Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа

Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>879591

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 031279 (21} 2849010/18-21 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет-Опубликоваио 0 1181. Бюллетень И9 41

Дата опубликования описания 07.1131

Р )М )(ЛЗ

G F 1)/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325. 61 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

В.Н. Бессмертный (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ BEKOPA СРЕДНЕГО

ПО ВЕЛИЧИНЕ ДВОИЧНОГО ЧИСЛА

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при создании систем повышенной надежности и аппаратуры связи

Известно устройство для выбора среднего по величине двоичного числа из поступающих на входы последовательных кодов, содержащее мажоритарный элемент, триггеры и элементы И, ИЛИ и ийверторы, при этом между каждым входом устро яства и каждым соответствующим входом мажоритарного элемента подключена схема ИЛИ, выход которой соединен со входом мажоритарного эле- 15 мента, а один из ее входов подключен к единичному выходу триггера выдачи единиц (1).

Недостатком этого устройства является низкая надежность работы при оп- 20 ределенном сочетании единичных потенциалов в старших разрядах кодов, по ступающих на входы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для выбора среднего по величине числа, содержащее элемент ИЛИ, выход которого соединен. со входом мажоритарного элемента, элемент:И выдачи числа, трйггер анализа нулей, триг- 30 гер анализа единиц, элемент И анализа нулей, инвертор входных сигналов, элемент И анализа единиц, инвертор выходных сигналов, элемент И прямого кода, элемент И обратного кода, элемент ИЛИ выдачи нулей, элемент ИЛИ выдачи единиц, элемент И анализа нулей обратного кода, элемент И анализа единиц обратного кода, инвертор входных сигналов обратного кода, инвертор выходных сигналов обратного кода, инвертор числа, шину прямого кода, шину обратного кода, элемент ИЛИ числа 2

Недостатки этого устройства — громоздкость и низкая надежность работы при определенном сочетании единиц в старших разрядах кодов, поступающих на входы.

Целью изобретения является повышение,надежности работы устройства путем его упрощения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройствО для выбора среднего по величине двоичного числа, содержащее t1 инверторов входных сигналов, выходы каждого,из которых подключены к первому входу соответствующего элемента И анализа нулей, и элементов И

879591

Значение разрядов кода в шинах

38 0 1

39.0 1

40 0 1

И сключаемый при этом разряд кода

С М М .С

Выход устройства

0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 анализа единиц, элементе, HJIH числа, элементов И прямого кода, первые входы которых соответственно подключены ко входам соответствующих инверторов входных сигналов и соответствующим шинам прямого кода,, элемент ИЛИ, элементов И выделения

5 числа, выход первого из которых подключен к первому входу элемента ИЛИ, дополнительно введены m+3 триггеров-, инвертор, w дополнительных элемен- ., тов И анализа нулей, элемент И выделения числа, четыре элемента И, элемент. ИЛИ, логический элемент и и только н и пороговый элемент, при- . чем входы инверторов входных сигналов соединены с первыми входами соот- 15 ветствующих элементов И анализа единиц, а выходы инверторов входных сигналов подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов И анализа нулей, выходы элементов gp

И анализа нулей, выходы элементов И анализа единиц и выходы дополнительных элементов И анализа нулей соответственно подключены к первым, вторым и третьим входам соответствующих эле- 25 ментов HJIH числа, выходы которых соответственно подключены к первым входам и триггеров, выходы которых подключены ко вторым входам соответствующих элементов И прямого кода, выходы которых попарно подключены к первым и вторым входам соответствующих и элементов И выделения числа, а также к и входам элемента n и только и, порогового элемента и дополнительного элемента HJIH выход 35 которого подключен к первому входу. дополнительного элемента И выделения числа, к первым входам первого и второго дополнительных элементов И и к третьим входам элементов И выделения 4О числа, выходы l1. — 1 элементов И выделения числа и дополнительного элемента И выделения числа подключены к и входам элемента ИЛИ, выход порогового элемента подключен ко второму входу первого дополнительного элемента И, выход которого подключен к первому входу n+1-вого триггера, к первым входам третьего и.четвертого дополнительных элементов И и через дополнительный инвертор — к вторым вхо- о

