Устройство для выделения экстремального числа

(19) 111) 3(59 06 Р 7 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изоБРетений и ОтнРытийОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕРЬСТВУ цэч:,ЬУ р, Я 1 11 г(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 824193, кл. С 06 Р 7/04, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР9 1024902, кл . С 06 Р 7/02, 1982(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЯЕЛЕНИЯЭКСТРЕМАЛЬНОГО ЧИСЛА, содержащее элементы И, ИЛИ, НЕ, причем первый входкаждого 1-го элемента ИЛИ, где1 = 1, 2, , щ, щ - число разрядовсравниваемых чисел, соединен с входом(щ+1)-го разряда первого числаустройства, остальные входы каждого1-го элемента ИЛИ соединены с входами 1-х разрядов остальных п сравниваемых чисел устройства а выход каждого 1-го элемента ИЛИ соединен с первым входом 1-го элемента И, 1-е входы элементов И с 1-го по щ-й соединены с выходом (1-1)-го элемента НЕ,где 3=2, , щ, вход Е-го элемента НЕ соединен с выходом 1-го элемента ИЛИ, где 1 с=1, 2, , (щ), о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выделения кроме максимального минимального числа, устройство содержит щ дополнительных элементов И, щ дополнительных элементов ИЛИ и щ-и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом щ-го элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И и (3+1)-й вход 1-го элемента И соединены с шиной выделения максимального числа, выход каждого 1-го элемента ИЛИсоединен с первым входом 1-го дополнительного элемента И, выход каждого 1-го элемента НЕ соединен с (щ+2)-ми входами дополнительных элементов И с первого по (1-1) -й,й второй вход щ-го дополнительного элемента И и (щ+2)-й вход 1-го дополнительного элемента И соединены с шиной выделения минимального числа, выходы д-х элемента И и дополнительного элемента И подключены к соответствующим входам дополнительного элемента ИЛИвыход которого является -м выходом устройства.пликации,а блок-схещ поразэлемент И 3,5, эле фгрупп 1 11084Изобретение относится к области технической кибернетики и может быть использовано для построения технических средств систем классификации, распознавания образов, поиска информации и автоматизации принятия решений в нечетких условиях.Устройство предназначено дпя реализации операций дизъюнкции, конъюнкции и импликации над нечеткими пере- О менными (высказываниями) в нечеткой логике Л. Заде, где результат С операции дизъюнкции и нечетких переменных В,(1=1,2, , и) вычисляется по формуле С=щахВ 1, результат К операции 15 конъюнкции и нечетких переменных В вычисляется по формуле К=щ 1 иВ а результат 0 операции импликации А-ъВ двух нечетких переменных А и В 1 вычисляется по формуле В=щах(1-А,В). Здесь А,В(1=1,2.и), С,Э,К числа из интервала ГО, 1, представленные щ-разрядным унитаоным кодом (один из щ). Кроме того, устройство можно использовать дпя выделения 5 крайней старшей или крайней младшей единиц из щ-разрядного двоичного числа.Известно устройство для определения экстремальных чисел, представлен-Зо ных двоичным параллельным кодом, содержащее регистр, сумматор, элементы И, ИЛИ, НЕ, переключатель, Определение экстремального из и чисел происходит за и+ 1 такт35 Недостатком известного устройстваявляется низкое быстродействие ито, что оно не выполняет операциивычитания числа из единицы, что не 40обходимо для вычисления операции имНаиболее близким к предложенному является устройство для выделения максимального числа, содержащее эле 45 менты И, ИЛИ, НЕ, причем входы -го элемента ИЛИ соединены с входами 1-х разрядов сравннваемчх чисел (1=1, щ, где щ - число разрядов сравниваемьгх чисел), а выход соединен с первым входом д-го элемента И, 1-й вход 1-го элемента И соединен с выходом элемента НЕ с первого по (1-1)-й, где =2, , щ, вход 1-го элемента НЕ соединен с выходом 1-го элемента ИЛИ Где к=1. (щ 1) Вьходы элементов И являются выходами устройства. Определение максимального из и чисел, представленных в унитарном коде, происходит за один такт 23.Недостатком устройства являетсято, что оно не позволяет выделятькроме максимального минимальное число.