Устройство для выделения экстремального из чисел

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнхСоциалистическихРеспублик 1111005030(22) Заявлено 20,08. 81 (21)3327337/18-24 Р 1 М К з с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений: и открытий(088.8) Опубликовано 1503,83, Бюллетень Йо 10 Дата опубликования описания 15.0383(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯЭКСТРЕМАЛЬНОГО ИЗ и ЧИСЕЛ Изобретение относится к автома-, тике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств для выделения экстремального из совокупности чисел.Известно устройство для сравнения чисел, содержащее триггеры,элементы И, ИЛИ, шины управления исинхронизаций (.11.Недостатком известного устройства является отсутствие на его выходах кодов экстремального числа и номера регистра, хранящего экстремальное число.Наиболее близким к.предлагаеьЬму является устройство для выделения экстремального из и е-разрядных двоичных чисел, содержащее л регистров, хранящих щ в .разрядные двоичные коды сравниваемых чисел, тю -входовых элементов ИЛИ,ПВ -входовых элементов ИЛИ,вю трехвходовых элементов И, в входных шин для подачи управляющих сигналов и выходные шины, Прямые выхо:ды регистров поразрядно соединены с входами п -входовых элементов ИЛИ, инверсными выходы каждого регистра соединены с первым входом соответствующих элементов И, второй и третий воды которых поразрядно соединены свходными шинами управляющих сигналови с выходами и -входовых элементовИЛИ соответственно. Выходы П -входовых элементов ИЛИ соединены также ссоответствующими выходными шинамиустройства а выходы элементов Икаждого регистра соединены с входа 10 ми тп -входовых элементов ИЛИ, выходы которых подключены к соответству.- ющему выходу устройства 2 1,Цель изобретения заключается вупрощении устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для выделения экстремального числа из п чисел, содержащее и входных кольцевых регистров,и управляющих элементов И, элементИЛИ, регистр результата, причем выход старшего разряда каждого 1 -говходного кольцевого регистра соединен с первым входом 1-го управляющего элемента И, где 1 1,2, и,выход каждого из которых подключенк 1-му входу элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с информационнымвходом регистра результата, введены 2 п элементов И, П элементов ИЛИ,регистр, регистр маски, узел анализа,выход каждого 1-го управляющего эле 1005030мента И соединен с первым входом-го элемента И, каждый 1 -й выходрегистра маски подключен к первомувходу ,1+и)-го элемента И, вторыевходы 1,2, , и -го элементов И соединены с первым входом записи устройства, вторые входы п+1), (и+2),,2 п-го элементов И подключены квторому входу записи устройства, выходы каждого- го и 1 +и)-го элемен:,тов И соединены с входами-го эле- Омента ЛИ, выход каждого 1-го элемента ИЛИ подключен к 1-му входу регистра,-й выход которого соединенс вторым входом -го управляющегоэлемента.И и с 1-м входом Узла анализа, первый вход записи устройстваподключен к управляющему входу ре гистра результата.Кроме того, узел анализа содержитэлементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, элементызапрета, причем первый вход узласоединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и первыми инверснымивходами первого, второго, третьего ичетвертого элементов запрета, выходыкоторых подключены к входам первогоэлемента ИЛИ, второй вход узла соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с пряьым входом первогоэлемента запрета, третий вход узлаподключен к первому входу второгоэлемента ИЛИ и к вторым инверснымвходам второго, третьего и четвертогоэлементов запрета, четвертый входузла соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с пряьым входом. 35второго элемента запрета, пятый входузла подключен к первым входам второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ ик третьим инверсным входам третьегои четвертого элементов запрета, щестой вход узла соединен с вторымивходами второго и третьего элементовИЛИ-НЕ и прямым входом третьего элемента запрета, седьмой вход узла подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ-НЕ, к первому входу третьего элемента ЙЛИ и к четвертому инверсному входу четвертого элементазапрета, восьмой вход узла соединенс четвертым входом второго элементаИЛИ, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и с прямым входом четвертогоэлемента запрета, выходы первогоэлемента ИЛИ-НЕ и второго элементаИЛИ подключены к первому и второмувходам первого элемента И соответственно, выходы третьего элементаИЛИ-НЕ и третьего элемента ИЛИ соединены с первым и вторым входамивторого элемента ИЛИ соответственно, выходы первого и второго элемен-, 60тов И подключены к входам четвертого элемента ИЛИ,На фиг. 1 приведена блок-схема устрой ств а; на фиг. 2 - пример реалиэ ацииузла анализа. 