Устройство для выделения экстремального числа

СОЮЗ СОВВТСКИХСОЦИАЛИСТИЧВСКИХ 1 9) (1) А ВСПУБЛИК 06 Е 7/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) АвторскоеВ 763889, кл. САвторское свФ 1024902, кл. ф 18 Н.Мироновдиотехнический Бюл. к и ий ра Д.Кал 8.8) свиде06 Гидете С 06 ыкова ельство СССР 7/02, 1978. ьство СССР 7/02, 1982. ГОСУДАРСТВВННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯЭКСТРЕМАЛЬНОГО ЧИСЛА, содержащее тпоразрядных узлов анализа ( и) - количество разрядов сравниваемых чисел),каждый из которых включает многовходовый элемент ИЛИ, элементы И и НЕ,причем шина каждого-го разрядапервого числа устройства, где1.2, , и), соединена с первьм входом многовходового элемента ИЛИ(в - 1 + 1)-го поразрядного узлаанализа, шина ) -го разряда каждогоиз и остальных чисел соединена содним из О остальных входов многовходового элемента ИЛИ ) -го поразрядного узла анализа, в 1 -м поразрядном узле анализа выход многовходовогоэлемента ИЛИ подключен к входу элемента НЕ и первому входу первогоэлемента И, выход которого являетсявыходом 1 -го разряда экстремальногочисла устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устроиства за счет выделения кроме максимального также минимального числа, в каждый поразрядный узел анализа введены второй и третий элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы вторых элементов И всех поразрядных узлов анализа соединены с шиной разрешения выделения максимального числа устройства, подключенной также к первому входу двухвходового элемента ИЛИ и третьему входу второго элемента И первого по разрядного узла анализа, выход второго элемента И-го поразрядногоузла анализа, где ) = 1,2,( и) - 1), соединен с первым входом, двухвходового элемента ИЛИ и третьим входом второго элемента И (1 + 1)-го поразрядного узла анализа, вторые входы третьих элементов И всех поразрядных узлов анализа соединены с шиной. разрешения выделения минимального числа устройства, подключенной также к второму входу двухвходового элемента ИЛИ и третьему входу третьего элемента И щ -го поразрядного узла анализа, второй вход двухвходового элемента ИЛИ и третий вход третьего элемента И-го поразрядного узла анализа подключены к выходу третьего 3 Ь элемента И (+ 1)-го поразрядного узла анализа.Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано для построения техническихсредств классификации, распознаванияобразов, поиска информации и автоматизации принятия решений в нечеткихусловиях.Устройство предназначено для реализации операций дизъюнкции, конъюнкции и импликации над нечеткими пере Оменными (высказываниями) в нечетнойлогике Л,Заде, где результат С операции дизъюнкции и нечетных переменныхВ,( 1 = 1,2,и ) вычисляется поФормуле С = щах В; , результат 1 15операции конъюнкции и нечетких переменных 8, вычисляется по Формуле1:= ъ 1 в В, , а результат П операцииимпликации А - 8, двух нечетких переменных А и Ь вычисляется по Формуле 20О= ъох (1-А, В;).Здесь А, В, (1= 1,2,и ) С,П,числа из интервала 0,1, представленные п 1-разрядным унитарнымкодом (один из щ ). Кроме того, устройство можно использовать для вьщеления крайнеи старшей или крайнеймладшей единиц из щ-разрядного двоичного кода числа.Целью изобретения является рас- ЗОширение Функциональных воэможностей.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устрочство состоит из в поразрядная узлов анализа 1 1, 1 .1 ясодержащих элемент ИЛИ 2, элементИЛИ 3, элементы И 4-6 и элемент НЕгруппу шин 8, 8 , , 8 для подачипервого числа, щ групп 9, 9,9 по я шин в каждой для подачисоответственно 1-го, 2-го Ф -горазряда каждого из п остальныхчисел, шины МА 11 10 разрешения вьщеления максимального числа, шины М 1 й 11разрешения вьщеления минимальногочисла и выходных шин 12 1, 12,12.Назначение каждого из п идентичныхпоразрядных узлов анализа состоит ввыполнении диэъюнкции соответствующих 511разрядов унитарных кодов чисел, поданных на вход элемента ИЛИ 3, в выдачерезультата дизъюнкции на выход узлачерез незаблокированный элемент И 4,в выработке сигнала для блокировки 55элементов И 4 младших узлов анализав режиме выделения максимальногочисла и для блокировки элементов И 4 старших узлов анализа в режиме выделения минимального числа.