Устройство для сравнения чисел Советский патент 1982 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 и систем дискретной, автоматики и ЭВМ.

Известны устройства для сравнения чисел, представленных последовательным позиционным способом, содержащие кольцевые сдвигающие регистры, элементы И, ИЛИ,триггеры, определяющие экстремальные числа 1.

.Недостатком устройства являются невысокие функциональные возможности,

не позволяющие получить полное решение задачи сравнения:, определять не только экстремальные числа, но и любого ранга, а также величину

;разности этих чисел.

Известно устройство, содержащее кольцевые сдвигающие регистры, узел анализа количества единиц, элементы управления, узел сравнения и регистр результата, обеспечивающее выбор числа любого заданного parira 21.

Недостатком этого устройства является невозможность определения разности пары выбранных чисел, а также сохранения массива сравниваемых : чисел.

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее кольцевые сдвигающие регистры сравниваемых чисел, элемент преобразования, узел анализа количества единиц и сравнения с константой, регистр результата. Устройство обеспечивает выбор числа заданного ранга с сохранением массива сравниваемый чисел СЗ/

10

Однако это устройство также не дает полного решения задачи сравнени1Ч, так как .Б нем отсутствует возможность определения разности пары выбранных чисел, что ограничивает

15 область его применения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства - обеспечение наряду с выбором чисел заданного ранга опре20деления их разности или величины интервала между ними.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для сравнения чисел, включающее кольцевые сдвигающие реги25стры сравниваемых чисел, узлы срав;Ненйя, два кольцевых сдвигающих .регистра результата, счетчик с це.пью кольцевого сдвцга, два эле|Мента НЕ и два элемента И, причем

30 :выход старшего разряда i-ro кольцевого сдвигающего) регистра сравни ваемого числа (,.,.,N, где N количество сравниваемых чисел) сое диней с парными входами 1-го и (l+N)-ro узлов сравнения, вторые входы узлов сравнения с первого по N-ый объединены, вторые входы узло сравнения с (N+l)-ro по 2N-ft объед 1нены, выходы элементов НЕ соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вход первого элемента НЕ соединен со входом старше го разряда первого кольцевого сд6игаю1 ;его регистра результата, вы ход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика с кольцевого сдвига, третьи входы все узлов сравнения соединены с управля ющим входом устройства содержит первый и второй узлы анализа количества единиц и сравнения с констан уой, входы первого из которых соединены с выходами узлов сравнения с первого по N-й,. а входы второго с выходами узлов сравнения c((N+,)по 2Ы-й, выходы первого и второго узлов анализа количества единиц и сравнения с константой соединены со вторыми входами соответствуювдих элементов И и со входами соответственно второго и первого элементов НЕ,-вход первого элемента НЕ соединен со входом старшего разряда второго кольцевого сдвиганяцего регистра результата и вторшл входом первого узла сравнения, выход второго элемента И соединен со входом старшего, разряда счетчика с цепью кольцевого сдвига. При этом узел анализа количества единиц и сравнения с константой содержит сдвигающий регистр,, сую-трук щий счетчик, регистр и схему сравне ния , выход которой соединен с вы ходом узла, а входы - с выходами счетчика и регистра, вход счетчика соединен с выходом сдвигающего регистра, входы разрядов которого сое динены со входами узла. Кроме того, УЗеЛ: сравнения содержит два триггера, элемент неравнoзнaчнocт, три элемента И и элемент ЙЛИ причем первый и второй входы узла соединены со входами элемента неравнозначности, ВЕХКОД t oToporo подключен к первым входам Первого и второго элементов И, вы}1оды которых соединены со входами соответствующих триггеров, прямые выходы которых соединены собтветствукяцими входами третьего элеме|)та И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вхо которого соединен с инверсйым В1яходом перЕюго триггера, а выход - с выходом узла, вторые входы первого и второго элементов И соединены с соответствукицими входами узла, трет вход которого соединен с третьими входами элементов И, прямрй выход второго триггера подключен к четвертому входу первого элемента И, четвертый вход третьего элемента И соединен с первым входом узла. На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 вариант схемы кольцевого сдвигающего регистра - вычитающего счетчика разности чисел; на фиг.З - вариант схемы элемента преобразования; Не. Фиг.4 - вариант схемы узла анализа количества единиц, и сравнения с константой. Устройство содержит кольцевые сдвигающие регистры 1, l,..., IN сравниваемых чисел, первый кольцевой сдвигающий регистр 2 результата (числа низш.его .ранта или меньшего числа), второй кольцевой сдвигающий регистр 3 результата (числа высшего или большего числа), счетчик 4 с цепью кольцевого сдвига, узлы 5, ST.,... , SN, бх,, 6.j,..,6|sf сравнения, первый и второй узлы 7 и 8 анализа количества.единиц и сравнения с константой, первый и второй элементы; И 9 и 10, управлякячий вход 11, элементы НЕ 12 и 13, в разряде триггер 14 и элементы И 15 и 16, элементы И 17 и триггер 18 для развязки цепей сдвига и вычитания, элемент ИЛИ 19. Узел 5(6) сравнения содержит элемент 21 неравнозначности (сложения по модулю 2), элементы И 22 и 23, триггеры 24 и 25, элемент И 26, элемент ИЛИ 27, выходы 28-30,, выход 31. Узел 7(8) анализа количества единиц и сравнения с константой содержит п-разрядный (по количеству п сравниваемых чисел или выходов с уёлов 5(6) сравнения, подаваемых на вход узла 7(8) анализа сдвигающий регистр 3 2 суммирующий счетчик 33, регис тр 34, на котором записывается константа сравнения, схему 35 сравнения, входы 36, 361,..,36м,. выход 37. В процессе сдвига происходит продвижение инфо.рма1и1и в сторону старших разрядов, вместе с тем счетный вход счетчика 4 подключен к счетному входу триггера 14 его старшего разряда, прямой выход этого триггера 14 подсоединен к счетному входу триггера 14 младшего (нулевого) разряда счетчика 4, прямой выход которого в свою очередь,.связан со счетным входом триггера 14 следукнцего (первого) разряда, и так далее до (la-D-ro разряда (для т-раэрядного счетчика 4). Поэтому переключение триггера 14 старшего (т-го) разряда счетчика 4 происходит при кгикдом поступлении сигнала на счетный (вычитакхций) вход 20-счетчика 4, переклю ение триггера 14 младшего разряда - при каждом втором поступлении сигнала на счетный вход 20 счетчика 4, переключение триггера 14 следующего (первого) разряда прц -каждом четвертом поступлении сигнала и т.д. Таким образом, по отношению к вычитанию старший разряд выполняет функций младшего разряда счетчика 4

