Устройство для сравнения двоичных чисел

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСА ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 10 04,78 2Я 06 Г 7/04 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕ Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники ц может быть использовано в системах дискретного уцравлен ия.Известно устройство для сравнения двоичных чисел по основному авт. св.444180. Этому устройству свойственно невысокое быстродействие, так как в нем формируются одновременно четыре результата сравнения путем вычитания единичных импульсов из всех чисел.10Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Достигается это тем, что устройство по авт, св.444180 снабжено поразрядными узлами управления стиранием и записью, каж дый из которых состоит из пяти элементов И, четырех элементов ИЛИ и элемента НЕ при- чем в каждом узле управления стиранием и записью выход элемента НЕ подключен к одному из входов первого элемента И, соединенного выходом с одним из входов первого и второго элементов ИЛИ, к одному цз входов второго элемента И, выход которого подключен к одному из входов третьего и второго элементов ИЛИ, и к одному из входов третьего и четвертого элементов И, а вход элемента 25 ЧЬЬа, ц,Н И Е вц возввв НЕ соелццсц с выходом четвертого элемента ИЛИ, вхо,н которого голключец 11 к в 1 ходам пятых элечецтов И всех поразрялцы, узлов управления стиранием и записью. прц см первый вхол кажлого пятого элемента И сослцнсн с инверсным выходом триггера лаццого разряда, а второй вход - с выхолоч первого элемента ИЛИ соответствующего счетчика, др гие входы первого, второго ц третьего элементов И полключецы к инверсному выхолу в:орого управляющего триггера, прямой выхол которого соединен с другим входоч четвертого элемента И, третий вход первого элеме 1 пц 1" соединен с прямым, а третий виол второго элемента И - с инверсными выхоламц первого управляющего трцгп :а, выхолы ссльмых элементов И соединены с другими вхолачц с;- вого ц третьего элементов ИЛИ, ьчхолы ко 1: - рых подключены к вхолам сброса тоц герои данного разряда соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, а вхолы управления триггерами данного разряда первого и второго реверсивных счетчиков, первого, второго, третьего и четвертого суммирующих счетчиков соединены с выходами соответственно второго и первого элементов И, второго элемента ИЛИ, третьего ц четвертого элементов И и элемент НЕ, выхол которого подключен к входам сброса триггеров данного разряда счетчиков сравниваемых чисел.На чертеже представлена функциональнаясхема устройства.Устройство содержит вычитающие счетчики1, 2 и 3 сравниваемых чисел с вычитающимсчетным входом, первый 4 и второй 5 реверсивные счетчики; первый 6 и второй 7 суммирующие счетчики (минимальной и максимальнойразности) с суммирующим счетным входом;третий 8 и четвертый 9 суммирующие счетчики(наименьшего и наибольшего чисел) с суммирующим счетным входом; первый элемент ИЛИ10; дифференцирующие цепи 11; первый элемент И 12, генератор счетных импульсов 13;второй элемент И 14; второй элемент ИЛИ 15,шестой элемент ИЛИ 16; восьмой элемент И17; четвертый элемент ИЛИ 18; пятый элемент ИЛИ 19; третий элемент И 20; седьмыеэлементы И 21, 22; четвертый элемент И 23;первый управляющий триггер со счетным входом 24; второй управляющий триггер 25 с раздельными входами; третий элемснг ИЛИ 26,пятый и шестой элементы И 27 и 28, девятыйдесятый и одиннадцатый элементы И 29, 30 и31, поразрядные узлы управления стиранием изаписью информации 32, состоящие из четвертого элемента ИЛИ ЗЗ, элемента НЕ 34, первого и второго элементов И 35, 36, первого, третьего н второго элементов ИЛИ 37, 38, 39, третьего и четвертого элементов И 40, 41 и пятыхэлементов И 42, 43, 44; входную клемму 45устройства.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии сравниваемые числазаписаны в счетчики 1, 2, 3. Прп этом естьсип;алы на выходах каждого из элементовИЛИ 1 О, следовательно, есть сигналы на вторых входах каждого из элементов И 12, 42 и навыходе элемента ИЛИ 15, а также есть сигналы на вторых входах элементов И 17 и 31.