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 при реализации технических средств в системах дискретной автоматики и ЭВМ. Известно устройство для сравнения чисел, представленных последовательным позиционным способом, содержащее кольцевые сдвигающие регистры, узел анализа количества единиц, элементы управления; узел сравнения и регистр результата обеспечивают выбор числа любого заданного ранга 1. Недостаток указанного устройства - невозможность -определения ранга заданного числа, а также сохранения массива сравниваемых чисел. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее регистры сравниваемых чисел, узлы преобразования, узел анализа, узел сравнения, регистр результата. Устройство обеспечивает выбор числа заданного ранга с сохранением массива сравниваемых чисел i. Однако это устройство также не дает комплекса результатов сравнения, так как в нем отсутствует возможность определения ранга любого заданного числа из группы сравниваемых чисел, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности определения ранга любого заданного числа из группы сравниваемых чисел. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содер-жащее п регистров сравниваемых чисел, схему сравнения, п узлов преобразования, п узел анализа, регистр результата, причем прямые выходы старших разрядов каждого i-ro регистра сравниваемых чисел, где i 1, 2, ... п, соединены с первым входом i-ro узла преобразования, второй вход каждого i-ro узла преобразования подключен к первой входной шине, а их третьи входы соединены со входом установки в единичное состояние старшего разряда регистра результата, выход каждого i-ro узла преобразования прдключен к i-ому входу узла анализа, введены элементы И, регистры, элемент ИЛИ, элемент запрета, элемент НЕ, причем выход каждого i-ro узла преобразования соединен с первым входом i-ro элемента И, второй вход которого подключен к (1 + 1)-ой входной шине устройства, а выходы каждого из которых соединены с i-ым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу установки в единичное состояние триггера старшего разряда регистра результата и к первому входу (п + 1)-го элемента И, второй вход которого соединен со входом элемента НЕ и с (п + 2)-ой входной шиной устройства, а выход - с управляющим входом узла анализа, первым входом (п + 2)-го элемента И и с управляющим входом первого элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу второго элемента запрета и ко второму входу (п + 2)-го элемента И, выходы первого элемента запрета и (п + 2)-го элемента И соединены со входами первого и второго регистров соответственно, выходы первого и второго регистров подключены ко входам схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом (п + 3)-го элемента И и с информационным входом третьего элемента запрета, управляющий вход которого второй вход (п + 3)-го элемента И подключены к первому входы (п -f 4)-го элемента И и к выходу элемента НЕ, второй вход (п ,+ 4)-го элемента И соединен с первой входной шиной, а выход - с первым входом (п + 2)-го элемента И, выход (п+3)-го элемента И подключен к (п + 1)-ому входу -- элемента ИЛИ. Блок-схема устройства изображена на чертеже. Устройство содержит регистры 1 , 1 а.., 1 сравниваемых чисел, регистр 2 результата, элементы И 3,, За,..., Зп,узел 4 анализа элемент ИЛИ 5, элементы И 6, 7, 8 и 9, элементы 10, 11 и 12 запрета регистры 13 и 14, схему 15 сравнения, элемент НЕ 16, входные шины 17, 172,-., 17г,, 18 и 19, узлы 20, 202,...20 преобразования. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на входных щинах 17-19 сигналы отсутствуют. В регистрах 1 ,, 1,..., U записаны сравниваемые числа. Регистры 2, 13 и 14 очищены. Устройство может работать в двух режимах. В первом режиме решается задача определения ранга некоторого числа, выбранного из группы сравниваемых чисел. Во втором режиме ре нается обратная задача - из группы сравниваемых чисел выбирается число заданного ранга, т.е. устройство обладает как функциональными возможностями известного так и новыми функциональными возможностями. Работа устройства в первом режиме. На входные щины 19 и 18 и на одну нз входных щин 17, соответствующих анализируемому числу, ранг которого определяется, подаются сигналы, которые сохраняются до окончания процесса сравнения. На информационные ВХОДЫ узла 4 анализа через узлы 20,, 20д,..., 20tt преобразования поступают значения старщих разрядов регистров сравниваемых чисел. Значение старщего разряда анализируемого числа через один открытый элемент 3, За,..., 3л, элемент ИЛИ 5 и открытый лемент И 7 поступает на управляющий вход узла 4 анализа. Узел 4 анализа подсчитывает количество единиц, содержащихся в старших разрядах регистров сравниваемых чисел. При подсчете «К единиц узлом 4 на его выходе появляется число «К, если имеется сигнал на управляющем входе, и число «К-f 1, если сигнал на управляющем входе отсутствует Если значение старщего разряда анализируемого числа равно единице, имеется сигнал на управляющем входе узла 4 анализа, а также имеется открывающий сигнал на одном из входов элемента И 8 и запрещающий сигнал на входе элемента 11 запрета. В этом случае с выхода узла 4 анализа поступает число, равное количеству единиц, содержащихся в старщих разрядах регистров сравниваемых чисел, и записывается через открытые элемент 10 запрета и элемент И 8 на регистр 13. Если же значение старшего разряда анализируемого числа равно нулю, то отсутствует сигнал на управляющем входе узла 4 анализа, закрывается элемент И 8 и открывается элемент 11 запрета. В этом случае 4 с выхода узла 4 анализа поступает число, на единицу больщее количества единиц, содержащихся в старших разрядах регистров сравниваемых чисел, и записывается через элементы запрета 10 и 11 в регистр 14. Значение старщего разряда анализируемого числа с выхода элемента ИЛИ 5 записывается в регистр 2 результата. Каждый элемент преобразования запирает выходной сигнал соответствуюшего регистра 1 (, 1 2,..., In и выдает значение «О на всех последуюших тактах работы устройства, если на выходе схемы 15 сравнения и, соответственно, на третьем входе этого элемента значение «1, а на выходе регистра 1 - значение «О. В противоположном случае, когда на выходе схемы 15 сравнения и, соответственно, на третьем входе узла преобразования значение «О, а на выходе регистра 1 -значение «1, каждый элемент преобразования запирает выходной сигнал этого регистра и на всех последующих тактах работы устройства выдает значение «1. В остальных двух случаях элемент преобра:. зования пропускает сигнал регистра 1. После окончания сравнения очередного разряда сравниваемые числа и результат сравнения продвигаются по регистрам на одну позицию в сторону старших разрядов. Количество сдвигов равно числу разрядов сравниваемых чисел и определяет полный чикл сравнения. При этом на каждом такте схе 15 сравнения осуществляет сравнение содержимого регистров 13 и 14. В момент, когда их содержимое станет равным (такой момент обязательно наступает в какомлибо такте), на выходе схемы 15 сравнения появляется сигнал, который проходит через открытый элемент 12 запрета, закрывает элемент 10 запрета и тем самым запрещает последующее поступление чисел на регистры 13 и 14. В итоге после окончания полного цикла сравнения в регистрах 13 и 14 записаны числа, равные искомому рангу анализируемого числа, а в регистре 2 результата записано само анализируемое число.