Узел 5(6) сравнения работает следующим образом.

В исходном состоянии имеется сигнал на прямых выходах триггеров 24 и 25. В том случае, если (при наличии разрешакяцего сигнала) на первом входе 29 узла 5(6) значение O а-на входе 30 - значение , сигнал выхода элемента 21 неравнозначности проходи через открытый элемент И 23 и устанавливает iтриггер 25 в состояние О. Йри этом исчезают сигналы на входах элементов И 22 и И 26, в результате чего в течен,ие всех последующих тактов работы устройства на выходе элемента ИЛИ 27 и,следовательно на выходе 31 узла 5(6) - зна:чение О. Если же на входе 29 значение , аиа входе 30 - значение О сигнал с выхода элемента 21 неравнозначности проходит через открытый элемент И 22 и устанавливает триггер 24 в состояние .О. Появляющийся при этом сигнал на инверснс выходе триггера 24 поступает |Через элемент ИЛИ 27 на выход ЗГ; узла 5 (6).

В результате в течение всех последующих тактов работы устройства на выходе 31 - значение 1. В остальных случаях элемент И 26 пропускает через элемент ИЛИ 27 на выход элемента преобразования сигнал соответствующего регистра 1.

Узел 7 (8) анализа количества единиц и сравнения с константой работает следующим образом.;

На регистре 34 записано число константа сравнения. Поданные на входы 36-}, Зб2,..., 36jM значения записываются в разряды регистра 32, В процессе сдвига происходит подсчет единиц счётчиком 33. Яолученное в счетчике 33 число сравнивается с помощью,счетчика 35 с константой. Результат сравнений в виде значения , ,если число в счетчике 33, больше или равно константе сравнения, и в виде значение в противном случае поступает на вы-ход 37 узла 7 (8).

Устройство работает следующим образом. .

В узлах 7 и 8 устанавливают константы сравнения, равные рангам вцделяемых чисел (для числа высшего, например, первого ранга устанавливается константа , длячисла низшего, например, пятого ранга - константа 5).На вход 11 подается сигнал, открывающий узлы

с -1 1/ Hf 6, 62, ..., 6(, ,

который сохраняется до окончания процесса сравнения.

На узлы 7 и 8 через узлы 5, 52, ..., 61, 62,..., 6м поступают значения старших разрядов регистO ров 1, 12..., 1(4. Узлы 7 и 8 подсчитывают количество единиц, содержащихся в старших разрядах регистров 1,...1ы и сравнивают с константами сравнения.

5 Если количество единиц, содержащихся в старших разрядах регистров 1 больше или равно константе сравнения, то на выходах узлов 7и 8 образуется 1, если меньше - то jО. Выходное значение узла 7 записывается в регистр 2 в качестве старшего разряда меньшего (низшего ранга) вьаделяемого числа, а также

.подается на входы, уз лов 5, 5,..., 5. Аналогично выходной результат узла 8 записывается в регистр 3 в качестве старшего разряда большего высшего ранга) выделяемого числа,

а также на входы узлов 6, 6.,...,

%

Каждый узел 5 (6) запирает выходной сигнал соответотвукяцего регистра l,,..., IN и выдает значение на всех Последукицих тактах работы

5 устройства, если на выходе узла 7 (8), а на выходе cooтвeтcтвsaoщeгo регистра ,, 1,..., l|s| значение О. В противоположном случае, когда на выходе узла 7(8) значение О, а

0 на выходе регистра 1, 12, . IN значение , каждьй узел 5(6) запирает выходной сигнал этого регистра 1 и на всех последующих тактах работы устройства выдает значение

реги4 тра 1 , 12,..., IN

В том случае, если при анализе рассматриваемого разряда сравниваг 0 емых чисел на выходах узлов 7 и 8 либо 1 , сигналы на выходах эле1«4ентов И 9 и 10 отсутствуют.

