Устройство для сравнения чисел

Устройство для сравнения чисел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>960797 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 06. 11. 80 (21) 3002698/18-24 (54) М. Кл.з с присоединением заявки №

G F 7/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23} Приоритет

Опубликовано 23.0982. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 23. 09. 82 (Я3) УДК 681. 325.

° 066(088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель Нау институт автоматизации черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств и систем дискретнсй автоматики и ЭВИ.

Известны устройства для сравнения чисел, представленных псследовательным позиционным способсм, содержащие кольцевые сдвигающие регистры, элементы И, ИЛИ,триггеры определяющие экстремальные числа Ll ). . Недостатком устройства являются невысские функциональные возможности, не позволяющие получить полное решение задачи сравнения:. определять не только экстремальные числа, но и чис,ла любого ранга, а также величину разности этих чисел.

1 ° .

Известно устройство, содержащее кольцевые сдвигающие регистры, узел айализа количества единиц, элементы . управления, узел сравнения и регистр результата, обеспечивающее выбор числа любого заданного. ранга j2).

Недостатком этогб устройства является невозможность определения разности пары выбранных чисел, а так:же сохранения массива сравниваемых чисел. е

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее кольцевые сдвигающие регистры сравниваемых чисел, элемент преобразования, узел анализа количества единиц и сравнения с константой, регистр результата. Устрсйство обеспечивает выбор числа заданного ранга с сохранением массива сравниваемыХ чисел 32 Однако это устройство также не дает полного решения задачи сравнения, так как в нем отсутствует возможность определения разности пары выбранных чисел, что ограничивает область его применения.

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

Поставленная цель достигается тем, что устройство для сравнения чисел, включающее кольцевые сдвигающие реги25 стры сравниваемых чисел, узлы сравнения, два кольцевых сдвигающих

:,регистра результата, счетчик с це.пью кольцевого сдвига, два эле мента НЕ и два элемента И, причем

30:выход старшего разряда i-го коль960797 цевого сдвигающего, регистра сравни ваемого числа (i=1,...,N, где N— количество сравниваемых чисел) .соединен с первыми входами i-го и (i+N)-ro узлов сравнения, вторые

:входы узлов сравнения с первого по 5

N-ый объединены, вторые входы .Узлов сравнения с (N+1)-го по 20-й объединены, выходы элементов НЕ соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вход первого элемента НБ соединен со входом старшего, разряда первого кольцевого сдйиганщего 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 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 c((N+1)-го по 2N-й, выходы первого и второго узлов анализа количества единиц и сравнения с константой соединены со вторыми входами соответствующих элементов И и со входами соответственно второго и первого элементов

НЕ, вход первого элемента НЕ сое- ЗО динен со входом .старшего разряда второго кольцевого сдвигающего регистра Результата и вторым входом первого узла сравнения, выход второго элемента И соединен со входом 35 старшего. разряда счетчика с цепью кольцевого сдвига.

При этом узел анализа количества единиц и сравнения с константой со» держит сдвигающий регистр, суммирую- 4O щий счетчик, регистр и схему сравнения, выход которой соединен с выходом узла, а входы — с выходами счетчика и-регистра, вход счетчика соединен с выходом сдвигающего ре- 45 гнстра, входы разрядов которого соединены со входами узла.

Кроме того., узел. сравнения со» держит два триггера, элемент неравнозначность, три элемента И и элемент ИЛИ, причем первый и второй входы. узла соединены со входами элемента неравнозначности, выход которого подключен к первйк входам первого и второго элементов И, вымод ROTop c jlHHeBH -со вхд 55 соответствующих триггеров, прямые выходы которых соединены соответствующими входами третьего элемента

И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход 60 которого соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход — с выходом узла, вторые входы первого и второго элементов И соединены с, соответствующими входами узла, третий65 вход которого соединен с третьими входами элементов И, прямой 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 устройствау на фиг.2— вариант схемы кольцевого сдвигающего регистра - вычитающего счетчика разности чиселу на фиг.3 — вариант схемы элемента преобразования; на фиг.4 — вариант схемы узла анализа количества единиц.и сравнения с константой.