Первый и второй управляющие триггеры установлены в 0. В каждом из разрядов счетчиков 4 и 5 записаны 1.После поступления на клемму 45 разрешающего сигнала, который сохраняется в течение всего времени сравнения, импульсы от генератора 13 через элемент И 14 и элементыИ 12 поступают на информационные входысчетчиков 1,2 и 3, уменьшая их содержимое,Одновременно импульсы чер.з элементы И 14и 31 поступают в счетчик 9 наибольшего числа и подсчитываются в пем, С выхода элемента И 31 импульсы поступают на второй входЗО. Поскольку при подаче на клемму 45 разрешающий сигнал устанавливает триггер 25 в 1т, е. появляются сигналы ня вторых входахэлементов И 41 и на первом входе элементовИ 30, импульсы через элемент И 30 проходятв счетчик 8 наименьшего числа и подсчитываются в нем,В том случае, если в процессе вычитанияединиц из счетчиков 1, 2, 3 в их одноименныразрядах одновременно окажутся записаннымиединицы, исчезнут сигналы на первых входах,следовательно, на выходах всех элементов И42 данного разряда. В результате на выходе элемента НЕ 34 появляется сигнал, которыйстирает содержимое этого разряда во всехсчетчиках 1, 2, 3 и подает единицу в этот разряд счетчиков 8.5После некоторого количества чередованийстирания равных разрядов с вычитанием единиц содержимое одного (или нескольких) счетчиков 1, 2, 3 становится равным нулю. Исчезает сигнал с выхода соответствующего элементаИЛИ 10 и, следовательно, сигналы на вторыхщ входах элементов И 2 и 42. Прохождение импульсов в эти счетчики прекратится, а инверсные выходы триггеров этих счетчиков отключатся от элементов ИЛИ 33.Исчезновение сигнала на выходе элемента15И0 фиксируется элементом ИЛИ 26, импульсс выхода которого перебрасывает триггер 25в исходное состояние, в результате чего появляется сигнал на первом входе элемента И 29,вторых входах элементов И 35, 36 и 40, снимается сигнал с первого входа элемента И 30,2 В и подсчет импульсов в счетчике 8 наименьшего числа прекращается. Импульс с выхода элемента ИЛИ 26 перебрасывает триггер 24. Появляется сигнал на его прямом выходе, следовательно, на третьих входах элементов И 35,втором входе элемента И 27 и первом входе25 элемента И 22. Импульс с выхода элементаИЛИ 26 подается на вторые входы элементовИ 21 и 22, проходит через элемент И 22, очищая счетчик 5, в результате чего закрываетсяэлемент И 23.Поскольку появился сигнал на первом входеэлемента И 29, счетные импульсы с выхода элемента И 3 через элемент И 29 начинают поступать на информационный вход счетчика 7 максимальной разности и подсчитываются в нем.Одновременно счетные импульсы с выхода эле 35 мента И 29 поступают на первые входы элементов И 27 и 28, Ввиду того, что есть сигнална втором входе элемента И 27 и с выходаэлемента ИЛИ 8 на первом входе элементаИ 20, импульсы через элементы И 27 и 204 Опроходят на суммирующий вход счетчика 5подсчитываясь в нем. При этом элемент И 23открывается и импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 4, уменьшая его содержимое, а также через элемент ИЛИ 16 подсчитываются в счетчике 6 минимальной разнос 45 ти.В том случае, если в одноименных разрядахоставшихся ненулевых счетчиков 1, 2, 3 оказываются записанными единицы, сигналы с выхода соответствующих элементов НЕ 34 сти 50рают содержимое этих разрядов во всех вычитающих счетчиках 1, 2, 3, в первом реверсивном счетчике 4 и подают единицы в эти разряды счетчиков 5, 6, 7 и 9,После того, как число, следующее за наименьшим из сравниваемых чисел, обращаетсяв нуль, исчезает сигнал с выхода одного изэлементов ИЛИ 10 и закрывается соответствующий элемент И 12, прекращая поступлениевычитающих импульсов в данный счетчик,Исчезновение сигнала на выходе ИЛИ 1 Офиксируется элементом ИЛИ 26, импульс с вы 60 хода которого подтверждает состояние триггера 25 и перебрасывает триггер 24. В результате появляются сигналы на первом входе элемента И 21, втором входе элемента И 28 и третьих входах элементов И 36. Импульс с выхода элемента ИЛИ 26 поступает на второй вход элемента И 21, очищая счетчик 4, благодаря чему закрывается элемент И 20, и, проходя через элемент И 17, очищает счетчик 6 минимальной разности.