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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к цифровым системам контроля и обработки информации. Известно устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее регистр,, накапливающий сумматор, элементы И и ИЛИ, элементы задержки, триггер,.группы элементов И, причем вход установки в нулевое состояние триггера и первые входы первого и второго элементов. ИЛИ соединены с первой управляющей шиной, прямой и инверсный выходы триггера подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, вторые входы первого и второго элементов И соединены со второй управляющей шиной, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому входу третьего элемента ИЛИ и к управляющему входу элементов И первой группы, информационные входы которых соединены с инверсными выходами регистра, а выходы - с первой группой входов, накапливающего сумматора, выход третьего элемента ШЖ подключен к управляющему.входу элементов И второй группы н через первый элемент задержки - к входу,установки в единичное состояние триггера и ко второму входу второго элемента ИЛИ, вьгход которого соединен со входом установки в нулевое состояние.регистра, прямые вьгходы которого подключены к информационным входам элементов И второй группы, вьЕходы которых подключены ко второй группе входов накапливающего сумматора l. Недостатком этого устройства, является его относительная сложность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является у.стройство для сравнения двоичных чисел, содержащее регистр, накапливающий сумматор, элементы И и ИЛИ, элементы задержки, триггер, группы элементов И, причем вход установки в нулевое состояние триггера и первые входы первого :И второго элементов ИЛИ соединены с первой управляющей шиной, прямой и инверсный выходы триггера подключены к первым входам первого и второго,эле ментов И соответственно,, вторые входы первого и второго элементов И соединены со второй управляющей шиной, а выходы второго и первого элементов И подключены соответственно к первому входу третьего элемента ИЛИ и к управляющему входу .элементов И первой группы, информационные входы которых соединены с инверсными выходами регистра, -прямые выходы которого соединены с информационными входами элементов И второй группы, управляющие входы которых соединены с входом первого элемента задержки и с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки,, вход которого соединён с выходом третьего элемента за.держ1си, вход которого соединен с выходом первого элемента И, с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со вторым входом вто-рого элемента ИЛИ,.выход которого сот единен с шиной сброса первого суммато ра, а прямой и инверсный выход знакового триггера первого сумматора соеди нен с первыми входами четвертого и пя того элемента И , вторые входы которых подключены к третьей и четвертой шина управления соответственно, а выходы ко входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к другому вх ду третьего элемента И L2. Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно пoзвoJ яeт. только выбрать экстремальное число из послЁдовательности чисел. Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сравнения двоичных чисел, содержащем регистр, группы элементов И, накапливающие суммато ры, элементы И и ИЛИ, группу элементов ИЛИ, триггер, элементы задержки, причем первые информационные входы первой группы устройства соединены с информационными входами регистра, пря мые выходы которого подключены к первым входам элементов И первой группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ первой и вто.рой групп, инверсные .выходы регистра {подключены к первым входам.элементов и второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами элементов ИЛИ первой и второй групп, первый вход установки исходного состояния устройства подключен ко входу установки в единичное состояние триггера и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход установки исходного состояния устройства соединен со входом установки в единичное состояние триггера и сО вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу управления регистра, прямой и инверсный выходы триггера соединены с первыми входами первого и второго элемента И соответственно, вторые входы которых подключены ко входу установки режима устройства, а выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выходкоторого подключен ко вторым входам элементов И первой группы и через первый элемент задержки - к первому входу установки исходного со-стояния устройства, выход второго.