В каждом из й поразрядныхузлов анализа все информационныевходы являются соответствующими входами элемента ИЛИ 3, первым управляющим входом - вход элемента И 5,вторым управляющим входом - входэлемента И 6, первый блокировочныйвход соединен с входом элемента ИЛИ 2и с входом элемента И 5, второй блокировочный вход соединен с входомэлемента ИЛИ 2 и с входом элементаИ 6, первым блокировочным входомявляется выход элемента И 5, вторымблокировочным выходом - выход элемента И 6, информационным выходомявляется выход .элемента И 4, выходэлемента ИЛИ 2 соединен с входомэлемента И 4, выход элемента ИЛИ 3соединен с входами элементов И 4 иНЕ 7, выход которого соединен с входами элементов И 5 и 6,Первый информационный вход каждого1-го узла анализа соединен с шиной8 к первого числа А, где 1 = ( е -++ 1), а каждый из остальных П инфор-мационных входов соединен с шиной9;-го разряда одного из и -.тальных чисел В. ШинаМАХ 10 соединенас первым управляющим входом каждого11 -го поразрядного узла анализа 1,и с первым блокировочным входомпервого узла анализа 1 . Шина ММ1соединена с вторым управляющим входом каждого-го поразрядного узлаанализа 1; и с вторым блокировочнымвходом последнего ю-го узла анализа1 . Первый блокировочный выход ивторой блокировочный вход 1-гоузла анализа соединены соответственно с первым блокировочным входом ивторым блокировочным выходом (1+1)-гоузла анализа 1;, где 1 =1,2,п 1-1,Ииформациоины 1 е выходыпоразрядныхузлов анализа. являются выходными 1212 у, 12,я устройства,ЪИспользование унитарного кодаприводит к экономии оборудования,необходимого для вычисления резуль. -татов операции дизъюнкции, конъюнкциии импликации, Зкономия возрастает суменьшением числа разрядов для представления вводимой информации чтоособенно существенно для устройств,реализующих операции нечеткой логики,где нет необходимости представлятьчисла с большой точностью. Последнееобъясняется тем, что степени истинности (значения) нечетных переменныхили высказываний, являющихся аргументами, .устанавливаются субъективно оператором, для которого точность 5 оценки степеней истинности нечетных переменных, равная 0.1, уже является достаточно высокой. Для представления чисел с шагом 0,1 в диапазоне от 0 до 1 требуется всего 11 разрядов 1 О унитарного кода. Каждый разряд, начиная справа, кодирует последовательно числа О, О. 1, 0,2, , 1, Такое дискретное представление чисел не приводит к потере точности при нычис лениях, поскольку для логических операций область определения аргумента и область значений результата являются одним и тем же множеством.Алгоритм работы устройства следу О ющий. Вычисление дизъюнкции й нечетных переменных состоит в выполнении поразрядной дизъюнкции унитарных кодов этих чисел и в последующем выделении из полученного кода старшей 25 единицы, Вычисление конъюнкции ь не.четных переменных состоит также в выполнении поразрядной дизъюнкции унитар. ных кодов этих чисел и в последующем выделении из полученного кода младшей единицы, а не старшей, как при вычислении дизъюнкции. Простота этих алгоритмов свидетельствует о преимуществе унитарного кода перед двоичным вданном случае.35Вычисление результата 0 импликации 1 -ф В; двух нечетких переменных 1 и 8 состоит в получении разности (1-Д) и нахождении дизъюнкции чисел (1-А) и 8; в указанном порядке. 40Для получения унитарного кода разности 1-1 необходимо единицу, состоящую в 1 -м разряде щ -разрядного унитарного кода числа я переписать в (а+1)-й разряд, а в 1 -м разряде 45 записать О. Например, при Я =11 н А=О,З единица в коде числа А будет в 8-м разряде слева (считая от самого старшего разряда), а в коде 1-=0,7 единица будет в 4-м разряде слева, 50 так как 11-8+1=4. В устройстве значение разности 1- А образуется за счет инверсного порядка подключения шин разрядов числа В к первым входам элементов ИЛИ 3 всех поразрядных 55 узлов анализа, Тем самым вместо кода числа А Фактически подается код чис- ла Устройство работает следующим образом.При вычислении операции дизъюнкции и нечетких переменных на все шины 8 и шину М 1 й 11 подаются нулевые сигналы, а на шину М Й М 10 - единичный сигнал. На шины 9; подаются .