В исходном состоянии после подачи сигнала на шину 41 начальной устадам элементов H анализа нулей; выход элемента и олько и подключен ко второму входу второго дополнительного элемента И, выход которого подключен к третьим входам элементов И анализа нулей и к второму входу четвертого дополнительного элемента И, выход которого подключен ко вторым входам элементов И анализа единиц и к первому входу п +2-го триггера, первый выход которого подключен к второму входу третьего дополнительного элемента И, а второй выход - к третьему входу четвертого дополнительного элемента И; выход третьего дополнительного элемента И подключен к вторым входам дополнительных элементов И анализа нулей и к первому входу и +3-ro триггера, выход которого подключен к третьему входу третьего дополнительного элемента И; выход и +1-вого триггера подключен ко второму входу дополнительного элемента И выделения числа, вторые входы всех триггеров соединены между собой и подключены к шине начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединен с выходной шиной устройства.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для выбора среднего по величине двоичного числа для и =Зу на фиг. 2 временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит инверторы 1

3 входных сигналов, дополнительный инвертор 4, дополнительные элементы

5-7 И анализа нулей, элементы 8-10 И анализа единиц, элементы 11-13 И анализа нулей, дополнительные элементы 14-17 И, дополнительный элемент 18 И выделения числа, элементы

19-21 И прямого кода, элементы 22-24

И выделений числа, триггеры 25-30, пороговый элемент 31, элемент П и только н 32, (для случая п =3, использован элемент 3 и только 3 . ), дополнительный элемент 33 ИЛИ, элемент 34 ИЛИ, являющийся выходом уст-. ройства, элементы 35-37 ИЛИ числа, шины 38-40 прямого кода, шину 41 начальной установки.

Устройство работает следующим образом (алгоритм работы приведен в таблице.

0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0

1-----1101

0 1 0 0 — - 0 новки на единичных выходах триггеров

25-27 устанавливаются нулевые потен879591 циалы, а на единичных выходах триггеров 28-30 с удержанием состоянияединичные потенциалы.

Дальнейшую работу устройства рассмотрим на примере подачи на его входы произвольных сигналов. При подаче на шины 38-40 прямых кодов старших разрядов сравниваемых чисел, содер-жащих.нули, на выходе устройства сохраняется нулевое состояние. При подаче на шины 38-40 следующих разрядов сравниваемых чисел, содержащих еди-ницы, на выход устройства через элементы 19-21 И прямого кода, элементы

22,23,24 И и элемент 34 ИЛИ поступает единичный потенциал. При этом ни один триггер не меняет- своего состоя-.15 ния, так как не срабатывают элементы

20 нему Фронту входного сигнала. Переключение триггера 27 с удержанием состо-. яния подало разрешающий потенциал на вход элемента 18 И.

В дальнейшем устройство будет реагировать только на сигналы по шинам

38, 40 прямых кодов.

Появление единичных или нулевых потенциалов на этих шинах не меняет состояния триггеров устройства, а на его выходе соответственно повто- 40 ряется входной сигнал .

Появление единичного сигнала только на одной из оставшихся шин прямых кодов, подключенных к элементам И выделения числа, например, на шине 38

3l и 3 и только 3 32.

Далее на шины 38-40 прямых кодов может поступить комбинация сигналов в разрядах кодов 010 или 110.

При комбинации сигналов в разрядах кодов 010 на выходе устройства сохраняется нулевой потенциал, так как при этом не срабатывают элементы 22-24 И. 25

На выходах элементов 31 и 3 и только 3 32 появляются единичные потенциалы, которые, проходя через элементы 16 и 15 И соответственно, поступают на элемент 17 И, с выхода которого единичный потенциал посту пает на триггер 26 и на элементы 8—

l0 И анализа единиц. При этом элемент 8 И срабатывает, и через элемент 36 ИЛИ числа на вход триггера 29 З5 с удержанием состояния поступает единичный потенциал, по окончании которого этот триггер срабатывает, снимая разрешающий потенциал -c элемента И 20 прямого кода.

Переключение триггера 29 с удержанием состояния исключает возможность дальнейшего прохождения по шине 39 прямого кода на входы элементов 22,23 И кода, содержащего в старшем разряде, но отношению к сравни- 45 ваемым кодам, единичный потенциал..