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетвыделения кроме максимального минимального числа,Поставленная цель достигается тем,что устройство для выделения экстремального числа, содержащее элементыИ, ИЛИ, НЕ, причем первый вход каждого 1-го элемента ИЛИ, где 1=1, 2щ, щ - число разрядов сравниваемыхчисел, соединен с входом (щ+ 1) -горазряда первого числа устройства, остальные входы каждого 1-го элементаИЛИ соединены с входами 1-х разрядовостальных и сравниваемых чисел устройства, а выход каждого 1-го элемента ИЛИ соединен с первым входом1-го элемента И, 1-е входы элементов И с )-го по щ-й соединены с выходом (1-1)-го элемента НЕ, где,соединен с выходом 1-го элемента ИЛИ,где 1 с=.1, 2, , (щ), содержит щдополнительных элементов И, щ дополнительных элементов ИЛИ и щ-й элемент НЕ, вход которого соединен свыходом щ-го элемента ИЛИ, второйвход первого элемента И и (1+)-йвход 1-го элемента И соединены с шиной выделения максимального числа,выход каждого 1-го элемента ИЛИ соединен с иервым входом 1-го дополнительного элемента И, выход каждого1-го элемента НЕ соединен с (щ+2) - мивходами дополнительных элементов Ис первого по (1-1)-й, второй входщ-го дополнительного элемента И и(щс+2)-й вход 1 с-го дополнительногоэлемента И соединены с шиной выделения минимального числа, выходы 1-хэлемента И и дополнительного элемента И подключены к соответствующимвходам ь-го дополнительного элемента ИЛИ, выход которого является.-м выходом устройства,На чертеже представлен ма устройства.Устройство состоит из рядных узлов анализа 1, содержащих элемент ИЛИ 2, элемент НЕ 4, элемент ИП мент И 6, группы шин 7 для подачи первого числ,Возрастание индексации на чертежесоответствует упорядоченности отстарших разрядов к младшим.Использование унитарного кодаприводит к экономии оборудования, не 55 8, 82, , 8 по п шин в каждойдля подачи соответственно 1-го, 2-го,гп-го разрядов каждого из и остальных чисел, шины установки режима выделения минимального числа 9, 5шины установки режима выделения максимального числа 10 и выходных шин11, 11 11 г,. Назначение каж-дого из ш поразрядных узлов анализасостоит в выполнении дизъюнкции соответствующих разрядов унитарных кодовчисел, поданных на входы элементаИЛИ 5, в выдаче результата дизъюнкции на выход узла через незаблокированный элемент И 3 либо через незаблокированный элемент И 6, в выработке сигнала для блокировки элементовИ 3 мла;ших узлов анализа в режимевыделения максимального числа и дляблокировки элементов И 6 старших20узлов анализа в режиме выделения минимального числа.В каждом из поразрядных узлованализа 1 выход элемента ИЛИ 5 соединен с входом элемента НЕ 4, с первым входом элемента И 3 и с первымвходом элемента И 6, выходы элемента И 3 и элемента И 6 подключены квходам элемента ИЛИ 2, выход которого является соответствующим выходом 3011 устройства, 1-е входы элементовИ 3 в поразрядных узлах анализа с3-го по гп-й соединены с выходом элемента НЕ 4, находящегося в Ц)-мпоразрядном узле анализа, где 1=2,3,гп, Выход элемента НЕ 4 в каждом3 -м поразрядном узле анализа соединен, также с (гп+2)-ми входами элементов И 6, находящихся в поразрядных узлах анализа с первого по (1-1)-й 40Первый вход элемента ИЛИ 5 каждогод-го узла анализа подключен к шине7 первого числа А, где 1=(в+1), акаждый из остальных и входов подключен к шине 8 1-го разряда одного изи остальных чисел В, (1+1)-й входэлемента И 3 каждого -го узла анализа подключен к шине установки режимавыделения максимального числа 10, а(щ+2)-й вход элемента И 6 каждого1-го узла анализа подключен к шинеустановки режима выделения минимального числа 9,обходимого для вычисления результатов операций дизъюнкции, конъюнкциии импликации. Эта экономия возрастает с уменьшением числа разрядов дляпредставления вводимой информации,что особенно существенно для устройств, реализующих операции нечеткой логики, где нет необходимостипредставлять числа с большой точностью. Последнее объясняется тем, чтостепени истинности (значения) нечетких переменных или высказываний, являющихся аргументами, устанавливаются субъективно оператором, для которого точность оценки степеней истинности нечетких переменных О, 1 ужеявляется достаточно высокой. А дляпредставления чисел с шагом 0,1 вдиапазоне 0-1 требуется всего 11 разрядов унитарного кода. Каждый разряд,начиная справа, кодирует последовательно числа 0; О, 1; 0,2, , 1.Такое дискретное представление чиселне приводит к потере точности привычислениях, поскольку для логических операций область определенияаргумента и область значений результата является одним и тем же множеством.Апгоритм работы устройства следующий, Вычисление дизъюнкции нечеткихпеременных состоит в выполнении поразрядной дизъюнкции унитарных кодовэтих чисел и в последующем выделениииз полученного кода старшей единицы. Вычисление конъюнкции и нечетких переменных состоит также в выполнении поразрядной дизъюнкции унитарных кодов этих чисел и в последующем выделении из полученного кодамладшей, единицы, а не старшей, какпри вычислении дизъюнкции.