Устройство для сравнения чисел Советский патент 1982 года по МПК G06F7/04 

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах преобразования и обработки информации .

Известно устройство для сравнения чисел, содержащее регистры приема сравниваемых чисел, элементы И, ИЛИ., счетчики, триггеры l.

Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее два п-разрядных регистра, связанных по выходам разрядов с элементами изменения направленности светового потока, источник света и фотоприемники, выходы которых соединены с входами схемы анализа. Элементы изменения направленности светового потока выполнены в виде подвижных отражателей и оптически связаны попарно последовательно, а выходы пар при их неравнозначном со,стоянии оптически связаны через линЗУ со входами фотоприемников Больше А или Больше Б, а при равнозначном состоянии последовательно с входами последущей пары элементов изменения направленности светового потока Выход равнозначности последней пары оптически связан с фотопри емником А равно Б, Коды сравниваемых чисел поступают в регистры, где

to запоминаются. Запоминающие элементы разрядов регистров в соответствии с кодом возбуждают элементы изменения направленности светового потока, на которых производится поразрядное

IS сравнение кодов. Таким образом, во время получения результата сравнения включается время срабатывания регистра приема кодов 2.

т

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия . Поставленная цель достигается тем что в устройство для сравнения чисел, содержащее 2п поразрядных узлов сравнения, источник светового потока опроса, узел анализа результата, при чем вход каждого k-ro разряда первог числа оптически соединен с информационным входом (2п-1)-го поразрядного узла сравнения, вход каждого k-ro разряда второго числа оптически соединен с информационным входом 2k-ro поразрядного узла сравнения, выход источника светового потока опроса оптически связан с первым управляющи входом первого поразрядного узла сра нения, прямой и инверсный выходы переносов каждого )-го поразрядного узла сравнения, где ,3,...,2п-1, оптически соединены с первым и вторым входами управления соответственно (i+l)-ro поразрядного узла сравнения , прямой и инверсный выходы результатов сравнения каждого j-ro поразрядного узла сравнения, где ,,. .. ,2п, оптически подключены к первому и второму входам соответственно блока анализа результата, введен источник светового потока бло кировки и 2п узлов блокировки, выХОД источника светового потока блоки ровки оптически соединен с входом блокировки первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы передачи блокировки каждого k-ro поразрядного узла сравнения, где k 1,3i...,2n, оптически соединены с первым и вторым информационными входами соответственно k-ro узла блокировки , выход внутренней блокировки каждого из которых оптически соеди- иен с информационным входом k-ro поразрядного узла сравнения, выход передачи блокировки k-ro узла блокировки оптически соединен с входом блокировки (k+l)-ro поразрядного узла сравнения. Кроме того, каждый узел блокировки содержит делитель светового поток дихроичное зеркало и неподвижные отражатели, причемпервый информационный вход узла оптически соединен с первым неподвижным отражателем и делителем светового потока, первый выход которого оптически соединен с входом отражения дихроичного зеркала второй вход которого оптически соеди .нен с выходом первого неподвижного отражателя, а выход оптически подклю 9 64 чей к выходу передачи блокировки узла, второй выход делителя светового потока оптически соединен с вторым неподвижным отражателем, выход которого оптически подключен к выходу внутренней блокировки узла. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - его функциональная схема. Устройство содержит источник 1 светового потока опроса, источник 2 светового потока блокировки, поразрядные узлы 34 ,32.i.32п сравнения, узлы tf ,7 2П блокировки. узел 5 анализа результата, информационные входы 6,62...,б2п выходы 7-9. Источники 1 и 2 светового потока опроса и блокировки подают коллимированные световые потоки на поразрядный узел 3 сравнения с разной направленностью (под разными углами падения) . Узлы 3 поразрядного сравнения направляют по разным выходам (направлениям) световые потоки, поступающие на их входы с разной направленностью и изк 1еняют направленность выходных световых потоков при возбуждении управляющего элемента. Узлы блокировки при поступлении светового потока одной направленности делят световой поток на две части. Одна часть (меньше 1/2п) поступает на управляющий вход предыдущего узла 3, а оставшаяся часть поступает на вход блокировки последующего узла 3 изменения направленности светового потока. При поступлении светового потока другой направленности на вход узла и блокировки последний передает световой поток без деления с той же направленностью, что и при делении на вход блокировки последующего узла 3. Каждый поразрядный узел 3 сравнения содержит оптический вход 9 управления, двухпозиционный отражатель 10 и неподвижный отражатель 11. Каждый узел l блокировки содержит неподвижные отражатели 12 и 13i делитель 1 светового потока и дихроичное зеркало 15. Узел 5 анализа результатов содержит собирательную лиузу 16 и фотоприемникй 17. Устройство работает следующим образом. в исходном состоянии источник 1 светового потока связан с одним входом первого поразрядного узла 3iсрав нения, а источник 2 светового потока блокировки с вторым входом первог поразрядного узла 3 сравнения. Световой поток опроса с выхода узла 3i поступает на вход опроса вто рого узла, а с выхода второго узла 32 на вход опроса узла Зз с той же направленностью, что и световой поток источника 1 светового потока опроса. Так последовательно световой поток опрюса проходит через все узлы 3 и попадает на вход Равно узла 5. Световой поток блокировки с выхода узла Зг поступает на вход блокировки узла А, с выхода которого поступает на вход блокировки последующего узла Зп изменения направленноети светового потока. Таким образом, световой поток блокировки проходит все узлы 3 и . При поступлении импульсов кодов (электрических или световых) на все узлы 3, узлы 3 возбуждаются, световой поток блокировки поступает по выходам узлов 3 на входы узлов k. Теперь световой поток блокировки делится в каждом узле t i части его (1/2п) поступают на управляющие входы предьщущих узлов Таким образом, и после снятия кода с входов узлы 3 остаются возбужденными. Световой поток опроса с выхода первого возбужденнного уЗла 3 поступает на второй вход второго узла 32 Поскольку он также возбужден, то на его выходе световой поток опро са не изменяет направленности и поступает на узел Зз« Таким образом, световой поток опроса проходит все узлы 3 и поступает на вход Равно узла 5 анализа. Если коды сравниваемых чисел равны, то световой поток опроса проходи аналогично через все узлы 3 изменения направленности светового потока и тоже поступает на вход Равно узла 5. Световой же поток блокировки делится лишь в узлах i, стоящих после возбужденнных узлов 3 При неравенстве J-ых разрядов, пе вых, начиная со старших, световой поток опроса после второго узла Зр j-ой пары выходит по одному из выходов в зависимости от комбинации кодов в J-OM разряде и попадает на 866 один из входов узла 5 Больше А или Больше Б, не попадая на входы последующих узлов 3. Для возврата устройства в исходное состояние может использоваться снятие напряжения запитки или отключение источника 2 светового потока блокировки. Рассмотрим работу устройства в соответствии с функциональной схемой (фиг. 2), на которой представлены две : группы по п двухпозиционных отражателей 10 с оптическими входами 9 управления, делители 14, группы неподвижных отражателей 11-13 дихроичные зеркала 15, собирательная линза 16, фотоприемники 17, узел 5 анализа, источники 1 и 2 светового потока. Двухпозиционные отражатели 10 разворачиваются вокруг оси, перпендикулярной плоскости распространения световых потоков, относительно исходного положения на некоторый угол «з6 и возвращаются в исходное положение по сбросу. Если возбудить один из отражателей 10 пары, то световой поток отклоняется на угол 2о6, например вниз, относительно исходного, при возбуждении другого отражателя этой пары световой поток отклоняется на угол 2аС вверх относительно исходного. При возбуждении обоих отражателей одновременно световой поток не изменяет своего направления относительно исходного, так как отклонения компенсируются, и световой