-е разряды унитарных кодов каждого из О чисел 61 , В 2 , , Ц л . Если требуется выполнить дизъюнкцию меньшего числа нечетких переменных, то на шины остальных переменных подаются нулевые сигналы. На выходах элементов ИЛИ 3 поразрядных узлов анализа образуется код, представляющий собой поразрядную дизъюнкцню кодов чисел В В 2 , , В 2, Пусть в этом коде старшая единица находится в 1-м разрядеЕдиничный сигнал с выхода элемента ИЛИ 3 в первом узле анализа через элемент И 4 поступает на выход 121 устройства, так как на другой вход элемента И 4 подается единичный сигнал с шины МАХ 10 через элемент ИЛИ 2. Кроме того, этот же единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 3, инвертируясь элементом НЕ 7, запирает всю цепочку из а последовательно соединенных элементов И 5, обусловленная тем самым нулевой сигнал на первом из входов элемента ИЛИ 2 в каждом поразрядном узлеанализа 1 , 11 щНа второй вход элемента ИЛИ 2 каждого -го из поразрядных узлов анализа подается нулевой сигнал с шины ММ 11 через элемент И 6 (1+1)-го порязрядного узла анализа, где=1, 2, , и 1-1, а на второй вход элемента ИЛИ 2 последнего а-го узла анализа нулевой сигнал подается непосредственно с шины М 1 1. Нулевой сигнал с выхода элемента ИПИ 2 в каЖдом из поразрядных узлов анализа 1, 1, , 1 блокирует элемент И 4, обуславливая тем самым нулевой сигнал на выходе соответствующего узла анализа независимо от состояния выходов элементов ИЛИ 3 в этих узлах анализа. Пусть в коде, образованном состояниями выходов элементов ИЛИ 3 всех поразрядных узлов анализа, старшая единица находится в-м разряде, где 2 - 1: е. В этом случае описание.работы группы поразрядных узлов анализа 1;1; Ф1 к 1 аналогично рассмотренному, если с выхода элемента И 5(1 - 1)-го узла анализа на первыйблокировочный вход ( -го узла анализаподан единичный сигнал, Покажем, чтодля .рассматриваемого случая на нь 1 ходах элементов И 5 всех поразрядных 5узлов анализа 1, 1, ., 1будет единичный сигнал,Действительно, во всех этих поразрядных узлах анализа на выходах элементов ИЛИ 3 имеется нулевой сигнал, 111а на первых блокировочных входахимеется единичный сигнал. Для первогоузла анализа этот единичный сигналснимается с шины МАХ 10 и, поступаязатем на вход элемента И 5 совместно 15с нулевым сигналом, снятым с выходаэлемента ИЛИ 3 и проиввертированнымэлементом НЕ 7, и с сигналом с шиныМАХ 10, обусловит единичный сигнална выходе элемента И 5 и тем самым Вединичный сигнал на первом блокировочном входе второго узла анализа,Аналогичным образом происходит Формирование единичного сигнала на выходах элементов И 5 поразрядных узлов 23анализа 1 , 1На информационных выходах 12 ,12, , 12. соответствующих узлованализа будут нулевые сигналы, проведшие с выходов элементов ИЛИ 3 учерез элементы И 4. Таким образом,на выходе устройства будет унитарныйкод с единицей в-и разряде, чтосоответствует унитарному коду максимального из чисел 81, 8, ., Нпу 5При вычислении операции конъюнкцииустройство работает аналогично, каки при вычислении диэъвикции. Зины 8и 9 находятся в том же состоянии. Отличие заключается лишь в следующем. На шину Л 1 А 10 подается нулевой сигнал, а на шину М 1 Ч 11 - единичный сигнал. Нулевые сигналы с шины ЦАХ 10 запирают элементы НЕ всех поразрядных узлов анализа, Единичный сигнал с шины М 1 й 11, поступая на входы всех элементов И 6 и на второй блокировоч ный вход младшего п 1-го поразрядного узла анализа, подготавливает цепочку из последовательно соединенных эле-, ментов И 6 к работе, аналогичной работе элементов И 5 при вычислении операции дизъюнкции. Таким образом, передача блокирующих сигналов происходит не от старших разрядов к младшим, как при вычислении дизъюнкции, а в обратном направлении. Это и обусловит выделение на выходах устройства не старшей единицы из кода, образованного состояниями выходов всех элементов ИЛИ 3, а младшей, что и означает выделение унитарного кода минимального из чисел б 1, В 8.При вычислении операции импликации двух нечетких переменных А и 8; на шивы 8 подается унитарный код числа Й . При этом на первых входах эле,ентов ИЛИ 3 образуется унитарный код числа 1 "й. Так как результат операции импликации определяется как дизъюнкция чисел 1- й и 8; , то, подав число 8; на входы 9 описанным выше образом, нулевой сигнал - на шину МИ 11, единичный сигнал - на шину МО 10, на выходах 12 устройства получим унитарный код результата операции импли- кации чисел.А и В;