Устройство для сравнения двоичных чисел

и 1 798818 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Свез Сфветскня Сецналнстнческнк Республик(22)Заявлеио 040479(2) 2748176/18-24с присоединением заявки йо(51)М, Кл,з 6 06 Р 7/04 ГосуАарственный комнтет СССР яо Аелам нзобретеинй н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ10 Изобретение относится к автоматикеи- вычислительной технике и может бытьиспользовано при реализации технических средств систем контроля и обработки информации.Известно устройство для сравненияследующих друг за другом двоичныхснисел, заданных последовательностьюимпульсов, содержащее элементы И,ИЛИ, триггер, элементы задержки,двоичный счетчик с сумирующим входом,двоичный счетчик с вычитающим входомгруппу элементов И перезаписи 1).Недостаток устройства -,ограниченные функциональные возможности, в свя зи с отсутствием информации, позволяющей следить за характером изменения чисел в течение времени их поступления .на вход устройства, невозможность определять номер наибольшего (наименьшего) из чисел и момент ихпоступления, сложность устройствавызванная необходимостью использования многовходовой схемы ИЛИ, подключенной к разрядным выходам группы элементов И. При сравнении больших чисел схема ИЛИ усложняется, становится многозвейной, многоступенчатой, что усложняет устройство, понижает его надежность. 30 Наиболее близким к предлагаемоМЗГ является устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее элементы И, ИЛИ, триггер, элементы задержки, двоичный счетчик с суммирующим входом, информационный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, вход установки в единичное состояние соединен с выходом первого элемента И, а выходы через группу элементов Й перезаписи соединены с входами двоичного счетчика с вычитающим входом, информационный вход которого подключен к выходу второго элемента И, вход установки в нулевое состояние соединен с шиной сброса, а выход переполнения - со счетным входом триггера, первый единичный вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, ко входу второго элемента задержки и к другим входам групп элементов И перезаписи, второй единичный вход триггера соединен с первой шиной управления устройства, с входами третьего и четвертого элементов И, с входом первого элемента И, своим вторым входом соединенным с выходом второго элемента задержки, нулевой вход триггера подключен к входам пятого и шесвыхода триггера 9 подается разрешающий потенциал на входы элементов И 15, 17, И-НЕ 21, с прямого выхода .триггера 8 - ча входы элементов И 14, И-НЕ 21.Первое число, поступающее на информационную шину 23, через элемент ИЛИ 20 проходит на информационный вход счетчика 1, в котором записывается число на единицу меньше вход- ных (так как в исходном положении все разряды счетчика 1 установлены в единичное состояние), оно также поступает на первый вход элемента того элементов И второй шины управления устройства, инверсный выход триггера подключен к входам пятого и шестого элементов И, а прямой выход - к входам первого, третьего и четвертого элементов И, информационная шина устройства подключена к входам второго, четвертого, пятого и шестого элементов И, а шина сброса - к входам первого элемента задержки, третьего и пятого элементов И, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ 2 .Устройство обеспечивает выделение из следующих друг за другом двоичных чисел, заданных последователь- костью импульсов наибольшего или наименьшего числа.Однако устройство не позволяет эа однократную обработку чисел выделить и наибольшее и наименьшее 20 числа, а также имеет малое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. поставленная цель достигается тем, 25 что в устройство. содержащее счетчики, триггеры, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, группы элементов И, причем шина сброса устройства через последовательно соединенные Я первый и второй элементы задержки соединена с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко вхору установки в единичное состояние первого счетчика, информа ционная шина устройства соединена с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к инФормационному входу первого счетчика, выходы которого соединены с информационными входами элементов И первой группы, выходы которых подключены ко входам второго счетчика, введены элементы И-НЕ, формирователь импульсов, регистр, выходы первого счетчика соединены с информационными вхо да;,л элементов И второй группы, выходы которых подключены ко входам регистра,.выходы которого соединены с информационными входами элементов И третьей группы, выходы которых 50 подключены ко.