Импульсы с выхода элементов И 28 и 23 подсчитываются в первом реверсивном счетчике 4 и через элемент ИЛИ 16 - в первом суммирующем счетчике 6 и вычитаются из содержимого второго реверсивного счетчика 5. При одновременном появлении единиц в одноименных разрядах ненулевых вычитающих счетчиков 1, 2, 3 происходит, как описано выше, стирание содержимого этих разрядов во всех этих счетчиках, в счетчике 5 и подача единиц в эти разряды счетчиков 4, 6, 7 и 9.Если текущее значение разности сравниваемых чисел меньше или равно уменьшаемому, записанному в одном из реверсивных счетчиков 4 и 5 (в данном случае в счетчике 5), то в схеме в отрезок времени от момента обращения в нуль одного (наименьшего) из сравниваемых чисел, зафиксированного элементом ИЛИ 26, до момента обращения в нуль следующего из сравниваемых чисел, также зафиксированного элементом ИЛИ 26, никаких переключений не происходит. Эта разность, как наименьшая из всех предыдущих, окажется записанной в суммирующем счетчике 6. Если же очередная текушая разность больше уменьшаемого, то в момент их равенства содержимое счетчика уменьшаемого (в данном случае счетчика 5) станет равным нулю, элемент И 23 закрывается и дальнейшее поступление импульсов в устройство прекратится. Предыдущее зна-, чение разности в качестве наименьшего из всех сравниваемых к этому моменту будет восстановлено в 6 и запомнено в 4 счетчиках.После того, как обратится в нуль наибольшее из всех чисел, исчезнет сигнал с выхода элемента ИЛИ 15, т. е. сигнал на вторых входах элементов И 31 и 17, поступление импульсов в суммирующие счетчики 7 и 9 прекратится, а импульс с выхода элемента ИЛИ 26 не погасит счетчик 6. Таким образом, в счетчиках 8 и 9 записаны наименьшее и наибольшее из сравниваемых чисел, в счетчиках 6 и 7 - минимальная и максимальная разности чисел.Оборудование устройства для сравнения поразрядными узлами управления стиранием и записью информации с соответствующими связями позволяет значительно сократить время сравнения. Процесс сравнения ускоряется примерно в 10 раз.5форлула изобретения1 о Устройство для сравнения двоичных чиселпо авт. свид. Мо 444180, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено поразрядными узлами управления стиранием и записью, каждый из которых состоит из пяти элементов И, четырех элементов ИЛИ 15и элемента НЕ, причем в каждом поразрядном узле управления стиранием и записью выход элемента НЕ подключен к одному из входов первого элемента И, соединенного выходом с одним из входов .первого и второго элементов ИЛИ, к одному из входов второго элемента И, выход которого подключен к одному из входов третьего и второго элементов ИЛИ, и к одному из входов третьего и четвертого элементов И, а вход элемента НЕ соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, входы которого 25 подключены к выходам пятых элементов Ивсех поразрядных узлов управления стиранием и записью, причем первый вход каждого пятого элемента И соединен с инверсным выходом триг гера данного разряда, а второй вход - с выходом первого элемента ИЛИ соответствуюшего счетчика, другие входы первого, второго и третьего элементов И подключены к инверсному выходу второго управляющего триггера, прямой выход которого соединен с другим входом четвертого элемента И, третий вход первого З 5 элемента И соединен с прямым, а третийвход второго элемента И - с инверсными выходами первого управляюшего триггера, выходы седьмых элементов И соединены с другими входами первого и третьего элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам сброса О триггеров данного разряда соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, а входы управления триггерами данного разряда первого и второго реверсивных счетчиков, первого, второго, третьего и четвертого суммируюших счетчиков соединены с выходами соответственно второго и первого элементов И, вто рого элемента ИЛИ; третьего и четвертого элементов И и элемента НЕ, выход которого подключен ко входам сброса триггеров данного разряда счетчиков сравниваемых чисел.НИИП ного комитета Со изобретений и а, Ж, Раушска тент, г. УжгородГосударствепо дела 035, Москв Составитель В.ехред О. Луговаяираж 826 кинКорректор И. ГоксичПодписное та Минисгров Сткрытийнаб., д. 4/5л. Проектная