Устройство для группового сравнения двоичных чисел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111650071 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 28 заявки Гасударстееииый комитет СССР тень8 53) УДК 681,325,65) Дата опубликования описа 28.02.7 2) Авторы изобретения(71) Заявите Научно-исследовательский и опытно-конструкторский инст автоматизации черной металлургии ТРОЙСТВО ДЛЯ ГРУППОВОГО СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ ения максимальповышенное по 11 быстродейстнальные возможсужены, а схемИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах дискретного управления и ЭВМ.Известны устройства группового сравнения чисел, состоящие из регистров-счетчиков сравниваемых чисел с вычитающим информационным входом, входным клапаном и выходным элементом ИЛИ - фиксатором обращения в нуль содержимого регистров сравниваемых чисел, регистров-счетчиков результатов сравнения с суммирующим информационным входом, генератора счетных импульсов с выходным клапаном и элементом задержки, элемента ИЛИ - фиксатора обращения в нуль содержимого всех регистров, поразрядные узлы стирания содержимого одноименных разрядов всех регистров при их равенстве 1, 2.Устройство 1 позволяет определить все три результата сравнения, использует последовательное вычитание единиц одновременно из всех чисел, при этом в счетчике наименьшего числа подсчитываются единицы до обнуления одного из регистров, в счетчике наибольшего числа - до обнуления всех регистров и в счетчике максимальной разности - от момента первого обнуления до последнего. Однако быстродействие такого устройства невысокое. 3 Устроиство для определной разности 21 имеетсравнению с устройствомвие, но при этом функционости данного устройстваная реализация усложнена.Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для группового сравнения двоичных чисел 31, содержащее Л счетчиков сравниваемых чисел, каждый из них состоит пз т-разрядного регистра, инверсные выходы которого соединены с первыми входами т поразрядных элементов И, а прямые выходы через соответствующий элемент ИЛИ - с вторыми входами поразрядных элементов И, с первым входом входного элемента И и с одним из входов элемента ИЛИ обнаружения равенства нулю содержимого всех счетчиков сравниваемых чисел, выходом подключенного к одному из входов задающего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора, а выход через элемент задержки - с вторым входом входного элемента И каждого из счетчиков сравниваемых чисел. Выходы поразрядных элементов И всех счетчиков сравниваемых чисел подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ поразрядного стирания, выход каждого из которых связан сзапрещающим входом элемента Запрет поразрядного стирания, разрешающие входы этих элементов Запрет соединены с выходом задающего элемег)га И, а пх выходы - с входами установки в нулевое состояние триггеров регистров-счетчиков сравнпвасмых чисел соотвсгсгвугощнх раз- рядоВ. УстройстВО Вклю 1 аст в се 051 та кж С 1 етчик максимальной разности,Недостатками этого устройства являюгс)1 невысокие функциональныс Возможности и сложность реализации.Цель изобретения - расширение функциональных Возможностси стройства, В части обеспечения получения всех трех результатов сравнения, и повышение его быстродспствия,Это достигается тем, что устройство снабкено счетчиками наибольшего и наим 1 ньшего чисел, входными и поразрядными элементами И и Запрет управления записгно, узлом определения равенства нулю содержимого одного из счетчиков, содеркащего У элементов Запрет, запрещающие входы которых соединены с выходами элементов ИЛИ соответствующих счетчиков сравниваемых чисел, разрешающие входы - с прямыми выходами триггеров младших разрядов тех же счетчиков сравниваемых чп сл, а выходы - с входами общего элемента ИЛИ, выходом связанного с запрещающими и первыми входами входных и поразрядных элементов Запрет и элементов И управления записью в счетчики наименьшего числа и максимальной разности. Разрешающие входы п вторые входы поразрядных элементов Запрет и И управления записью соответственно подключены к выходам элементов Запрет поразрядного стирания соответствующих разрядов, а пх выходы - к входам установки в единичное состояние счетчика максимальной разности и наименьшего числа соответственно, входами связанных с выходами входных элементов Запрет п И управления записью, другие входы которых соединены с Выходом элемента задержки п с входом счетчика наибольшего числа, входы установки разр 5: - дов в нулевое состояние последнего подключены к выходам поразрядных элементов Запрет соответствующих разрядов.Блок-схема предлагаемого устройства представлена па чертеже.