Простотаэтих алгоритмов свидетельствует опреимуществе унитарного кода переддвоичным в данном случае,Вычисление результата Р имплика"ции А- В двух нечетких переменных Аи В состоит в получении разности(1-А) и нахождении дизъюнкции чисел(1-А) и В в указанном порядке.Для получения унитарного кодаразности (1-А) необходимо единицу,стоящую в -м разряде ш -разрядногоунитарного кода числа А, переписатьв (гп-+1)-й разряд, а в д-м разрядезаписать нуль. Например, при а=11и А=О.З единица в коде числа будет в8-м разряде слева (считая от самогостаршего разряда), а в коде числа1-А=0.7 единица будет в четвертомразряде слева, так как 11-8+1=4. Вустройстве значение разности (1-А)образуется за счет инверсного порядка подключения шин разрядов числа Ак первым входам элементов ИЛИ 5 всехпоразрядных узлов анализа. Тем самымвместо кода числа фактически подается код числа (1-А). 1 ОУстройство работает следующимобразом.При вычислении операции дизъюнкции и нечетких переменных на все шины 7 и шину выделения минимального 15числа 9 подаются нулевые сигналы, ана шину вьделения максимального чис вла 10 - единичный сигнал. На шины8:с подаются -е разряды унитарныхкодов каждого из и чисел В, В 2, , 20Ви. Гспи требуется выполнить дизъюнкцию меньшего числа нечетких переменных, то на шины остальных переменныхподаются нулевые сигналы. На выходахэлементов ИЛИ 5 поразрядных узлованализа образуется код, представляющий собой поразрядную дизъюнкцию кодов чисел В В, , В Пусть вэтом коде старшая единица находитсяв -м разряде. Через элемент НЕ 4 зОэтот сигнал запирает все элементы И 6старших поразрядных узлов анализа11, , 1.,1 и все элементы И 3младих поразрядных узлов анализа11-11 ь 2, 1 . кроме того,35элементы И 6 всех поразрядных узлованализа закрыты нулевым сигналом сшины вьделения минимального числа 9,Во всех старших по отношению к -муузлах анализа элементы И 3 закрыты 40нулевыми сигналами с выходов элементов ИЛИ 5. Поэтому во всех старшихи во всех младших по отношению кь-му поразрядных узлах анализа закрыты как элементы И 3, так и элементы И 6. Тогда на выходах и всех старших и всех младших по отношению кх-му узлов анализа будут нулевые сигналы, а единичный сигнал с выходаэлемента ИЛИ 5 ь-го узла анализа проОходит через открытый элемент И 3 иэлемент ИЛИ 2 на выход -го поразрядного узл анализа, Таким образом, навыходньх шинах 11 формируется кодмаксимального из чисел В В,в. При ь ислс нии операции конъюнкцииус трцап работает аналогично, как и при вычислении дизъюнкции. Шины 7 и 8 находятся в том же состоянии.Отличие заключается в следующем, На шину вьделения минимального числа 5 подается единичный сигнал, а на шину выделения максимального числа 10 нулевой сигнал. Нулевые сигналы с шины вьделения максимального числа 10 запирают элементы И 3 всех поразрядных узлов анализа Если в коде, образующемся на выходах элементов ИЛИ 5, в -м разряде находится младшая единица, то через элемент НЕ 4 оказываются закрытыми элементы И 6 старших поразрядных узлов анализа 14, 1,1-, Нулевые сигналы с выходов элементов ИЛИ 5 младших поразрядных узлов анализа 1.4, 1, , 1 закрывают элементы И 6 в этих узлах.В -м же узле анализа на всех входах элемента И б находятся единичные сигналы, Следовательно, и на его входе единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 2 поступает.на выход д-го поразрядного узла анализа. Таким образом, и на выходных шинах 11 формируется унитарный код минимального из чисел В, В).В,.При вычислении операции импликации двух нечетких переменных А и В на шины 7 подается унитарный код числа А. При этом на первых входах элементов ИЛИ 5 образуется унитарный код числа с 1-А). Так как результат операции импликации определяется как дизъюнкция чисел (1-А) и В, то,подав число В на входы 8 указанным образом, нулевой сигнал на шину выделения минимального числа 9, единичный сигнал на шину вьделения максимального числа 10, на выходах 11 устройства получим унитарный код результата импликации чисел А и В-Расширение функциональных возможностей устройства для вьделения экстремального числа по отношению к прототипу состоит в том, что среди и сравниваемых чисел оно позволяет за два последовательных такта вьделять кроме максимального также и минимальное число и, кроме того, вьделять в ш-разрядном двоичном коде наряду с крайней левой единицей также и крайнюю правую. Отметим, что прототип можно было бы использовать для вьде -ления экстремального числа, но дляэтого его необхслп.о быпо лость1108437 Ю 10 аж 69 одписн хтная,Ужгород иал ППП Патен так чтобы создать воэможность подачи на его входы и сравниваемых чисел также и в инверсном относительно ноНИИПИ Заказ 5865/34 меров разрядов порядке. Однако этоприводит к более сложному схемномурешению, чем данное.