поток поступает на вход последующей пары младшего разряда. Таким образом, в случае равенства воздействий (О или 1) не двухпозиционные отражатели 10 пар световопотокJпоследовательно отражаясь от каждого из возбужденных отражателей и неподвижных отражателей 11, поступает на фотоприемник 17 и возбуждает узел 5 сравнения по входу Равно. При неравенстве кодов в одноименных разрядах чисел один из отражателей возбуждается, и световой поток отклоняется вверх или вниз относительно неподвижного отражателя 11 а зависимости от соотношения разрядов чисел А и Б. Световой поток от источника 1 не попадает на вход последующей пары и далее на,фотоприемник 17f, а через собирательную линзу 16 попадает на один из фотоприемников 1,7д или 17« и возбуждает узел 5 сравнения по соответствующему входу Больше Л или Больше Б. Световой поток через отражатель 13 попадает на соответствующий фотоприемник, так как лучи от всех разрядов при Большем А отличаются по направлению от лучей всех разрядов при Большем Б на угол k. Световой поток источника 2 последовательно отражается от всех неотклоненных отражателей, неподвижных отраулателей, проходя через дихроичны зеркала 15. Если же возбудить любой двухпозиционный отражатель по входу, то он отклоняется, и световой поток источника 2 попадает на делитель k, часть его проходит далее на дихроичное зеркало 15 и далее на последующи двухпозиционный отражатель под тем же углом, что и при неотклоненном предыдущем отражателе. Другая же часть светового потока после делителя If, отражаясь от неподвижного отражателя 13, поступает на оптический вход 9 управления двух позиционного отражателя, отклонившего световой поток на детмтель 1 Та ким образом, при снятии входного ко:да чисел подвижные отражатели, со.ответствующие кодам чисел А и Б, остаются отклоненными благодаря блокировке с помощью светового потока источника 2 через соответствующие делители 1 и неподвижные отражатели 13. Управление отклонением отражателей, можно осуществлять, например, используя свойство пьезокристаллов изменять свои размеры под действи-. ем приложенного напряжения или элект ростатическое взаимодействие заряженных проводников. Примем подачу уп равляхяцих напряжений помимо непосредственной подачи на пьезокристалл или проводники можно осуществлять че рез фотодиод или фототранзистор. Делители Т могут быть выполнены, например, на основе тонкой пластинки установленной под определенным углом к световому потоку. зависимости от угла установки часть светового по тока (в нашем случае 1/2п) отражает(2п-1) - преломляется и ся, а часть проходит дальше. Дихроичные зеркала 15 отражают по ностью световой поток, поступающий на Них с одной стороны и пропускают световой поток, поступающий с другой стороны. Это достигается путем соответствующей металлизации тонкой пластинки . Для упрощения чертежа цепи питания, а цепи электрического ввода сравниваемых чисел и цепи сброса двухпозиционных отражателей не показаны, но их наличие предполагается. В исходном состоянии двухпозиционные отражатели не возбуждены. Световой поток источника 2 света, попадая последовательно на двухпозиционные отражатели 10, неподвижные отражатели 12 через дихроичные зеркала 15 проходит всех их последовательно и далее не используется. При возбуждении двухпозиционных отражателей по управляющим входам (оптическим или электрическим) световой поток источника 2 света после отражения от отклоненных двухпозиционных отражателей попадает на соответствующие им делители 1, Минуя неподвижные отражатели 12 часть светового потока попадает на дихроичные зеркала 15с другой стороны (со стороны отражения) и, отражаясь от ди хроичного зеркала 15 поступает под неизменным углом на последующий двухпозициоиный отражатель. Часть же светового потока с делителя lA Попадает на неподвижный отражатель 3 и оптический вход возбужденного двухпозиционного отражателя. Теперь снятие входных кодов чисел А и Б не изменяет состояния двухпозиционных отражателей, а их сброс осуществляется по цепяи сброса (не показаны) . Световой лоток источника 1 света, попадая на двухпозиционный отражатель 10 первой пары, соответствующей старшему разряду числа А, отражается от него под углом р и, отражаясь от неподвижного отражателя 11, попадает под таким углом (5 