65 Устройство содержит й входных кольцевых регистров 1112 г1 пф и управляющих элементов21, 2 2, 2 п блокирующих элементов И 32 Зп, регистр 4 маски, элемент ИЛ 5, регистр б, узел 7 анализа,регистр 8 результата, и элементов ИЛИ 91,9, , 9 П, входы 10 и 11 записи, выходы 12 и 13 устройства, установленные входы 14Узел 7 анализа содержит элемент ИЛИ-НЕ 15, элементы ИЛИ-НЕ 16, элементы ИЛИ 17 и 18, элементы ИЛИ 19 и 20, элемент ИЛИ-НЕ 21, элементы 22- 25 запрета, элементы Й 26 и 27, входы 28 узла анализа.На фиг.2 дан пример выполнения узла 7 анализа, обеспечивающего выделение и кодирование первой единицы. Эта схема построена на стандартных Функциональных логических элементах И,ИЛИ, ИЛИ-НЕ Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии во входных ьцевых ррнаходятся сравниваемые коды, а .регистр маски, регистр Фиксации экстремума и регистр результата обнулены. В начале цикла выделения экстремума по установочным входам 14 в регистр 4 маски записывается код количества сравниваеьих чисел, который может определяться типом задачи, выполняемой ЭВМ, в состав которой входит предлагаемое устройство, или результатом проверки работы регистров,т.е. если один из входных регистров 1 неисправен, то с помощью кода, принятого в регистр маски, можно исключить данный регистр из рассмотрения. При поступлении по входу 11 записи управляющего сигнала в регистр б с выхода элементов И 3 перезаписывается содержимое регистра маски. Далее, при поступлении по входу 10 записи другого управляющего сигнала начинается процесс поразрядного ,начиная со старшего разряда ) сравнения чисел, Если в )-ом разряде Ч =1,2Ф) входных кольцевых регистров 1 присутствуют все единицы фили единицы и нули, то управляющий сигнал на выходе элемента ИЛИ 5 равен единице, и информация 1-го сигнала входных регистров принимается в регистр 6, причем если в -й разряд регистра б в 1-м такте принялся нуль, то в Ц +11-м и в последующих тактах сравнения в 1-м разряде регистра б будет нуль, так как 1-й выход регистра б соединен с входом элемента И и запирает его.Если же в 1-ом разряде регистров 11, 12, , 1 все нули, то управляющий сигнал на выходе элемента ИЛИ 5 равен нулю, приема информации в регистр б в этом такте не происходит, и в регистре 6 сохраняется результат предыдущего)-го такта сравнения. далепроисходит сравнение 1,) +1) -га разряда и т.д. С выхода элемента ИЛИ 5 информация каждый такт поступает навход последовательного приема информации регистра 8 результата. Длительность управляющего сигнала, поданного по входу 10 записи, составляет итактов и определяется разрядностьюсравниваемых чисел, По истечении итактов управляющий сигнал па входу10 записи снимается, и сравнение за -канчивается.После окончания сравнения в регистре 6 фиксации экстремума присутствуют единицы в тех разрядах, которые соответствуют номерам входныхрегистров, хранящих экстремальноечисло. На выходах узла 7 анализа происходит выделение и кодирование "ле вой" единицы, соединенных с выходными шинами 13 кода номера регистра,где находится код первого по порядкуномера регистра, хранящего экстремальное число. На выходах регистра 8результата, соединенных с выходными1 аинами 12 кода экстремума, находитсякод экстремального числа.Рассмотрим работу устройства наконкретном примере. Предположим, надо выделить максимальное из восьми З 016-разрядных чисел, Все восемь входных регистров исправны, поэтому ввосьми разрядах регистра 4 маски записаны единицы. При подаче управляющего сигнала по входу 11 записи маска перезаписывается в регистр 6. Далее, при подаче управляющего сигналапо входу 10 записи начинается поразрядное сравнение. Пусть максимальныечисла находятся во втором и в пятом 40входных регистрах. После 16 тактовсравнения в регистре фиксации экстремума единицы остаются во втором и впятом разрядах, т.