входам третьего счетчика, выход переносов которого соефнен с первым входом установки в единичное состояние первого триггера, прямой выход которого подключен к первым входам первого элемента И и элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход .которого под" ключен к информационному входу устройства, а выход - к информационному бО входу третьего счетчика и к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, выход переноса которого через формирователь 65 импульсов подключен к входу установки в единичное состояние второготриггера и через третий элемент задержки - к первому входу третьегоэлемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющим входам элементовИ первой группы, шина сброса соединена со входом установки в нулевое .состояние третьего счетчика, со вторым входом второго элемента ИЛИ и спервым входом четвертого элементаИ, выход которого подключен ко входуустановки в нулевое состояние второго счетчика, инверсный выход второготриггера соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементовИ, со вторым входом элемента И-НЕ и.с первым входом пятого элемента И,второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, авыход - ко второму входу третьегоэлемента ИЛИ,выход первого элементазадержки соединен со вторым входом первого элемента И, выход второго элемента задержки подключен к управляющему входу элемента И третьей группы, к первому входу установки в нулевое состояние второго триггера и ко входу установки в нулевое состояние первого триггера, шина управления устройства соединена со вторым входом установки в единичное состояние первого триггера, со вторым входом установки в нулевое состояние второго триггера и со вторым входом первого элемента ИЛИ.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит счетчики 1, 2 и 3, регистр 4, группы элементов И 5, 6 и 7, триггеры 8, 9, элементы задержки 10, 11 и 12, элементы И 13- 17, элементы ИЛИ 18, 19 и 20, элемент И-НЕ 21, формирователь импульсов 22, информационную шину 23, управляющую шину 24 и шину сброса 25.Устройство работает следующим образом. Импульс, подаваемый на управляющую шину 24, проходит через элемент ИЛИ 19 и устанавливает счетчик 1 в единичное состояние, проходит на входы триггеров 8, 9, устанавливая их,соответственно, в единичное и нулевое положения, при этом с инверсного.И 13,но на его выход не проходит, ввиду наличия запрещающего потенциала на втором входе, подаваемого свыхода элемента И-НЕ 24,Импульс сброса, поступающий после числа на шину сброса 25, устанавливает счетчики 2 и 3 в нулевое положение, причем на вход сброса счетчика 3 импульс попадает через элементИ 15 тот же импульс через элементИЛИ 20 поступает на информационныйвход счетчика 1, увеличивая записанное в нем на 1.Таким образом, в счетчике 1 записывается первое число. Пройдя эле"мент задержки 10,импульс сброса поступает на вторые входы элементовИ 14,16, на первых входах которыхприсутствуют разрешающие потенциалы,проходит их и элемент ИЛИ 18 и, поступая на вторые входы группы элементов И 6, 7, перезаписывает содержимое счетчика 1,выставленное на пер"вых его входах, соответственно, врегистр 4 и счетчик 3Пройдя элемент задержки 11, импульс сброса поступает на вторыевходы группы элементов И 5, перезаписывая содержимое регистра 4, выставленное на его первых входах, всчетчик 2. Таким образом, в счетчиках 2 и 3 записывается первое число.Этот же импульс через элементИЛИ 19 поступает на вход счетчика 1,устанавливая его в единичное. положение, на нулевые входы триггеров 8,9, устанавливая на прямом выходетриггера 8 потенциал, запрещающийпрохождение сигналов по первым входам через элементы И 14, И-НЕ 21, наинверсном выходе триггера 9 потенциал, разрешающий прохождение сигналов по вторым входам через элемен-ты И 15, 17 и И-НЕ 21 н по первомувходу через элемент И 16.Второе число, поступающее на шиону 23 через элемент ИЛИ 20, проходити записывается в счетчике 1 описанным способом. Оно также поступаетна первый вход элемента И 13, на втором входе которого присутствует образованный на выходе элемента И-НЕ 21разрешающий потенциал, проходит егои поступает на информационные входысчетчиков 2 и 3, уменьшая их содержимое.Если второе число меньше первого,то ни в одном из счетчиков 2 и 3переполнения не происходит.Импульс сброса описанным способом устанавливает счетчики 2 и 3в нулевое положение и увеличиваетсодержимоефсчетчика 1 на 11Таким образом, в счетчике 1 записывается второе число. Пройдя элемент задержки 10, импульс сброса производит те же операции, что и с предыдущим числом, за исключениемзаписи в регистр 4 содержимого счетчика 1, ввиду наличия запрещающегопотенциала на первом входе элементаИ 14. Таким образом, в регистре 4остается записанным первое число.Пройдя элемент задержки 11, импульссброса описанным способом перезаписывает содержимое регистра 4 в счетчик 2, т.