на вход последукщей пары. Так, пройдя все пары, световой поток поступает на фотоприемник 17. При одновременном возбуждении обоих двухпозиционных отражателей 10 пары световой поток источника 1, последовательно отражаясь от двухпозиционного отражателя, нечетного неподвижного отражателя lljk- второго двухпоэиционного отражателя пары и четного неподвижного отражателя 1l2l поступает на вход последующей пары отражателей с тем же направлением, так как отклонения светового потока скомпенсированы. Следовательно, если возбуждение на двухпозиционных отражателях 10, образующих пары двоичных разрядов одинакового порядка, равны, то световой поток, пройдя последовательно начиная со старших разрядов, через каждую пару двухпозиционных отражателей 10, неподвижных отражателей 11, поступает на фотоприемник 17-f и возбуждает узел 5 оценки результата сравнения по входу Равно. Пр1И неравенстве возбуждений в разрядах одинакового порядка один из пары двухпозиционных отражателей 10 возбуждается, и пара отклоняет светб вой поток на угол 2в6 вверх или вниз в зависимости от соотношения разрядов чисел А и Б, При этом световой поток не попадает на неподвижный от ражатель вход следующей пары и далее на фотоприемник t7i а через собирательную линзу 16 попадает на соответствующий фотоприемник l или 175 и возбуждает узел 5 оценки результата по соответствующему зходу Больше А или Больше В. Предлагаемая совокупность признаKbs позволяет повысить быстродейств е устройства сравнений чисел, так как время сравнения меньше на время срабатывания регистров приема чисел А и Б по сравнению с известными устройствами. Схема сравнения, кроме этого, может принимать информацию, представле ;ную не только в электрической форме :мо и в оптической. Формула изобретения 1. Устройство для сравнерия чисел содержащее 2п поразрядных узлов срав нения , источник светового потока опроса, узел анализа результата, приче вход каждого k-ro разряда первого чи ла оптически соединен с информационным входом (2п-1)-го поразрядного узла сравнения, вход каждого k-ro разряда второго числа оптически сое динен с информационным входом 2k-ro поразрядного узла сравнения, выход источника светового потока опроса оптически связан с первым управляющим входом первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы переносов каждого i-ro поразрядного узла сравнения, где ,3,...,2пг1, оптически соединены с первым и вторым входами управления соответственно (i+l)-ro поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы результатов сравнения каждого j-ro поразрядного узла сравнения, где j 2,,...,2п, оптически подключены к первому и второму входам соответственно блока анализа результата, отли чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введен источник светового потока блокировки и 2п узлов блокировки, выходы источника светового потока блокировки оптически соединен с входом блокировки первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы передачи блокировки каждого k-ro поразрядного узла сравнения, где ,..,2п, оптически соединены с первым и вторым информационными входами соответственно k-ro узла блокировки, выход внутренней блокировки каждого из которых оптически соединен с информационным входом k-ro поразрядного узла сравнения, выход передачи блокировки k-ro узла блокировки оптически соединен свходом блокировки (k-fl)-ro поразрядного узла сравнения. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что каждый узел блокировки содержит делитель светового потока, дихроичное зеркало и неподвижные отражатели, причем первый информационный вход узла оптически соединен с первым неподвижным отражателем и делителем светового потока, первый выход которого оптически соединен с входом отражения дихроичного зеркала, второй вход которого оптически соединен с выходом первого неподвижного отражателя, а выход оптически подключен к выходу передачи блокировки узла, второй выход делите ля светового потока оптически соединен с вторьм неподвижным отражателем, выход которого оптически подключен к выходу внутренней блокировки узла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If 521566, кл. G 06 F 7/0, 197«. 2,Авторское свидетельство СССР If 736092, кл. G 06 F 7/0, 1979 (прототип).

JiLJ I

7н

I I I I

8мн

$БН иг.1