Одновременно сигнал с выхода элемента 31 через элемент 16 И поступает на вход триггера 27 с.удержанием состояния, который срабатывает по зад- 50 прямого кода, приведет к появлению сигнала на выходе элемента 31, который через элементы 16 и 14 поступит на триггер 25 и на входы элементов

5-7 И анализа нулей.

При этом элемент 7 И анализа нулей через элемент 37 ИЛИ числа пропускает на вход триггера 30 с удержанием состояния сигнал, по окончании которого триггер 30 срабатывает. Переключение триггера 30 исключает возможность дальнейшего прохождения на вход элементов 23,24 И сигналов по шине 40 прямого кода.

В дальнейшем на выход устройства будет подключена через элемент 19 И прямого кода, дополнительный элемент

33 ИЛИ, дополнительный элемент 18 И и элемент 34 ИЛИ шина 38 прямого кода, Таким образом определяется шина прямого кода, по которой поступает код среднего двоичного числа.

При комбинации сигналов в разрядах сравниваемых кодов 110 на выходе устройства присутствует единичный потенциал. При этом с выхода элемента 32 3 и только 3 через элемент

15 И на входы элементов 11-13 И анализа нулей поступает разрешающий потенпиал, при котором срабатывает элемент 13 И. Сигнал с выхода этого элемента через элемент 37 ИЛИ числа поступает на вход триггера 30 с удержанием состояния, по окончании которого триггер 30 срабатывает, исключая возможность дальнейшего прохождения сигналов по шине 40 прямых кодов на входы элементов 23, 24 И.

Таким образом, исключается число, содержащее в старшем разряде нулевой потенциал (младшее число).

В дальнейшем устройство будет реагировать на сигналы по двум шинам

38, 39, прямого кода.

Одновременное появление на этих шинах единичных или нулевых сигналов не меняет состояния триггеров устройства, а на его выходе будет повторяться соответственно входной сигнал.

Появление единичного сигнала только в одной из шин прямого кода, например, в шине 39, вызовет разрешающий сигнал на выходе элемента 17 И, который поступит на входы элементов

8-10 И и на вход триггера 26, а также с выхода элемента 16 И на вход триггера 27. Сигнал разрешения с выхода элемента 17 И приведет к срабатыванию анализа 8 И анализа единиц,с выхода которого на вход триггера 29 с удержанием состояния поступает сигнал.

По окончании единичного сигнала в шине 39 прямого кода опрокидывается триггер 29 с удержанием состояния, исключая возможность прохождения сиг налов по шине 39 прямогс кода, по которой поступает .старшее нз сравниваемых чисел, на входы элементов 22, 879591

23 И. Переключение триггера 27 вызывает подключение через элемент 34

ИЛИ дополнительного элемента 18 И к .выходу устройства, с помощью которого шина 38 прямого кода; по которой поступает среднее двоичное число, под- 5 ключается к выходу устройства.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы работы устройства, где момент времени, 1 соответствует тому; когда на входные шины устройства 3840 (что отображено во второй графе таблицы алгоритма работы устройства) поступают единичные потенциалы. На диаграмме показаны сигналы на выходах элементов 20,19,21,33 и выходе устройства (элемент 34 ИЛИ) .

Момент времени 1 соответствует тому, когда на шину 39 поступает единичный потенциал (что соответствует наибольшему числу). При этом показаны сигналы на выходах элементов Щ

31, 32,16,15, 9,36,20,33, инверторов

1, 4 3 триггера 27 и выходу устройства 34, а в таблице алгоритма работы указан исключаемый разряд (стар" шего числа) по шине 39. 25

В момент времени на шины 38, 40 поступают единичные потенциалы следующих разрядов сравниваемых чисел. До этого момента включительно невозможно определить среднее по величине число, так как на шины 38,40 поступают равные числа и на выходе устройства (34) эти числа полностью воспроизводятся в момент их появления. На диаграмме показаны выходные сигналы элементов 4,24,32,16,19,21, 35

33, триггера 28,. инверторов 4, 2 и на выходе устройства (34) .

В момент времени 1 на шину 38 поступает единичный сигнал, следовательно, по этой шине поступает сред« 40 нее число. Устройство отключает шину 40, по которой поступает меньшее число. Это отражено в описании и алгоритме работы устройства, а на диаграмме показаны выходные сигналы элементов 31,32,16,19,21,18,14,25,6,34, 7,27, триггеров 25 30 инверторов 3,2.

