Устройство для выделения экстремального числа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 4 А 5 6 06 Р 7/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ИЛИ, элемент триггеров, М-в управления по Недостатк сложность. Наиболееов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,ходовый элемент ИЛИ, шиныразрядным сравнением 2.ом устройства является его изким является устроистчисел, содержащее- .ячМ2 дл ти овки(71) Житомирский филиал Киевского политехнического института(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО ЧИСЛА(57) Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике, Цель изобретения- упрощение устройства. Устройство содержит г=о 92 пступеней 1 ячеек анализа(ЯА)2, где х - ближайшее целое. не меньшее х,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных устройств, предназначенных для сортировки массивов данных в реальном масштабе времени.Известно устройство для выделения экстремельного из Й п 1-разрядных двоичных чисел, содержащее матрицу ячеек, каждая из которых содержит элементы И, ИЛИ, элементы запрета 1.Недостатком данного устройства является его сложность.Другое устройство для выделения экстремального из й 1 п-разрядных двоичных чисел содержит И п 1-разрядных регистров, групп элементов И, е-входовых элементов каждая ячейка анализа содержит коммутатор 3, элемент ИЛИ 4, триггеры 5, 8, 9, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6,7,10, кроме того, устройство содержит элемент НЕ 11, входы чисел 12, тактовый вход 13, управляющие входы 14, входы синхросигнала передачи знаков чисел 15, вход выбора режима 16, выход 17. ЯА 2 соединены в виде бинарного дерева, на входы каждого ЯА подаются два числа прямым последовательным кодом, начиная со старшего разряда, старший разряд - знаковый, из которых ЯА передает на свой выход максимальное или минимальное (в зависимости от режима), В следуюем (+1)-м такте ЯА первой ступени анализируют(+1)-й разряд всех чисел, а ЯАвторой ступени - -й разряд чисел, выбранных на предыдущем такте ЯА, первой ступени и т. д, 2 ил, 1 табл,ек анализа -го типа (М - количество сортируемых чисел,= 1, 2 о 92 й, Х - ближайшее целое, не меньшее Х), счетчик, о 92 Мформирователей импульсов, вход начальной установки, тактовый вход, информационные входы, выходы отсортированных чисел, выход окончания работы, ячейка анализа -го типа содержит две группы регистров, элементы сравнения, комму 1762304таторы, входы управления записью, информационные входы и выходы 3.Недостатком этого устройства является его сложность.Целью изобретения является упроще ние устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее г=одгйступеней ячеек анализа (М - количество сравниваемых чисел, Х - ближайшее целое, не мень шее Х), -ая группа ячеек анализа ( = 1, 2, ,Иг) содержит- . ячеек анализа, вход )-го2числа устройства :1, 2, М) соединен с (2 - вой-ым информационным входомД-ой ячейки анализа первой ступени, выход -ой ячейки анализа М-ой ступени ( = 1, 2, К- , =1,2 г - 1) соединен с(2 - щобг)-ым20 информационным входом- -ой ячейки анализа (К+1)-ой ступени, входы начальной установки ячеек анализа первой ступени соединены с первым управляющим входом устройства, тактовый вход устройства25 соединен с тактовыми входами всех ячеек анализа нечетных ступеней, выход г-ой ступени ячеек анализа является выходом устройства, каждая ячейка анализа содержит два триггера и коммутатор, о т л и ч а ю щ е 30 е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит элемент НЕ, а каждая ячейка анализа - третий триггер, элемент ИЛИ и три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем,:+1)-ый управляющий входl35 устройства соединен со входами начальной установки всех ячеек анализа (1+1)-ой ступени, тактовый вход устройства через элемент НЕ соединен с тактовыми входами всех ячеек анализа четных ступеней, -ый40 вход синхросигнала передачи знаков чисел соединен со входами синхронизации первых триггеров всех ячеек анализа -ой ступени, вход выбора режима устройства соединен с первыми входами первых эле 45 ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех ячеек анализа, в каждой ячейке анализа ее вход начальной установки соединен со входом установки в единичное состояние первого триггера и со входом установки в нулевое50 состояние второго триггера, выход которого соединен со входом синхронизации третьего триггера, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с55 управляющим входом коммутатора, выход которого является выходом ячейки анализа, первый и второй информационные входы ячейки анализа соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, первым и вторым входами элемента ИЛИ и второго элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен со входом установки в единичноесостояние второго триггера, информационный вход третьего триггера соединен с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым информационным входом ячейки анализа иинверсным выходом первого триггера, информационный вход которого соединен свыходом элемента ИЛИ.