е. в регистре 6присутствует позициОнный код 01001000,45На выходе узла 7 анализа схемы выделения и кодирования "левой" единицыприсутствует код 010, а на выходерегистра 8 результата - код максимального числа,50Количество аппаратуры, необходимоедля решения этой задачи в устройствепрототипе, составляет: 8 входных регистров, 128 элементов И, 24 элемента ИЛИ. В корпусах микросхем серии133 (фЛогика")это составляет 160 кор пусов.В предлагаемом устройстве для решения этой задачи требуется 8 входныхрегистров, 24 элемента И, 1 элементИЛИ, 1 регистр маски, 1 регистр фиксации экстремума и 1 регистр результата. В корпусах микросхем серии 133это составляет 48 корпусов.Таким, образом, количество аппаратуры в предлагаемом устройстве при- у мерно в 3 раза меньше, чем в устройстве-прототипе. Выигрыш в количестве аппаратуры становится значительнее при увеличении разрядности сравнива.Змых.чисел, так как при этом в предлагаемом устройстве требуется лишь увеличение разрядности регистра результата,Формула изобретения1. Устройство для выделения экстремальнога из и чисел, содержащее п входных кольцевых регистров, П управляюцих элементов И, элемент ИЛИ, регистр результата, причем выход старшего разряда каждого 1-го входного кольцевого .регистра соединен с первым входом 1-го управляющего элемента И, где 1 =1,2о, выход каждого из которых подключен к 1 -му входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом регистра разультата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью упрощения устройства, в нега введены 2 п элементов И, и элементов ИЛИ, регистр, регистр маски, узел анализа, выход каждого 1-га управляющего элемента И соединен с первым входом 1 вэлемента И, каждый 1-й выход регистра маски подключен к первому входу п+1)-го элемента И, вторые входы 1, 2 п -га элементов И. соединены с первым входам записи устройства, вторые входы п +1), П +2)2 п-го элементов И . подключены к второму входу записи устройства, выходы каждого 1-го и+и)-го элементов И соединены с входами 1-го элемента ИЛИ, выход каждого 1-го элемента ИЛИ подключен к 1 -му входу регистра, 1-й выход котарага соединен с вторым входам 1 -го управляющего элемента И и с 1 -м входом узла анализа, первый вход записи устройства подключен к управляющему входу регистра результата.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в нем узел анализа содержит элементы И, ИЛИ, ИЛИ-ГЕ, элементы запрета, причем первый вход узла соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и первыми инверсными входами первого, второго, третьего и четвертого элементов запрета, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ, второй вход узла соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с прямым входом первого элемента запрета, третий вход узла подключен к первому вХоду второго элемента ИЛИ и к вторым инверсным входам второго третьего и четвертого элементов запрета, четвертый вход узла соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с прямым входом второго элемента1 О запрета, пятый вход узла подключен кпервым входам второго и третьегоэлементов ИЛИ-НЕ и к третьим инверсным входам третьего и четвертого элементов запрета шестой вход узла соединей с вторыми входами второго и 5третьего элементов ИЛИ-НЕ и пряьамвходом третьего элемента запрета,седьмой вход узла подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ-НЕ,к первому входу третьего элементаИЛИ и к четвертому инверсному входучетвертого элемента запрета, восьмойвход узла соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, с вторымвходом третьего элемента ИЛИ и с пря-дым входом четвертого элемента эапрета, выходы первого элемента ИЛИ-НЕ и второго элемента ИЛИ подключены к первому и второму входам первого элемента И соответственно, выходы третьего элемента ИЛИ-НЕ и третьего элемента ИЛИ соединены с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ соответственно, выходы первого и второго элементов И подключены к входам четвертого элемента ИЛИ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 798811, кл, 6 06 Г 7/02, 1979.2. Авторское свидетельство СССР В 514291, кл. О 06 Г 7/02, 1973 (прототип).1005030 га ж.3 9/63 Тираж 704 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д