего элемента НЕ, вход переносов второй и четвертый входы второй группы входов второго сумматора соединены с шиной логического нуля. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит 1-К триггеры 1-5, элемента И-НЕ 6-12, элементы И 13 и 14, элементы НЕ 15-18, Д-триггеры 19 и 20, сумматоры 21-23, шины управления 24- 29, выходную шину 30, информационные входы 31-34, 35-38, 39-42, 43-46, выходные шины 47-49. Устройство работает следуюшим образом, В исходном положении все триггеры находятся в нулевом состоянии, на шины управления 24, 27 и 28 подается нулевой уровень, а на шины управления 25, 26, 29 - единичный уровень. Режим работы устройства задается состоянием 1-К триггеров 1 и 2 следуюшим образом: Т1 О, Т2 О - исходное состояние, Т1 1, Т2 -0 - проверка неравенства А .Д при двухпредельном сравнении; Т1 О, Т2 1 - проверка неравенства А Д2 при двух и однопредельном сравнении; Т1 1, Т2 1 - проверка неравенства А Д1 при однопредельном сравнении, где А - контролируемое число, Д1 -нижнее предельное значение Д2 - верхнее предельное значение. Установка триггеров для начала выполнения двух и однопредельного сравнения производится после подачи импульса по шине управления 26 в соответствии с сигналами, поступающими по шинам управления 24 и 25. Изменение состояния триггеров при переходе от сравнения с нижним предельным значением к сравнению с верхним предельным значением при двухпредельном сравнеНИИ, а также их возвращение в исходное состояние в конце операции контроля происходит автоматически по сигналу на щине управления 27. При двухпредельном сравнении после поступления сигналов «1 на щину управления 24 и импульса на щину управления 26 1-К триггер 1 переводится в единичное состояние. При этом на выходе элемента И-НЕ 8 устанавливается сигнал «1, который поступает на входы элементов И-НЕ 9 и 13. На информационные входы 39-42 подается прямой код младщей тетради контролируемого числа А, на информационные входы 43-46 - обратный код младшей тетради нижнего,предельного значения Д1, а на вход переноса су.мматора 23 - сигнал «1 с инверсного выхода Д-триггера 19. В случае, если младщая тетрада числа А больще или равна младшей тетраде нижнего предельного значения, то сигналы переноса на выходе сумматора23 принимает значение «1, если меньше, то - 0. Этот сигнал через элемент НЕ 18 поступает на вход элемента И-НЕ 11, а через элемент И 14 - на информационный вход Д-триггера 19. Прохождение сигнала переноса через элемент И 14 на вход Д-триггера 19 разрещается подачей сигнала «1 на другой вход этого элемента с выхода элемента. НЕ 15 все время, пока на щину управления 27 подается сигнал «О. Д-триггер 19 служит для запоминания межтетрадного переноса и устанавливается в то или иное состояние по заднему фронту синхроимпульса в зависимости от сигнала переноса на выходе сумматора 23. Прохождение синхроимпульсов через элемент И-НЕ 9 и элемент НЕ 16 на входы синхронизации 1-К триггеров 3-5, а также через элемент И-НЕ 6 на входы синхронизации 1-К триггеров 1 и 2 запрещается сигналом «О, поступающим да щину управления 27. После прихода синхроимпульса на информационные входы 39-46 сумматора подаются следующие тетрады чисел и т. д. При этом каждый раз производится только определение межтетрадного переноса, а схема формирования окончательного результата блокирована, что повыщает помехоустойчивость устройства. При подаче на входы сумматора старщих .тетрад сравниваемых чисел на щину управления 27 поступает сигнал «1, разрещающий прохождение очередного синхроимпульса- через элемент И-НЕ 9. Если в этот момент на выходе сумматора 23 сигнал переноса имеет значение «О (что соответствует случаю, когда ), то задний фронт синхроимпульса перебрасывает 1-К триггер 3 в единичное состояние. На выходной щине 47 появляется сигнал «1, а с инверсного выхода триггера 3 сигнал «О поступает на вход элемента И-НЕ 9. Если сигнал имеет значение «1 (что соответствует случаю, когда А Д1), то через элемент НЕ 18 на вход 1-К триггера 3 поступает сигнал «О, а триггер остается в исходном состоянии. В то же время 1-К триггеры 1 и 2 переходят в состояние «О и «1 соответственно, так как через элемент И-НЕ 7 и элемент НЕ 15 на вход I- 1-К триггера 2 и на К-входы обоих триггеров поступает сигнал «1 с щины управления 27, чем схема подготавливается к сравнению числа А с его верхним предельным значением Д2. Кроме того, сигнал с щины управления 27 инвертируется элементом НЕ 15 и через элемент И 14 поступает нулевым уровнем на вход Д-триггера 19, обеспечивая его установку в исходное состояние, независимо от значения переноса на выходе сумматора 23. Сравнение числа А с верхним предельным значением Д2 происходит аналогичным образом. Разница состоит лищь в том, что в формировании окончательного результата принимают участие 1-К триггеры 4 и 5. 1-К триггер 4 перебрасывается в единичное состояние, если с приходом сигнала «1 по щине управления 27 значение переноса на выходе сумматора 23 равно «1, что соответствует случаю А Д2. При этом на выходной щине 48 формируется сигнал «больще. Если перенос равен нулю, то перебрасывается 1-К триггер 5 и на выходной щине 49 формируется сигнал «норма. 1-К триггеры 1 и 2 переводятся в исходное состояние. Введение в схему устройства элементов, обеспечивающих вычисление разности двух чисел, позволяет проконтролировать параметр А, который должен быть больше параметра V на величину Б±Д. Параметр V может меняться в задаваемых пределах, его значение заранее не известно и определяется непосредственно перед контролем параметра А. Величина параметров представлена двоично-десятичными кодами. Эта задача может быть сведена к контролю разности значений измеренных параметров A-V, величина которой должна удовлетворять неравенству В -Ь Д A-V В-Д. Устройство работает в этом случае следующим образом. Пря.мой код младщей тетрады числа А и обратный код младщей тетрады числа V подаются на информационные входы 31-34 и 35-38. На вход переноса сумматора 21 с инверсного выхода Д-триггера 20 поступает сигнал «1, который используется для образования дополнительного кода числа V.

