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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах контроля и управления технологическими процессами, в системах контроля качества изделий, в сетях ЭВМ. Известно устройство для сравнения двоичных чисел с допусками, содержащее двоичный счетчик, блок памяти, блок сравнения, элементы И, инвертор формирователь импульсов, триггеры. Сравнение текущего значения двоич ного числа с нижним и-верхним допусками и выдача сигналов Меньше / Норма, Больше осуществляется с помощью блока сравнения, на который последовательно подаются значения нижней и верхней границ допуска, а также текущие значения контролируемой величины nil. Недостатком этого устройства явля ется его низкое быстродействие и сложность. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является устрой ство для сравнения двоичных чисел, содержащее сумматор, группу элементо И, элементы задержки, триггер, регистр, информационные входы которого соединены с выходами первой группь; элементов И, первые входы которых соединены с первой информационной шиной устройства, а их другие входы с первой шиной управления устройством и с первыми входами первого элемента ИЛИ, вторые входы которого соединены с второй шиной управления, а его выход - с инверсным входом триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с третьей шиной управления, а его выход - с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второй группы элементов И, вторые входы которых соединены с первыми выходами регистра, а их выходы - с первыми информационными входами сумматора, инверсный и прямой выходы знакового триггера су пиатора соединены с первыми входами второго и третьего элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, инверсные выходы триггеров сумматора соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 2. Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно позволяет сра нивать двоичные числа только с нижн и верхним допусками, что сужает области его применения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройс ва за счет обеспечения сравнения чи сел с полем переменных допусков. Поставленная цель достигается те ЧТО устройство, с®д ержащее регистр, сумматор/ триггер, элементы задержк элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НБ, группы эле ментов И, причем информационные, входы устройства соединены с входами первой группы входов элементов И первой группы, выходал которых иодключены к информационным входам регистра, выходы которого соединены с входами первой группы входов элементов И второй группы, выходы кото рых подключены к входам первой груп пы сумматора, инверсные выходал кото рого соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входам первой группы входов элементов И третьей группы и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние сумматора, первый вход управления устройства подключен к входам второй группы вх дов элементов И первой группы и к первому входу, второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, инверсный выход, которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первы элемент задержки соединен с входами второй группы входов элементов И вт рой группы и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первьм входам второго, третьего и четвертого элементов И, второй вход,управления устройства соединен с вторым входом первого эле мента И, инверсный и прямой выходы знакового разряда сумматора подключе ны к вторым входам второго и третьего элементов И соответственно, выход второго элемента И соединен с входами первой группы входов элементов И четвертой группы, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в единичное состояние триггера, введены группа регистров, кольцевой сдвигающий регистр, группа элемен.тов ИЛИ, п .групп коммутирующих элементов И, выход третьего элемента И через третий элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента ИЛ и с входом управления кольцевого сдвигающего регистра, каждый 1-ый выход которого подключен к вторым входам i-ых элементов И третьей и четвертой групп, где i 1 ,2 , , . . ,h, и с входами первой группы входов коммутирующих элементов И i-ой группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами второй группы сумматора, выход четвертого элемента И подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом начальной установки кольцевого сдвигающего регистра и с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в нулевое состояние сумматора, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход начальной установки устройства подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ, к второму входу второго элемента ИЛИ и к входам установки в нулевое состояние регистров группы, выходам каждого i-ro регистра группы соединены с входами второй группы входов коммутирующих элементов И 1-ой группы, входы задания порогов -ой группы подключены к входам t-ro регистра группы, выход первого элемента И соединен с входами третьей группы входов коммутирующих элементов И всех групп. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит регистр 1,сумматор 2, группы элементов И 3 и 4, п групп коммутирующих элементов И, .5,5J,..;,5п,группу элементов И 6, :элементы И 7-9, элемент ИЛИ-НЕ 10, irpynny элементов ИЛИ 11, элементы ИЛИ 12-15, триггер 16, элементы 17-19 задержки, кольцевой регистр 20-сдвига, группу регистров 21, группу входов задания порогов 22, информационные входы 23, входы 24 и 25 управления, вход начальной установки 26, выходы 27 устройства, группу элементов И 28, элемент И 29. Устройство работает следующим образом. В исходное состояние устройство приводится установочным импульсом, который, поступая на вход управления начальной установки 26, очищает группу регистров 21 и триггер 16, регистр 1, сумматор 2 и устанавливает кольцевой регистр 20 в исходное состояние, при котором все разряды находятся в состоянии О, кроме первого младшего разряда (на схеме верхний разряд) в состояние 1. Далее происходит запись значений допусков Х, Х,...,Х п в группу ретистров 21, причем X., Xj . .., Х, запись очередного сравниваемого числа X в регистр 1, срав.нение числа X-с допусками Х,, Х. ..,Xf,. Каждое число сравнивается с вели:чинами Х-5, Х|г,...,Х„, за один цикл сравнения, который состоит из п тактов. Значения допусков Х, Х2,...Х„ поступают по информационной шине 22 и записываются в группу регистров 2 При подаче управляющего импульса на вход управления устройства 25 очеред ное число X записывается в регистр Сравнение числа X с полем допусков X,, Х2,...,Х„ и выдача на выходы 27 устройства одного из сигналов ос ществляется за п тактов. В каждом цикле сравнения очередного числа X с полем допусков Х, Х,,,..,Х„на вход 24 управления устройства подае ся п тактовых импульсов, При этом о 1крывается первая группа коммутирующи элементов И 5, так как на эту группу с триггера младаиего разряда сдвигаю щего регистра 20 поступает высокий потенциал. Значение первого допуска Х перезаписывается из первого регистра 21 группы в сумматор 2. Элементы И 3 открываются и число X в обратном коде перезаписывается в сумматор 2. В сумматоре 2 в обратном коде образуется разность чисел (). В зависимости от соотношения величин Х, X сумматор 2 может находиться в одном из трех возможных состояний: отрицательный результат , когда X X ; отрицательный ноль, когда X X ; положительный результат, когда . Состояние сумматора анализируется элементами И 8 и 9 и ИЛИ-НЕ 10. Если X Х, то в этом случае в су 1маторе 2 будет положительный результат, открывается элемент И 8 и тактовый импульс .поступает- на элемен ты И группы элементов И 6, однако из этих элементов открывается лишь первый элемент группы элементов И 6 так как на этот элемент поступает ра разрешающий потенциал с триггера младшего разряда сдвигающего регистра 20. В результате на выходе устрой ства будет получен сигнал а. (X Х,). Импульс с выхода элемента И 8 поступает .на единичный вход триггера 16, триггер устанавливается в состоя ние 1, при этом элемент И 7 закрывается и дальнейшее поступление тактовых импульсов в устройство прекращается до начала нового цикла сравнения. Кроме того, с выхода элемента И 8 импульс очищает сумматор 2, регистр 1 и устанавливает регистр 20 в исходное состояние. Если X Х, то в сумматоре 2 будет отрицательный ноль (когда все триггеры сумматора находятся в единичном состоянии), Такое состояние сумматора обнаруживается элементом ;ИЛИ-НЕ 10, входы которого подключены к инверсным выходам триггеров сумматора. При наличии в сумматоре 2 отрнцательного нуля на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 появляется сигнал, который подается на элементы И в группе 28. Однако при подаче тактового импульса открыт будет лишь первый элемент И в группр 23, что обеспечивается разрешающим потенциалом, поступающим с младшего разряда сдвигающего регистра 20. В результате на выходе устройства появляется сигнал aj (X Xi). Кроме этого,сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 10 поступает на единичный вход триггера 16, который устанавливается в состояние 1, при этом элемент И 7 закрывается и дальнейшее поступление тактовых импульсов в устройство прекращается до начала нового цикла сравнения. С выхода элемента ИЛИ-НЕ 10 импульс также очищает сумматор 2 и устанавливает регистр 20 в исходное состояние. Если X Х, то в таком / случае в сумматоре 2 будет отрицательный результат, при поступлении тактового импульса открывается элемент И 9, импульс с выхода И 9 сдвигает на один разряд единицу в кольцевом сдвигающим.