Во втором режиме при выборе числа заданного ранга предлагаемое устройство работает так же, как и известное. При этом в регистр 14 записывается константа, равная рангу искомого числа, на входную шину 19 подается сигнал, который сохраняется до окончания процесса сравнения, на входных шинах 17 и 18 сигналы отсутствуют, схема 15 сравнения переводится во второй реЖим работы, при котором сигнал на его выходе появляется, если содержимое регистра 13 окажется равным или больше содержимого регистра 14. Поскольку сигнал на шине 18 отсутствует, элемент И 7 закрыт, а имеющийся на выходе элемента НЕ 16 сигнал подготавливает элементы И 6 и 9 и закрывает элемент 12 запрета. Сигнал с входной шины 19 проходит через подготовленный элемент НЕ 6, запирает элемент запрета 11, подготавливает элемент И 8, а также поступает на управляющий вход узла 4 анализа.

Значения старших разрядов регистров 1 сравниваемых чисел поступают через открытые сигналов с входной шины 19 узлы 20, преобразования на узел 4 анализа. Число равное количеству единиц в рассматриваемом разряде сравниваемых чисел, поступает с выхода узла 4 анализа через открытые элемент 10 запрета и элемент И 8 на регистр 13. Содержимое регистра 13 сравнивается с помощью схемы 15 сравнения с константой, записанной в регистре 14. Если содержимое регистра 13 больше или равно содержимого регистра 14, на выходе схемы 15 сравнения образуется единица..если меньше - то нуль, Выходное значение схемы 15 сравнения через подготовленный элемент И 9 и элемент ИЛИ 5 записывается в качестве старшего разряда искомого числа в регистр 2. Аналогичные операции происходят на каждом такте работы устройства. При этом в узлах 20 преобразования происходят описанные ранее переключения. После окончания полного цикла сравнения в регистре 2 записано искомое число заданного ранга, а в рёгистре 13-ранг этого числа.

Введение в устройство элемента И, регистров, элемента ИЛИ, элементов запрета, элемента НЕ с соответствующими связями позволяет расширить функциональные возможности устройства, поскольку дает возможность при сравнительной схемной простоте получить комплекс результатов сравнения.

Формула изобретения

Устройство для сравнения чисел, содержащее п регистров сравниваемых чисел, схему сравнения, п узлов преобразования, п узел анализа, регистр результата, причем прямые выходы старших разрядов каждого i-ro регистра сравниваемых чисел., где i 1, 2,...п, соединены с первым входом i-ro узла преобразования, второй вход каждого i-ro узла преобразования подключен к первой входной щине, а их третьи входы соединены со входом установки в единичное состояние старшего разряда регистра результата, выход каждого i-ro узла преобразования подключен к i-ому входу узла анализа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения ранга любого заданного числа из группы чисел, в него введены элементы И, регистры, элемент ИЛИ, элемент запрета, элемент НЕ, причем выход каждого i-ro узла преобразования соединен с первым входом i-ro элемента И, второй вход которого подключен к (i -Ь 1) -ой входной щине устройства, а выходы каждого из которых соединены с i-ым входом элеменра ИЛИ, выход которого подключен ко входу установки в единичное состояние триггера старшего разряда регистра результата и к первому входу (п + 1)-го элемента И, второй вход которого соединен со входом элемента НЕ и с (п + 2)-ой входной шиной устройства, а выход - с управляющим входом узла анализа, первым входом (п -f 2)-го элемента И и с управляющим входом первого элемента запрета, информационный вход которого подключен к выходу второго элемента запрета и ко второму входу (п + 2)-го элемента. И, выход первого элемента запрета и (п + 2)-го элемента И соединены со входами первого и второго регистров соответственно, выходы первого и второго регистров подключены ко входам схемы, сравнения, выход которой соединен с первым входом (п + 3)-го элемента И и с информационным входом третьего элемента запрета, управляющий вход которого и второй вход (п + 3)-го элемента И подключеш к первому входу (п + 4)-го элемента И и , выходу элемента НЕ, второй вход (п + 4)-го элемента И соединен с первой входной щиной, а выход - с первым входом (п + 2)-го элемента И, выход (п + 3)-го элемента И подключен к (п + 1)-ому входу элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 610107, кл. G 06 F 7/06, 1975 (прототип).