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временныедиаграммы его работы.Устройство для выделения экстремального числа содержит г = оцгй ступеней 1ячеек анализа (И - количество сравниваемых чисел, Х - ближайшее целое, не меньшее Х), -ая группа ячеек анализа ( = 1, 2,Мг) содержит- . ячеек анализа 2, каждая2ячейка анализа 2 содержит коммутатор 3,элемент ИЛИ 4, первый триггер 5, третийэлемент ИСКЛ ЮЧАЮ ЩЕ Е ИЛИ 6, второйэлемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, второйтриггер 8, третий триггер 9, первый элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, кроме того, устройство содержит элемент НЕ 11, И входовчисел 12, тактовый вход 13, управляющиевходы 14, входы синхросигнала передачизнаков чисел 15, вход выбора режима 16,выход 17 устройства.Устройство работает следующим образом,На входы чисел 12 устройства сравниваемые щ-разрядные числа поступают прямым последовательным кодом, начиная состарших разрядов, старший разряд - знаковый.Каждая ячейка анализа 2 производитвыделение экстремального из пары чисел аи Ь в соответствии с табл.Рассмотрим работу ячейки анализа 2для режима выделения максимального числа (на вход выбора режима 16 устройстваподается "0").ПеРед началом сравнения пары а-разрядных чисел импульсом единичного уровня, поступающим с соответствующегоуправляющего входа 14, устройства, триггер5 устанавливается в "0"), триггер 8 устанавливается в "0". В это время на первом ивтором информационных входах 12 и 122ячейки анализа 2 соответственно присутствует единичный уровень и на тактовом входе 13 устройства также единичный уровень.30 35 40 50 55 Триггер 9 сохраняет предыдущее состояние. Сигнал с выхода триггера 9 через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 без изменения поступает на управляющий вход коммутатора 3. На выход коммутатора 3 будет передаваться "1" либо с первого, либо со второго информационного входа коммутатора 3 (в зависимости от предыдущего состояния триггера 9) по отрицательному перепаду сигнала, поступающего с тактового входа 13 устройства, При появлении сравниваемых чисел а и Ь на первом и втором информационных входах 12 и 122 соответственно при этом на тактовом входе 13 устройства - единичный уровень) производится, начиная со старшего разряда, последовательный поразрядный анализ исследуемых чисел, Пусть в старшем разряде чисел имеется неравенство, При этом на выходе элемента ИЛИ 4 устанавливается "1", которая поступает на информационный вход триггера 5. Во время анализа старших (знаковых) разрядов сравниваемых чисел а и Ь на вход синхронизации триггера 5 поступает импульс единичного уровня с соответствующего входа синхросигнала передачи знаков чисел 151 устройства, По положительному перепаду синхросигнала передачи знаков чисел, поступающего на вход синхронизации триггера 5 со входа 15 устройства, триггер 5 на инверсном выходе сохраняет "0", который поступает на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, При этом на выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 передается число а с первого информационного входа 12,. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 устанавливается "1", которая поступает на вход установки в единичное состояние триггера 8, на выходе которого появляется "1". По этому положительному перепаду в триггер 9 производится запись знакового разряда числа а, Сигнал с выхода триггера 9 через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 без изменения поступает на управляющий вход коммутатора 3. Если значение знакового разряда числа а оавно О, триггер 9 устанавливается в "0" и на выход коммутатора 3 по отрицательным перепадам сигнала, поступающего с тактового входа 13 устройства на тактовый вход коммутатора 3, передается число а; если в старшем разряде числа 1 - то число Ь,В случае, если значения знаковых разрядов чисел а и Ь равны 1, на инверсном выходе триггера 5 также сохраняется "0", при этом выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 повторяет число а, При равенстве значений разрядов чисел а и Ь триггер 9 сохраняет предыдущее состояние. На вы 5 10 15 20 25 ход коммутатора 3 будет передаваться либо число а, либо число Ь (в зависимости от предыдущего состяония триггера 9). В момент несовпадения разрядов чисел а и Ь триггер 8 переключается в "1 по сигналу с элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. При переключении триггера 8 из "0" в "1" производится запись значения разряда числа а в триггер 9. Если значение этого разряда числа а равно О, на выход коммутатора 3 передается число а в соответствии с сигналами на управляющем и тактовом входах коммутатора 3; если значение разряда числа а равно 1 - число Ь.