элемента И соединен со вторыми входами элементов И второй группы и через второй элемент задержки с первыми вхо; ами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и со входом третьего элемента задержки, выход которого подключен кр второму входу второго элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ первой гр.уппы соединены со входами первой группы входов первого накапливающего сумматора, выходы элементов ИЛИ второй группы подключены ко входам первой группы входов второго накапливающего сумматора, выход третьего элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен ко 1 второму входу установки исходного состояния,, а выход - ко входу управления второго накапливающего сумматора, входы второй группы которого соединены со вторыми информационными входами второй группы устройства, информационные входы третьей группы . устройства подключены ко входам второй группы первого накапливающего сумматора, прямой выход знакового разряда которого соединен с первым входом седьмого элемента И, а инверсный - со вторым входом шестого элемента И, прямой выход знакового разряда второго накапливающего сумматора подключен к первому входу врсьмого элемента.И, ко второму входу четвертого элемента И, а инверсный - к первому входу девято58го элемента И и ко второму входу седь мого элемента И, выход которого соеди нен со вторым входом пятого элемента И,.вторые входы восьмого и девятого элементов И подключены к первому и второму входам выбора вида работы уст ройства соответственно, а их выходы ко входам четвертого элемента ИЛИ вы ход которого соединен АО вторьш входо третьего элемента И, прямые выходы регистра подключены к третьим входам четвертого пятого и шестого элементов И. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит регистр 1« накапливающие сумматоры 2 и 3 группы 4элементов И, элементы И 9-14, группу , 15 элементов ШШ, элементыИЛИ 16-19, элементы 20-22 задержки, триггер 23, группу 24 элементов ИЛИ, первый вход 25 установки исходного состояния, вход 26 установки режима; входы 27 и 28 выбора работы, груйпы информационвторой вход 32 усных входов 29-31, состояния, выхода тановки исходного 33-35 устройств. Устройство работает в режиме выбора экстремального числа (наибольшего или наименьшего из последовательности чисел) и режиме сравнения чисел с допусками . В режиме выбора экстремального чис ла устройство работает следуклцим образом. Сигнал установки исходного состояния устройства, поступающий на вход 32 установки исходного ростояния, устанавливает регистр 1 , накапливакяций сумматор 2 и триггер 23 в нулевое состояние. Числа для сравнения поступаю по группе информационных входов .29 в параллельном или последовательном кодах в зависимости от типа источника сравниваемь1х чисел. Первое число запи сывается в регистр 1, а сигнал сброса поступающий после первого числа на вход 26 установки режима через элемен И 13, управляемый инверсным входом триггера 23, и элемент ИЛИ 18, переписывает это двоичное число в прямом коде в накапливающий сумматор 2. При этом триггер 23 и регистр 1 сигналом сброса через элемент 20 задержки устанавливаются соответственно в единич ное и нулевое состояние. Второе число, поступающее на группу информационных входов 29, также за писывается в регистр 1. Поступающий 2 после числа на вход 26 установки режима сигнал через элемент И 14.открывает группу 4 элементов И и переписывает через группу 15 элементов ИЛИ обратный код второго числа в накапливающий сумматор 2,. Рассмотрим работу устройства для случая выбора наибольшего .числа, когда разрешающий сигнал подан на вход 27 выбора вида работы и выбора наименьшего числа, когда разрешакяций сигнал подан на вход 2В выбрра вида работы . Если второе двоичное число окажется больше или равно первому двоичному числу, записанному в накапливающем сумматоре 2, то триггер его знакового разряда будет в единичном состоянии, элемент И I1 будет открыт и разрешающий сигнал через элемент ИЛИ 16 подается на элемент И 12. Сигнал сброса, поступивший после второго числа и задержанный на время, необходимое для выполнения суммирования, через элемент И 12 и элемент ИЛИ 17 поступает на шину сброса накатшивающего сумматора 2 и очищает его. Этот же сигнал через Элемент 21 задержки и элемент ШШ 18 поступает на группу И 5 элементов , перезаписывает второе число на прямом коде в накапливающийсумматор 2 и через элемент 20 задержки и элемент ИЛИ 19 очищает регистр 1. Если второе двоичное число .