регистре 20, очищает сумматор 2.; В результате устройство будет подготовлено к второму такту. При подаче второго тактового импульса осуществляется сравнение чисел X, Х. При этом работа устройства аналогична работе при поступлении первого тактового импульса. Процесс сравнения числа X с допусками X , У.. . . гХ гл продолжается до п-го такта. Если X Хп, то в этом случае в п-ом такте элемент И 29 будет открыт, так как на его трех входах будут сигналы, поступающие с регистра 20, с и.выхода элемента И 9 (в сумматоре 2 - будет отрицательный результат, поэтому элемент И 9 открыт) и с выхода элемента 16 задержки. На выходе элемента И 29 появится сигнал, который устанавливает сумматор 2, регистры ,1 и 20 в исходное состояние, подготавливая устройство к следующему циклу сравнения очередного числа с величинами поля допусков. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства, так как сравнение чисел выполняется для широкого набора значений допусков, которые могут изменяться в процессе работы устройства. Новые функционсшьные возможности устройства позволяют использовать его в автоматических линиях контроля качества продукции, для контроля технологических процессов, в системах сортировки изделий на группы по классам точности, чистоте обработки и другим признакам. Формула изобретения Устройство для сравнения чисел, содержащее регистр, сумматор, тригге элементы задержки, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, группы элементов И, причем информационные входы устройства соединены с входами первой группы входо элементов И первой группы, выходы которых подключены.к информационным входам регистра, выходы которого сое динены с входами первой группы входо элементов И второй группы, выходу которых подключены к входам первой группы сумматора, инверсные выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входам первой группы входов элемен тов И третьей группы и к первому вхо ду первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние сумматора, первый вход управления устройства подключен к второй группы входов элемен тов И первой группы и к первому вхо|Д второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, инверсный выход которого подключен к перво му входу первого элемента И, выход которого через первый элемент задержки соединен свходами второй группы входов элементов И второй груп ры.и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к Ьервым входам второго,, третьего и четвертого элементов И, второй вход управления устройства соединен с вто рым входом первого элемента И, инверс 1ый и прямой выходы знако1вого разря да сумматора подклгочепгз к вторым входай второго и третьего элементов И соответственно, выход второго элемен та И соединен с входаг и первой группы входов элементов И четвертой груп пы, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в единичное состоя ние триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения сравнения чисел с полем переменных допусков, в него введены группа регистров, кольцевой сдвигающий регистр, группа элементов ИЛИ, п -групп коммутирующих элементов И, выход третьего элемента И через третий элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и с входом управления кольцевого сдвигающего регистра, каждый I-ый выход которого подключен к вторым входам 1-х элементов И третьей и четвертой групп, где i 1,2,...п, |и с входами первой группы входов коммутирующих элементов И i-й группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами второй группы сумматора, выход четвертого элемента И подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом начальной установки кольцевого сдвигающего регистра и с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в нулевое состояние сумматора, выход элемента ИЛИНЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход начальной установки устройства подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ, к второму входу второго элемента ИЛИ и к входам установки в нулевое состояние регистров группы, выходы каждого i-ro регистра группы соединены с входами второй группы входов коммутирующих элементов И i-й Группы, входы задания порогов i-й группы подключены к входам i-ro регистра группы, выход первого элемента И соединен с входами третьей группы входов коммутирующих элементов И всех групп. Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 538358, кл. Ь Об F 7/04, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2801894/18-24, кл. G 06 F 7/04, 1980 (прототип).