В случае, если значения знаковых разрядов чисел а и Ь равны О, на выходе элемента ИЛИ 4 устанавливается ".0", который поступает на информационный вход триггера 5. По положительному перепаду сигнала, поступающего на вход синхронизации триггера 5 со входа 151 устройства, на инверсном выходе триггера 5 устанавливается "1" и на выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 передается инверсное значение числа а. При равенстве значений разрядов чисел а и Ь триггер 9 сохраняет предыдущее состояние. При этом на выход коммутатора 3 будет передаваться либо число а, либо число Ь (в зависимости от предыдущего состояния триггера 9). В момент несовпадения разрядов чисел а и Ь триггер 8 переключается в "1" посигналусэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. При переключении триггера 8 из "0" в "1" производится запись инверсного значения числа а в триггер 9. Если сигнал на управляющем входе коммутатора 3 - О, на его выход передается число а, если 1 - число Ь. Если сравниваемые числа а и Ь равны, то триггер 9 будет сохранять предыдущее состояние на протяжении всего времени анализа чисел и на выход коммутатора 3 будет передаваться либо число а, либо число Ь. Если требуется выделить минимальное из исследуемых чисел, то на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 со входа выбора режима 16 устройства поступает "1"; последовательный поразряднь:й анализ сравниваемых чисел производится аналогично. Тогда на управляющий вход коммутатора 3 поступает инверсное значение выхода триггера 9, что соответствует передаче на выход коммутатора 3 минимального числа.Формула изобретения Устройство для выделения экстремального числа, содержащее г=)о 9,пступеней ячеек анализа, где и - количество сравниваемых чисел, )х - ближайшее целое, не мень1762304 Выбор максимального числа Выбор минимального числа и м е ч а н и е:- на выходе ячейки анализа 2 может быть ка число а, так и число Ь. шее х, 1-я группа ячеек анализа (где = 1, 2, , г) содержит 1 п/2 ячеек анализа, вход)-го числа устройства (где 3 = 1, 2, , и) соединен с (2 - аоб 2 Д-м информационным входом Я/2-й ячейки анализа первой ступени, вы ход 1-й ячейки анализа К-й ступени (где = 1, 2, , п/2 (, 1 = 1, 2, ., г) соединен с (2 - гпоб 2)-м информационным входом 1/2(-й ячейки анализа (К+1)-й ступени, входы начальной установки ячеек анализа первой 10 ступени соединены с первым управляющим входом устройства, тактовый вход устройства соединен с тактовыми входами всех ячеек анализа нечетных ступеней, выход ячейки анализа г-й ступени является выхо дом устройства, каждая ячейка анализа содержит два триггера и коммутатор, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит элемент НЕ, а каждая ячейка анализа - третий триггер, 20 элемент ИЛИ и три элемента ИСКЛЮЧАЮЩ Е Е ИЛИ, причем (К+1)-й управляющий вход устройства соединен с входами начальной установки ячеек анализа (К+1)-й ступени, тактовый вход устройства через элемент НЕ 25 соединен с тактовыми входами всех ячеек анализа четных ступеней, 1-й вход синхросигнала передачи знаков чисел соединен с входами синхронизации первых триггеров всех ячеек анализа -й ступени, вход выбора 30 режима устройства соединен с первыми входами первых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех ячеек анализа, в каждой ячейке анализа ее вход начальной установки соединен с входом установки в единичное состояние первого триггера и с входом установки в нулевое состояние второго триггера, выход которого соединен с входом синхронизации третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого является выходом ячейки анализа, первый и второй информационные входы ячейки анализа соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, первым и вторым входами элемента ИЛИ и второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом установки второго триггера в единичное состояние, информационный вход третьего триггера соединен с выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым информационным входом ячейки анализа и инверсным выходом первого триггера, информационный вход которого соединен с выходом элемента ИЛ И.1762304 ю УУя А.7 т 1 Ьу,03 а 21 Состав Техред Корре Редактор А,Бер Заказ 3260 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 г,8 ьм пать,Соцпецец1-ОЙ2-одГ-зи 4+ ФИГель В.Гороха