Пусть на выходе узла 8 имеется 1 (эта едини111а большего из выделяемьрс чисел) , на выходе узла 7 О. В этом случае-сигналом с выхода элемента И 10 записывается в старший разряд счетчика 4.

После окончания сравнения очередного разряда сравниваемые числа и результаты сравнения продвигаются на одну позицию в сторону старших разрядов. Количество сдвигов равно , числу разрядов сравн-иваемых чисел , 5 и определяет полный цикл сравнения. , Пусть Теперь при анализе рассмат рйваетлого разряда на выходе узла 7 VI на выходе узла 8 О, Т.е. значение этого разряда меньшего числа больше значения этого же разряда большего числа. В этом случае сигналом с выхода элемента И 9 вычитается единица из формируемого в счетчике 4 значения разности количество разрядов которой равно количеству рассмотренных разрядов сравниваемых чисел. Сравнение продолжается до тех по пЬка не произведется полный цикл продвижения чисел по кольцевым сдви гающим регистрам 1. При этом в регистрах 2 и 3 и в счетчике 4 записаны результаты сравнения - меньшее число, большее число, значение их разности. Кроме того, поскольку узлы 5 и 6 по своему принципу обязательно содержат запоминающий элемент, можно, индицируя состояния этих элементов, указать регистры It, 1,..., IN, в которых содержатся числа требуемых рангов. При этом не изменившееся (исходное) к моменту окончания процесса сравнения состоя ние запоминакнцего элемента узла 5 показывает, что число низшего ранга находится в регистре 1, исходное состояние запоминаинцего элемента узла 6j показывает, что число высшего ранга - в регистре J j. Введение в устройство узлов анализа количества единиц и сравнения с константой позволяет расширить ег область применения, что выгодно отличает его от известных устройств, поскольку дает возможность выбора из сравниваемьсс чисел произвольных рангов. Формула изобретения 1. Устройство для сравнения чисел, содержащее кольцевые сдвигающие регистры сравниваемых чисел, узлы сравнения, два кольцевых сдвигающих регистра результата, счетчик с цепью кольцевого сдвига, два элемента НЕ и два элемента И, приче выход старшего разряда i-ro кольцевого .сдвигающего регистраi сравнива емого числа (,...,N; N - колиtfecTBo сравниваемых чисел) соединен с первыми входами i-ro и (1тН)-го узлов сравнения, вторые входы узлов сравнения с первого по N-ый объедитнены, вторые входы узлов сравяения с (N+l)-ro по 2Н-й объединены, выходы элементов НЕ соединены с первыми восодами соответствующих элемен тов И, вход первого элемента НЕ сое динен со входом старшего разряда пе вого кольцевого сдвигающего регистра результата, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика с цепью кольцевого сдвига, третьи входы всех узлов сравнения соединены с управляющим входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности выбора из сравниваемых чисел произвольных рангов, устройство содержит первый и второй узлы анализа количества единиц и сравнения с константой, входы первого из которых соединены с выходами узлов сравнения с первого по N-й, а входы второго - с выходами узлов сравнения с (N+I)-ro по 2Ы-й, выходы первого и второго узлов анализа количества единиц и сравнения с константой соединены со вторыми входами соответствукадих элементов И и со входами соответственно второго и первого элементов НЕ, вход первого элемента НЕ соединен со входом старшего разряда второго кольцевого сдвигающего регистра результата и вторым входом первого узла сравнения, выход второго элемента И соединён с входом старшего разряда счетчика с цепью кольцевого сдвига. 2.Устройство по п.1,отличающееся тем, что узел анализа количества единиц, и сравнения с константой содержит сдвигающий регистр, суммирующий счетчик, регистр и схему сравнения, выход которой соединен с выходом узла, а входы - с выходами счетчика и регистра, вход счетчика соединен с выходом сдвигающего регистра, входы разрядов которого соединены со входами узла. 3,Устройство по П.1, о т ли чающееся тем, что узел сравнения содержит два триггера, элемент неравнозначности,три элемента И и элемент ИЛИ, причем первый и второй входы узла соединены со входами . элемента нераВнозначности, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены со входами соответствующих триггеров, прямые выхода которых соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход с выходом узла, вторые входы первого и второго элементов И соединенЕЛ с соответствующими входами узла, третий вход КОТОРОГО соединен с третьими восодами элементов И, прямой выход второго триггера подключен к четвертому входу первого элемента И, четвертый вход третьего /элемента И соединен с первым входом узла. /

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г1

свидетельство СССР 06 F 7/ОС, 1978.

свидетельство СССР 06 F 7/04, 1976

(Pu9.i

f7

0 0«tPi

26

- ЖИ27

ЛЧ

23 И

Й/2.2