окажется меньше первого числа, то триггер знакового разряда будет в нулевом состоянии. В этом случае элемент И 12 закрыт, поэтому разность двух чисел первого и второго сохранится в накапливающем сумматоре, так как сигнал сброса не поступает на шину сброса .накапливающего сумматора. Этот сигнал через элементы 22 и 21 задержки и элемент ИЛИ 18 откроет группу 5 элементов И. При этом в первом случае (когда второе число больше первого) второе число запишется в очищенный накапливающий сумматор 2, а.во втором к разности первого и второго числа прибавится прямой код второго числа и первое большее число будет восстановлено в сумматоре. При выборе наименьшего числа, .если второе двоичное число окажется меньше первого, то триггер знакового разряда накапливающего сумматора 2 будет в нулевом состоянии, элемент И 10 окажется открытым и разрешающий сигнал через элемент ШШ 16 будет подан на элемент 78 И 12. Сигнал сброса через элементы И 12 и ИЛИ 17.поступит на шину сброса накапливающего сумматора 2.и очищает &ГО. Этот же сигнал через элемент 21 задержки и элемент ИЛИ 18 поступит на группу 5 элементов И и через элемент 20 задержки и элемент ИЛИ 19-- на типу сброса регистра 1. При этом в на капливающий сумматор 2 перезаписывает ся второе число в прямом коде. Если второе двоичное число,больше или равно.первому числу то триггер знакового разряда, будет в единичном состоянии. В этом случае .элемент И 1 закрыт, поэтому разность двух чисел первого и второго -сохранится.в накапливающем сумматоре 2, так: как сигнал сброса не поступит на шину сброса. Этот сигнал через элементы 22и 21, за держки и элемент ИЛИ 18 откроет груцпу 5 элементов И.-При этом к разности первого и второго чисел, записанных В .накапливающем сумматоре 2, прибавит ся прямой код второго числа и первое меньшее число будет восстановлено в накапливающем сумматоре. При работе устройства в режиме выбора экстремального числа вход 25 установки исходного состояния, группы информационных входов 30 и 31 и выходные шины 32-34. не используются. В режиме сравнения чисел с допусками устройство работает следующим образом. Значения верхнего .и .нижнего допусков с Группы информационных входов 30 .и.31 записываются в накапливающие сумматоры 2 и 3. Сигнал установки.исходного состояния устройства, поступающий на шину 25 управления, устанав ливает триггер 23- в единичное.состояние и очищает регистр 1. Числа для сравнения записываются на регистр 1. Сигнал управления с шины 26 поступает .через элемент И 14, .открытый сигналом с единичного выхода триггера 23, на группу 4 элементов И, открывает ее и обратный код числа из регистра I через группу-15 элементов ИЖ поступает в сумматоры верхнего 2 и нижнего 3 допусков. В сумматорах 2 и 3 образуются обратные коды сумм соответственно верхнего и нижнего допусков -со сравниваемым числом, при этом состояния знаковых триг геров сумматоров .зависят от значений допусков и сравниваемого числа. На информационные входы групп 6-7 элементов И с прямых выходов регистра 2 1 поступает значение кода сравниваемого числа, а на их управляющие входы - сигнал управления, задержанный элементом 22 задержки на время переходных процессов в сумматорах. Если сравниваемое число окажется больше верхнего допуска, то в таком случае триггер сумматора 2 будет в единичном состоянии, и сигнал с прямого выхода этого триггера будет подан на группу 8 элементов И. При этом сравниваемое число будет подано через группу 8 элементов И на выходную шину 32 - больше допуска. Если сравниваемое число окажется больше нижнего допуска и меньше верхнего допуска, то в этом случае знаковые триггеры сумматоров 2 и 3 верхнего и нижнего допусков.будут соответственно в нулевом и единичном состояниях. Сигналы со знаковых.триггеров , сумматоров подаются на элемент И 9, а с его выхода - на группу 7 элементов И. При этом сравниваемое число выдается на выходную шину 33 - норма. Если сравниваемое число окажется Меньше нижнего допуска, то в этом«случае знаковые триггеры сумматоров будут в нулевом состоянии. Сигнал с инверсного выхода знакового триггера сумматора 3 нижнего допуска поступает на группу И 6 элементов и сравниваемое число выдается на шину 34 - меньше допуска. Сигнал управления, задержанный элементом 21 задержки на время выдачи результата сравнения на одну из выходных шин 32-34, поступает через элемент ИЛИ -18 на группу 5 .