Устройство содержит счетчики 1 ь 12 1 сравниваемых чисел, каждый из которых состоит из т-разрядного регистра, выполненного на триггерах; входные элементы И 2 ь 2 ь , 2 х, элементы ИЛИ 31, Зъ , З.г, регистр-счетчик 4 максимальной разности с суммирующим информационным входом и входами управления триггерами разрядов; генератор 5 счетных импульсов; задающий элемент И б; элементы задержки 7; элемент ИЛИ 8; поразрядные узлы 9, 9 , 9 стирания содержимого одноименных разрядов 5 1;) 15 20 2 д 30 35 4 г) 45 50 55 60 65 всех регистров при их равенстве, состоящие пз элементов И 1 И 101, 10, , 10 и элементов Запрет 11112 11,; регистр-счетчик 12 наибольшего числа с суммирующим информационным входом и входами управлсппя триггерами разрядов; регистр-счетчик 13 папмсш,шсго числа с суммирующим пнформациоггным Входом и Входами управления триггерами разрядов; входной 14 и поразрядные 15 1 О 2 15,узлы управления записью информации в регистры 4 и 13, выполненные каждый на элементе И 1 б, элементах И 17 17 17, элементе Запрет 18, элементах Запрет 191, 192 19; поразрядные элементы И 201,1, 2012, , 201,т, 202,1 202,ж 20 р, п 1. на каждый регистр сравниваемых чисел; узел 21 определения равенства нулю содеркимого одного из счетчиков сравниваемых чисел, состоящий из элементов Запрет 22 222, 22,. и элемента ИЛИ 23.Работает устройство следующим образом, В исходном состоянии на счетчиках 11, 1 1.; записаны сравниваемые числа, причем ври нулевом состоянии триггеров регистров единичнь 1 й сигнал - на инверсном выходе каждого триггера, Включается генсратор 5. Сигнал с выхода генератора проходит через элемент И б па разрешающие входы элементов Запрет 11, 11,. При наличии единиц в одноименных разрядах всех счетчиков 1 1: 1.х па всех входах соответствующего элемента ИЛИ 101, 10 г 10, сигналы отсутствуют, следовательно, нст сигнала и на запрещающем входе элсмепта Запрет 111, 11 11,. Появляющийся на его выходе сигнал стирает содержимое данного разряда всех счетчиков 11, 15 ь . 1. и подает единицу в этот разряд регистров 12 и 13,После окончания переходных процессов в схеме сигнал генератора появляется на элементе 7 и поступает на информационные входы счетчиков 11, 12, , 1 х, 12 и 13, Содержимое всех регистров сравниваемых чисел уменьшается на единицу, а в регистрах 12 и 13 единица подсчитывается.Прп следующем сигнале генератора осуществляются аналогичные операции, Это происходит до тех пор, пока содержимое хотя бы одного из счетчиков 1 1, , 11. пс станет равным нулю. й этом случае исчезает сигнал на выходе соответствующего элемента ИЛИ Зь 32, , Зх, в результате чего прекращается поступление единиц на информационный вход данного регистра. С исчезновением сигнала на выходе одного (или нескольких) элемента ИЛИ 31, 32, , 3- прекращается подача сигналов содержимого всех разрядов данного регистра на входы элементов ИЛИ 10 102, , 10 и снимается запрет с соответствующей схемы нз элементов 22 ь 22 , 22.,;. й результате сигнал, появляющийся на левом плече триггера младшего разряда данного реги 650071стра, поступает на запрещающие входы элементов 18, 19 192, , 19 отключая, таким образом, регистр 13, поскольку в нем угке записано наименьшее число, Кроме того, этот сигнал подготавливает элементы И 16, 17 ь 17217 тПосле прихода очередного импульса генератора в том случае, если в остальных ненулевых счетчиках 11, , 1. в одноименных разрядах записаны единицы, они стираются. При этом сигнал стирания поступает также на соответствующие триггеры нулевого регистра. Однако поскольку эти триггеры находятся в нулевом состоянии, изменения их состояния не происходит. Одновременно со стиранием подается единица в соответствующие разряды регистра 12 и через подготовленные элементы И 17172, , 17 в соответствующие разряды регистра 4, Поступающий с выхода элемента 7 на информационные входы ненулевых счетчиков 112 1, 12, а также через подготовленный элемент И 16 на информационный вход регистра 4 сигнал уменьшает на единицу содержимое регистров сравниваемых чисел и увеличивает на единицу содержимое регистров наибольшего числа и максимальной разности. Такое чередование стирания равных разрядов регистров сравниваемых чисел и подачи единиц в эти разряды регистров наибольшего числа и максимальной разности с вычитанием единиц из регистров сравниваемых чисел и суммированием их в регистрах наибольшего числа и максимальной разности происходит до обращения в нуль содержимого всех регистров чисел. Исчезает сигнал на выходе элемента ИЛИ 8 и на втором входе элемента И б, и подача сигналов генератора в схему прекращается. В результате в регистре 12 оказывается записанным наибольшее число, в регистре 4 - максимальная разность.