Устройство содержит кольцевые сдвигающие регистры 11, 1,..., 1м сравниваемых чисел, первый кольцевой сдвигающий регистр 2 результата (числа низшего .ранга или меньше,го числа), второй кольцевой сдвьгающнй регистр 3 результата (числа высшего или большего числа), счетчик 4 с цепью кольцевого сдвига, узлы 5„, 5х, ° . °, 5н, 6 1, 6,. °,бы сравнения, первый и второй узлы 7 и 8 анализа количества..единиц.и сравнения с константой, первый и второй элементы

И 9 и 10, управляющий вход-11, элементы НЕ 12 и 13, в каждом 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 эле-. мент 21 неравнозиачности (сложения по модулю 2 ), элементы И .22 и 23, триггеры 24 и 25, элемент И 26, эле-. мент ИЛИ 27, выходы 28-30,. выход 31.

Узел 7(8) анализа количества единиц и сравнения с константой содержит и-разрядный (по количеству и сравниваемых чисел или выходов с узлов

5(6) сравнения, подаваемых на вход узла 7(8) анализа сдвигающий регистр

32, суммирующий .счетчик 33, регистр

34, на котором записывается константа сравнения, схему 35,сравнения, входы 36, 36,...,Збы,, выход 37..

Б процессе сдвига происходит продвижение инФормации 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.следующего (первого). разряда, и так далее до (m-1)-го разряда (для m-разрядного счетчика 4). Поэтому переключение триггера 14 старшего (m-го) разряда счетчика 4 происходит при каждом поступлении сигнала на счетный (вычитающий) вход 20 -счетчика 4, нере960797ключение триггера 14 младшего разряда — при каждом втором поступлении сигнала на счетный вход 20 счетчика 4, переключение триггера 14 следующего (первого) разряда - при -каждом четвертом поступлении сигнала и т.д. Таким образом, по отношению к вычитанию старший разряд выполняет функции младшего разряда счетчика 4.

Узел 5(б) сравнения работает следующим образом. (О

В исходном состоянии имеется сигнал на прямых выходах триггеров 24 и 25. В том случае, если (при наличии разрешающего сигнала) на первом входе 29 узла 5(6) значение О, 15 а на входе 30 — значение 1, сигнал .выхода элемента 21 неравнозначности проходит через открытый элемент И 23 и устанавливает .триггер 25 в состояние О™ . При этом исчезают сигналы на входах элементов И 22 н И 26, в результате чего в течение всех последующих тактов работы устройства на выходе элемента ИЛИ 27 и,следовательно, на выходе 31 узла 5(б) - значение О . Если же. на входе 29 значение 1,,а на входе:30 — значение О сигнал с выхода элемента 21 неравнозначности проходит через открытый 30 элемент И 22 и устанавливает триггер 24 в. состояние ".О . Появляющийся при этом сигнал на инверсном выходе триггера 24 поступает ,через элемент ИЛИ 27 на выход 31; . гзла 5 (6) .

В результат, в течение всех последующих тактов работы устройства на выходе 31 — значение 1 ; В остальных случаях элемент И 26 про- 4() пускает через элемент ИЛИ 27 на выход элемента преобразования сигнал соответствующего регистра 1.

Узел 7 (8) анализа количества единиц и сравнения. с константой ра- 45 ботает следующим образом..

На регистре 34 записано число— константа сравнения. Поданные на входЫ Зб, 361,..., Зб ц значения 1 записываются в разряды ре- 5О гйстра 32, В процессе сдвига происходит подсчет единиц счетчиком 33.

Полученное в счетчике 33 число сравнивается с помощью счетчика 35 с константой. Результат сравненйя в виде значения 1, если число в счет- 55 чике 33, больше или равно константе сравнения, и в виде значение 0 в противном случае поступает на выход 37 узла 7 (8) .

Устройство работает следующим образом. Ф

В узлах 7 и 8 устанавливают кон- станты сравнения, равные рангам выделяемых чйсел (для числа высшего, например, первого ранга устанав- 6$ лйвается константа 1, для числа низшего, например, пятого ранга — константа 5 ) .На вход 11 подается сигнал, открывающий узлы

5, 51, ..., 5, б, 6, ..., бн,, который сохраняется до окончания процесса сравнения.

На узлы 7 и 8 через узлы 5, 5, 5, бq, 62,..., бм поступают значения старших разрядов регистров 11, 12,..., 1 . Узлы 7 и 8 подсчитывают количество единиц, содержащихся в старших разрядах регистров 1« .....1М и сравнивают с константами сравнения.