С момента времени 4g рассматривается ситуация, когда работа устрой- 5О ства начиналась бы с комбинации 110 потенциалов на входных шинах 38,39, 40 соответственно. 1огда устройство реагирует отключением шины 40, по которой поступает меньшее число. На диаграмме отображены выходные сигналы элементов 22,32,15,20,19,33,37, 13,34 инвертора 3.

Далее, в момент времени ь, имеет место повторное появление сигналов на шинах 38,39. Шина, по которой по- go ступает среднее число, еще не определена. Числа поступающие, по шинам

38,39, равны между собой). На диаграмме отображены выходные сигналы элементов 22, 32, 13 и 34 .. 65

Момент времени 6 7 соответствует времени, когда на шину 39 поступает единичный потенциал и возникает возможность выделить шину, по которой поступает большее число. Эта шина 39, она отключается от устройства триггером 29. На диаграмме отображены сигналы на выходах элементов 4,31, 32,16,17,8; триггеров 26,29,2-7.

Преимущества настоящего устройства заключаются в устранении аппаратурной избыточности известного устройства(2) и в повышении его надежно"ти, так как устройству не угрожают сбои при любом сочетании единиц в старших разрядах сравниваемых кодов.

Формула изобретения

Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа, содержащее инверторов входных сигналов, выходы каждого из которых подключены к первому входу соответствующего элемента И анализа нулей, И элементов И анализа единиц,п элементов ИЛИ числа, н элементов И прямого кода, первые входы которых подключены ко входам соответствующих инверторов входных сигналов, и соответствующим шинам прямого кода, элемент ИЛИ, и элементов И выделения числа, выход первого из которых подключен к первому входу элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его. работы, в него дополнительно введены и +3 триггеров, инвертор, дополнительных элементов И анализа нулей, элемент И выделения числа, четыре элемента И, элемент

ИЛИ, логический элемент n и только n и пороговый элемент, входы инверторов входных сигналов соедине-ны с первыми входами соответствующих элементов И анализа единиц, а выходы инверторов входных сигналов подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов И анализа нулей, выходы элементов И анализа нулей, выходы элементов И анализа единиц и выходы дополнительных элементов И анализа нулей соответственно подключены к первым, вторым и тертьим входам соответствующих элементов ИЛИ числа, выходы которых соответственно подключены к первым входам и триггерое, выходы которых подключены ко вторым входам соответствующих элементов И прямого кода, выходы которых попарно подключены к первым и вторым входам соответствующих п элементов И выделения числа, а также к и входам элемента h и только ь порогового элемента и дополнительного элемента

ИЛИ, выход которого подключен к первому входу дополнительного элемента

И выделения числа, к первым входам первого и второго дополнительных эле879591

10 ментов И и к третьим входам элемен- тов И выделения числа, выходы и -1 элементов И выделения числа и дополнительного элемента И выделения числа подключены к и входам элемента

ИЛИ, выход порогового элемента подключен ко второму входу первого дополнительного элемента И, выход которого подключен к первому. входу и +1вого триггера, к первым входам третьего и четвертого дополнительных элементов И и через дополнительный инвертор - к вторым входам элементов И анализа нулей, выход элемента n u только подключен ко второму входу второго дополнительного элемента

И, выход которого подключен к третьим 5 входам элементов И анализа нулей и ко второму входу четвертого дополни-. тельного элемента И, выход которого подключен ко вторым входам элементов

И анализа единиц и к первому входу 20

n+2-ro триггера, первый выход которого подключен к второму входу третьего дополнительного элемента И, а второй выход — к третьему входу четвертого дополнительного элемента И; выход третьего дополнительного элемента И подключен к вторым входам дополнительных элементов И анализа нулсй и к первому входу и +3-его триггера, выход которого подключен к третьему входу третьего дополнительного элемента И, выход и+1-ного триг гера подключен ко второму входу дополнительного элемента И выделения числа, вторые входы всех триггеров соединены между собой и подключены к шине начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединен с выходной шиной устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 394790, кл. G 06 F 11/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 609994, кл. G 06 F ll/00, 1977 (прототип).

879591 г

18

Фиа2

Редактор Т. Федотов

Заказ 9722/20

7

2

f1

Составитель В. Муляр

Техред С.Мигунова Корректор М. Пожо

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4