На-выходе сумматора 21 образуется код раз-, ности младших тетрад чисел А и V и сигнал межтетрадного переноса, который через элемент НЕ 17 подается на информационный вход Д-триггера 20 и на входы сумматора 22 для управления коррекцией результата.

Полученной двоично-десятичный код разности младших тетрад чисел А и V постунает с выхода сумматора 22 на информационные входы 39-42 сумматора 23, на информационные входы 43-46 которого подается обратный код младшей тетрады нижнего предельного значения (В-Д).

Остальная часть схемы работает в соответствии с приведенным выше описанием для случая двухпредельного сравнения чисел. После прихода синхроимпульса Д-триггер 20 запоминает межтетрадный перенос, а на информационные входы 31-38 подаются следуюшие тетрады контролируемого числа. Таким образом, вычисление разности чисел А и V и ее допусковый контрол производится одновременно.

/При постуг лении старших тетрад чисел триггер 20 устанавливается в исходное состояние, так как сигнал переноса на выходе сумматора 21 должен принять значение «О по условию А У.Если на выходе переноса при подаче старших тетрад появляется сигнал «1, то с приходом синхроимпульса на выходе элемента И-НЕ 12 появляется сигнал «О, который свидетельствует о нарушении условия А V и может быть использован для остановки нрограм.мы.

Введение элементов схемы, обеспечивающих вычисление разности двух чисел, позволяет использовать устройство для контроля параметров, предельные значения которых задаются не в абсолютной форме, а относительно другого параметра, величина которого может меняться, заранее не известна и определяется только в процессе выполнения программы контроля.

Формула изобретения

. Устройство для сравнения чисел, содержащее 1-К триггеры, элементы И, И-НЕ, FiE, причем входы установки в нулевое состояние 1-К триггеров подключены к первой шине управления устройства, а входы К первого и второго 1-К триггеров соединены со второй .шиной управления устройства, инверсные выходы первого и второго -К триггеров подключены ко входам первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым в.ходом первого элемента И, второй вход которого подключен к третьей тине управления устройства, отличаюш,ееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия, в него введены сумматор и Д-триггер, причем вход I первого 1-К триггера соединен с четвертой шиной управления устройспва, прямой выход первого 1-К триггера подключен к первому входу I третьего 1-К триггера и к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого соедипен с первым входом. I четвертого 1-К триггера, инверсный выход первого 1-К

триггера подключен к первому входу 1 пятого 1-К триггера и к первому входу третьего элемепта И-НЕ, выход которого соединен со вторым входом 1 четвертого 1-К триггера, прямой выход второго 1-К триггера подключен ко второму входу I пятого

1-К триггера и к третьему входу I четвертого 1-К триггера, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к инверсному выходу третьего 1-К триггера, выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом пятого элемента И-НЕ и через первый элемент НЕ со входами синхронизации третьего, четвертого и пятого 1-К триггеров и с первым входом шестого элемента И-НЕ, второй вход пятого элеменуа И-НЕ подключен к пятой шине управления устройства, а его выход - ко входам синхронизации первого и второго 1-К триггеров, вторая шина управления устройства соединена с третьим в.ходом четвертого элемента И-НЕ и через второй элемент НЕ - с первым входом седьмого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к шестой Hjnne управления устройства, а его выход - ко входу 1 второго 1-К триггера, четвертый вход четвертого элемепта И-НЕ соединен с

0 третьей шиной управления устройства, выход первого элемента И подключен ко входу синхронизации первого Д-триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с первой шиной управления устройства, инверсный выход первого Д-триггера подключен ко входу переносов первого сумматора, выход переносов которого через третий элемент НЕ соединен со вторым входом шестого элемента И-НЕ и с информационным входом первого Д-триггера, входы К

0 третьего, четвертого и пятого 1-К триггеров подключены к шине логического нуля, а входы первого сумматора соединены с инфор.мационны.ми шинами первой группы устройства.

5 2. Устройство, по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сравнения с переменными значениями предельных значений контролируемого параметра, в него введены второй и третий сумматоры,

° второй Д-триггер, четвертый элемент НЕ, второй элемент И, причем выходы первого сумматора соединены со входами первой группы второго сумматора, выходы которого подключены ко входам первой группы треть, его сумматора, выход переносов которого соединен со вторым входом третьего атемента И-НЕ, с третьим входом 1 нятого 1-К триггера и со входом четвертого элемента НЕ, выход которого подключен ко второму

входу 1 третьего I-K триггера, ко второму входу второго элемента И-НЕ и к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, выход второго элемента И подключен к информационному входу второго Д-триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом первого элемента И, а выход, со входом переносов третьего сумматора, вход установки в нулевое состояние второго Д-триггера подключен к первой шине управления устройства, информационные входы второй группы третьего сумматора соединены с информационными шинами второй

группы устройства, первый и третий входы второй группы входов второго сумматора подключены к выходу третьего э.темента НЕ, а вход переносов, второй и четвертый входы второй группы входов второго сумматора соединены с шиной логического нуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 526889, кл. G 06 F 7/04, 1974 (прототип).