Если количество единиц, содержащихся в старших разрядах регистров

1 больше илЬ равно константе сравнения, то на выходах узлов 7 и.8 образуется " 1, если меньше — та

I 0 . Выходное значение узла 7 за писывается.в регистр 2 в качестве ,старшего разряда меньшего (низшего ранга) выделяемого числа, а также подается на входы. узлов 51, 5 1,..., 5М. Аналогично выходной результат узла 8 записывается в регистр 3 в качестве старшего разряда большего (высшего ранга) выделяемого числа,. а также на вход узлов 61. 62у ° ° - ° бй.

Каждый узел 5 (6) запирает выходной сигнал соответствующего регистра

1 р 1 1, ° ° ° р 1 g и выдает значение 0 иа всех последующих тактах работы устройства, если на выходе узла 7 (8), а на выходе соответствующего регистра 1« 1,..., lN значение 0 .

В противоположном случае, когда на выходе узла 7(8) эначенйе О™, а на выходе регистра 1, 12, ..., 1м значение 1, каждый узел 5(б) запирает выходной сигнал этого регистра 1 и на всех последующих тактах работы устройства выдает значение 1 . В остальных двух случаях узел

5(6) пропускает сигнал сдвигающегоi регистра l„.lt....,l .

В том случае, если при анализе рассматриваемого разряда сравнива-, емых чисел на выходах узлов 7 и 8 О либо l,сигналы на выходах элементов И 9 и 10 отсутствуют.

Пусть на выходе узла 8 имеется 1 (эта единица большего из выделяемых чисел), на выходе узла 7 .0 .. В этом случае сигналом с выхода элемента И 10 записывается 1 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 сравниваемых чисел и определяет полный цикл сравнения.

960797

8., Пусть теперь при анализе рассматриваемого разряда на выходе узла

7 gþ 1ев выходе а 8 ° ° 0 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 пор, пока не произведется полный цикл продвижения чисел по кольцевым сдвигающим регистрам 1. При этом .a 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 1, 11,..., 1М, в которых содержатся числа требуемых рангов. При этом не изменившееся (исходное) к моменту окончания процесса сравнения состояние запоминающего элемента узла 5. показывает, что число низшего ранга находится в регистре 1;, исходное .состояние запоминающего элемента узла 6. показывает, что число высшего ранга — в регистре „1

Введение в устройство узлов анализа количества единиц и сравнения с константой позволяет расширить его область применения, что выгодно отличает его от известных устройств, поскольку дает возможность выбора из сравниваемых чисел произвольных рангов.

Формула изобретения

1. Устройство для сравнения чи» сел, 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, причем выход старшего разряда 1-ro кольцевого,сдвигающего регистра; сравнивавмого числа (3.=1,...,N„ N — количество сравниваемых чисел) соединен с первыми входами i-го и (i+N)-го узлов сравнения, вторые входы узлов сравнения с первого по N-ый объединены, вторые входы узлов сравнения с (N+1)-ro но 2N-й объединены, выходы элементов НЕ соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вход первого элемента НЕ соединен со входом старшего разряда пер. вого кольцевого сдвигающего регист30 2. Устройство по и. l, о т л и— ч а ю щ е е с я 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 ко40 торого .соединены со входами узла.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я 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

50 ссответствующих триггеров, прямые выходы которых соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй

55 вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, а выходс выходом узла, вторые входы первого и второго элементов И соединены с соответствующими входами узла, 60 третий вход которого соединен с третьими входами элементов И, прямой выход второго триггера подключен к четвертому входу первого элемента

И, четвертый вход третьего элемен65 та И соединен с первым входом узла.

25 ра результата, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика с цепью кольцевого сдвига, третьи входы всех узлов сравнения соединены с управляющим входом устройства,.о т л и ч а ю щ е е с я 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+1)-го по 2N-й, выходы первого и второго узлов анализа количества единиц и сравнения с константой соединены со вторыми входами соответствующих элементов И и со входами соответственно второго и первого элементов НЕ, вход первого элемента HE соединен со входом стаРщего разряда второго кольцевого сдвигающего регистра результата и вторым входом первого узла сравнения, выход второго элемента И соединен с входом старшего разряда счетчика с цепью кольцевого сдвига.

960797

11

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 193160, кл. G 06 F 7/04, 1967.

2. Авторское свидетельство CCCF

9 610103, кл. 6 06 Г 7/ОС, 1978. .. 3. Авторское свидетельство СССР

9 б82893, кл. G 06 F 7/04, 1976 (прототип).

960797

28

Яу Му ° ° е 36g

Ди 4

ВНИИПИ Заказ 7282/58

Тираж 731 Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная,4