Оборудование устройства сравнения регистрами-счетчиками наибольшего и наименьшего чисел с суммирующим информационным входом и входами управления триггерами разрядов с соответствующими связями позволяет расширить его функциональные возможности, поскольку дает комплексное решение задачи сравнения. Введение входного и поразрядных узлов управления записью информации в регистры наименьшего числа и максимальной разности с подключением последних и входов управления триггерами разрядов регистра наибольшего числа к соответствующим узлам стирания содержимого одноименных разрядов значительно сокращает время сравнения, так как в отличие от прототипа чередование стирания равных разрядов с вычитанием единиц пз сравниваемых чисел продолжается и после обращения одного из чисел в нуль, Кроме того, данное устройство выгодно отличается тем, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 65 что отпадает необходимость в досчптыванпп единицами остатка последнего ненулевого числа, в результате чего вместо количества тактов вычитания, равного этому остатку, требуется всего один такт стирания единиц в этом остатке.Сравнение, например, чисел А = 1001111011, В = 1100111110, С = 0000111010, Д = 0011001001 устройством-прототипом требует четырех тактов до обращения в нуль наименьшего числа и 772 тактов до окончания цикла сравнения. Общее время сравнения в этом случае Т, = = 776 тактов.Сравнение этих же чисел предлагаемым устройством требует всего Т = 31 такта, т. е. ускорение процесса сравнения составляет Я = Т,Т 2: 25 раз.Получение указанных результатов сравнения с помощью известных устройств приводит к значительным аппаратурным затратам, в то время как предлагаемое устройство отличается простотой. Формула изобретенияУстройство для группового сравнения двоичных чисел, содержащее Л счетчиков сравниваемых чисел, каждый из которых состоит из т-разрядного регистра, инверсные выходы которого соединены с первыми входами т поразрядных элементов И, а прямые выходы через соответствующий элемент ИЛИ - с вторыми входами поразрядных элементов И, с первым входом входного элемента И и с одним из входов элемента ИЛИ обнаружения равенства нулю содержимого всех счетчиков сравниваемых чисел, выход которого подключен к одному из входов задающего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора, а выход через элемент задержки - с вторым входом входного элемента И каждого из счетчиков сравниваемых чисел, выходы поразрядных элементов И всех счетчиков сравниваемых чисел подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ поразрядного стирания, выход каждого из которых соединен с запрещающим входом элемента Запрет поразрядного стирания, разрешающие входы этих элементов Запрет соединены с выходом задающего элемента И, а их выходы - с входами установки в нулевое состояние триггеров регистров-счетчиков сравниваемых чисел соответствующих разрядов, счетчик максимальной разности, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения быстродействия, оно снабжено счетчиками наибольшего и наименьшего чисел, входными и поразрядными элементами И и Запрет управления записью, узлом определения равенства нулю содержимого одного из счетчиков, содержащего Л элементов Запрет, запрещающие входы которых соедпИад. Да г 67 аказ 2713 Тирагк 77 дписио ппгграфия, и апуиова,иены с выходами элементов ИЛИ соответствутощих счетчиков сравниваемых чисел, разрешающие входы - с прямыми выходами триггеров младших разрядов тех же счетчиков сравниваемых чисел, а выходы - с входами общего элемента ИЛИ, выход которого соединен с запрещающими и первыми входами входных и поразрядных элементов Запрет и элементов И управления записью в счетчики наименьшего числа и максимальной разности, разрешающие входы и вторые входы поразрядных элементов Запрет и И управления записью соответственно подключены к выходам элементов Запрет поразрядного стирания соответствующих разрядов, а их выходы - к входам установки в единичное состояние счетчика максимальной разности и наименьшего числа соответственно, входы которых соединены соответственно с выходами входных элементов Запрет и И управления записью, другие входы которых соединены с выходом элемента задержки и с входом счетчика наибольшего числа, входы установки разрядов в нулевое состояние которого подключены к выходам поразрядных элементов Запрет соответствующих р азрядов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР234003, кл, 6 06 Р 7/00, 17.05.64.2. Авторское свидетельство СССР169890, кл, (д 061.г 7/07, 07.05.64.3. Авторское свидетельство СССР404080, кл. 6 06 Р 7/02, 29,12,70,