Устройство сравнения двоичных чисел

Устройство сравнения двоичных чисел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны устройства сравнения двоичных чисел (см., например, патент РФ 2363037, кл. G06F 7/02, 2009 г.), выполняющие с помощью импульсного сигнала распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А=а₃а₂а₁а₀, В=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀,…,a₃, b₀,…,b₃∈{0,1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств сравнения двоичных чисел, относятся зависимость между максимальным временем задержки распространения сигнала и разрядностью сравниваемых двоичных чисел, а также сложность этих устройств, обусловленная тем, что цена по Квайну, в частности, упомянутого аналога равна 36.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство сравнения двоичных чисел (патент РФ 2324971, кл. G06F 7/00, 2008 г.), которое содержит четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с помощью импульсного сигнала выполняет распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А=a₃a₂a₁a₀, В=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀,…,a₃, b₀,…,b₃∈{0,1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся зависимость между максимальным временем задержки распространения сигнала и разрядностью сравниваемых двоичных чисел, а также сложность прототипа, обусловленная тем, что его цена по Квайну равна 32.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет уменьшения его цены по Квайну и исключение зависимости между максимальным временем задержки распространения сигнала и разрядностью сравниваемых двоичных чисел при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, у которых первый и второй входы i-го (i= ) элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с i-ым и (4+i)-ым входами устройства сравнения двоичных чисел, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены четыре замыкающих и четыре размыкающих ключа, причем первый вход и выход i-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с входом i-го замыкающего ключа и управляющим входом объединенных выходами i-ых замыкающего, размыкающего ключей, а выход предыдущего, выход четвертого и вход первого размыкающих ключей соединены соответственно с входом последующего размыкающего ключа, выходом и настроечным входом устройства сравнения двоичных чисел.

На фиг. представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.

Устройство сравнения двоичных чисел содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1₁,…, 1₄, замыкающие и размыкающие ключи 2₁,…,2₄ и 3₁,…,3₄, причем первый вход и выход элемента 1_i(i= ) соединены соответственно с входом ключа 2_i и управляющим входом объединенных выходами ключей 2_i, 3_i, а выходы ключей 3_j(j= ), 34 и вход ключа 3_i соединены соответственно с входом ключа 3_j+1, выходом и настроечным входом устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+i)-й входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 1_i.

Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его настроечный вход подается положительный импульсный сигнал z₀∈{0,1}. На его первый,…, четвертый и пятый,…, восьмой входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы а₀,…,а₃∈{0,1} и b₀,…,b₃∈{0,1}, которые задают подлежащие сравнению четырехразрядные двоичные числа А=а₃а₂а₁а₀ и B=b₃b₂b₁b₀ (а₀, b₀ задают значения младших разрядов). Если a_i-1≠b_i-1 (i= ) либо a_i-1=b_i-1, то ключ 2, соответственно, замкнут либо разомкнут, а ключ 3_i - разомкнут либо замкнут. Тогда на объединенных выходах ключей 2_i, 3_i будет воспроизводиться функция z_i(a_i-1, b_i-1, z_i-1), которую определяет представленная ниже таблица.

ai-1	bi-1	zi-1	zi
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что при a_i-1>b_i-1, a_i-1<b_i-1, a_i-1=b_i-1 имеем соответственно z_i=1, z_i=0, z_i=z_i-1. Таким образом, если А>В, А<В или А=В, то на выходе предлагаемого устройства соответственно получим логическую «1», логический «0» или положительный импульсный сигнал z₀.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел с помощью импульсного сигнала выполняет распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А=а₃а₂а₁а₀, В=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀,…,a₃, b₀,…,b₃∈{0,1}, и является по сравнению с прототипом более простым, так как цена по Квайну предлагаемого устройства равна 20. Кроме того, в предлагаемом устройстве сравнения двоичных чисел максимальное время τ задержки распространения сигнала не зависит от разрядности сравниваемых двоичных чисел, поскольку τ=τ_{ИСКЛ.ИЛИ}+τ_Кл, где τ _{ИСКЛ.ИЛИ} и τ_Кл есть длительности задержек, вносимых элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ключом.

Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, у которых первый и второй входы i-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с i-ым и (4+i)-ым входами устройства сравнения двоичных чисел, отличающееся тем, что в него дополнительно введены четыре замыкающих и четыре размыкающих ключа, причем первый вход и выход i-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с входом i-го замыкающего ключа и управляющим входом объединенных выходами i-ых замыкающего, размыкающего ключей, а выход предыдущего, выход четвертого и вход первого размыкающих ключей соединены соответственно с входом последующего размыкающего ключа, выходом и настроечным входом устройства сравнения двоичных чисел.