элементов И. Прямой код сравниваемого числа с прямого выхода регистра 1 через группу 5 элементов И и группу 15 элементов ИЛИ поступает на входы сумматоров, при этом к содержимому сумматоров прибавляется прямой код сравниваемого числа. В сумматоре 2 восстанавливается, значение верхнего допуска, а в сумматоре 3 - нижнего. Сигнал управления, задержанный .элементом. 20 .задержки на время восстановления допусков в сумматорах 2 и 3, поступает на шину сброса регистра 1 и очищает регистр,, подготавливая его к приему нового.числа для сравнения. Функциональные возможности предлагаемого устройства расширены за счет использования дополнительных узлов, 98 элементов и новых функциональных связей. Устройство позволяет выбирать экстремальное число из последовательности сравниваемых чисел, а также сра нивать числа с .заданными допусками. Формула изобретения Устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее -регистр, группу эле ментов И, накапливающие сумматоры, элементы И и ИЛИ, группу элементов ИЛИ, триггер, элементы задержки, причем информационные входы первой группы устройства соединены с информационными входами регистра, прямые выходы которого подключены к первьм входа элементов И первой группы, выходы которых соединены с первьми входами эле ментов ИЛИ .первой и второй групп, инверсные выходы регистра подключены к первым входам элементов И второй груп пы, выходы которых соединены со вторы ми входами элементов ИЛИ первой и второй групп, вход установки исходного состояния устройства подключен ко входу установки в единичное состояние тргиггера и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход установки исходного состояния устройства соединен со входом установки.в единичное состояние триггера и со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу управления регистра, прямой и инверс.ный выходы триггера со.единены с первы ми входами первого и второго элементов И соответственно, вторые входы ко торых подключены ко входу установки режима устройства, а выход, первого элемента И соединен с первым входом второго элемента Ш1И, выход которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы и через первый элемен (Задержки - к первому входу установки исходного состояния устройства, .выход второго элемента И соединен со вторы.;ми входами элементов И второй группы ;и через второй элемент задержки-с пер выми входами третьего, четвертого, пя того и шестох о элементов И, и со входом третьего элемента задержки, выход 2 которого подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, отличающ е..е с я тем, что, с целью расширения функгдаональных возможностей за счет обеспечения сравнения чисел и выбора экстремальных значений, в нем выходы элементов ИЛИ первой группы соединены со входами первой группы входов первого накапливающего сумматора, выходы элементов ИЛИ второй группы подключены ко входам первой группы входов второго накапливающего.сумматора, выход третьего элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен ко второму входу установки исходного состояния, а выход - ко входу управления второго накапливающего сумматора, входы второй группы которого соединены с информационными входами второй группы устройства, информационные входы третьей группы устройства подклю.чены ко входам второй группы первого накапливающего сумматора, прямой выход знакового разряда которого соединен с первым входом седьмого элемента И, а инверсный - со вторым входом шестого элемента И, прямой выход знакового разряда второго накапливающего сумматора подключен к первому входу восьмого элемента И, ко второму входу четвертого элемента И, а инверсный - к первому входу девятого элемента И и ко Второму входу седьмого элемента И, выход которого соединен со вторым входом пятого элемента И, вторые входы восьмого и девятого элементов И подключены к первому и второму входам выбора вида работы.устройства соответственно, а их выходы - ко входам четвертого элемента ИЛИ, .выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, прямые выходы регистра подключены к третьим входам четвертого, пятого и шестого элементов И. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 466508, кл. G 06 F 7/04, 1973/ 1, Авторское свидетельство СССР G 06 F 7/02, 1976 № 646329, кл. (прототип).