е. подготавливает устройство к обработке следующего числа,О 5 20 2 ЗО 35 4 О 45 0 55 65 В результате обработки двух чисел меньшее из них записывается в счетчике 3, большее - в счетчике 2.Если второе или любое обрабатываемое число больше ранее поступивших то сначала на выходе счетчика 3 появляется импульс переполнения (в этот момент содержимое счетчика 1 на 1 меньше числа, ранее записанного в счетчике 3), воздействующий на формирователь импульсов, который по заднему фронту импульса переполнения (в этот момент содержимое счетчика 1 равно числу, ранее записанному в счетчике 3) формирует импульс, воспринимаемый единичным входом триггера 9, при этом на его инверсном выходе появляется потенциал, запрещающий прохождение сигналов по вторым входам через элементы И 15, 17 и И-НЕ 21 и по первому входу через элемент И 16.СФормированный импульс, пройдя элемент задержки 12, через элемент ИЛИ 18 поступает на вторые входы группы элементов И 7 и переписывает содержимое счетчика. 1 в счетчик 3.Продолжающие поступать. на информационную шину 23 импульсы обрабатываемого числа на информационный вход счетчика 3 не проходят. В момент появления импульса переполнения на выходе счетчика 2 триггер 8 устанавливается в единичное положение, при этом устройство подготавливается к перезаписйванию содержимого счетчика 1 в счетчик 2, что и происхо" дит описанным способом при поступлении импульса сброса на шину 25, при этом изменение содержимого счетчика 3 не происходит, ввиду наличия запрещающего потенциала на первом входе элемента И 16 и втором входе элемента И 15.Таким образом, в счетчике 2 записывается большее из поступивших чисел, а в счетчике 3 сохраняется меньшее число.Если обрабатываемое число больше меньшего и меньше большего из ранее поступивших чисел, то в конце цикла обработки в счетчике 3 окажется записанным меньшее из ранее поступивших чисел, а в счетчике 2 окажется записанным большее из ранее поступивших чисел.Устройство позволяет повысить время выполнения операции, так как выделение наибольшего и наименьшеГочисла с помощью устройства выполняется одновременно.фсрмула изобретенияУстройство для сравнения двоичных чисел, содержащее счетчики, триггеры, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, группы элементов И, причем шина сбро- са устройства через последовательноссединенные первый и второй элементы задержки соединена с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу установки в единичное состояние первого счетчика, информационнаяшина устройства 1 соединена с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к инфсрмационному входу первого счетчика, выходы которого соединены с информационными входами 20 элементов И первой группы, выходы которых подключены ко входам второго счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элементы ру И-НЕ, формирователь импульсов, регистр, выходы первого счетчика сое.- динены с информационными входами элементов И второй группы, выходы которых подключены ко входам регистра, выходы которого соединены с информационными входами элементов И . третьей группы, выходы которых подключены ко входам третьего счетчика, выход переносов которого соединен с первым входом установки в еди- Зф яичное состояние первого триггера, прямой выход которого подключен к первым входам первого элемента И и элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго 40 элемента И, второй вход которого подключен к информационному входу устройства, а выход - к информационному входу третьего счетчика и к первому входу третьего элемента И,выход которого соединен с информационным входом второго счетчика,выход переноса которого через формирователь импульсов подключен ковходу установки в единичное состояние второго триггера и через третий элемент задержки - к первомувходу третьего элемента ИЛИ, выход.которого подключен к управляющимвходам элементов И первой группы,шина сброса соединена со входом установки в нулевое состояние третьего счетчика, со вторым входомвторого элемента ИЛИ и с первым входом четвертого элемента И, выходкоторого подключен ко входу установкив нулевое состояние второго счетчика, инверсный выход второго триггера соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, совторым входом элемента И-НЕ и с первым входом пятого элемента И, второйвход которого подключен к выходупервого элемента задержки, а выходко второму входу третьего элементаИЛИ, выход первого элемента задержки соединен ео вторым входом первого элемента И, выход второго элемента задержки подключен к управляющемувходу элемента И третьей группы, кпервому входу установки в нулевоесостояние второго триггера и ко входу установки в нулевое состояниепервого триггера, шина управленияустройства соединена со вторымвходом установки в единичное состояние первого триггера, со вторым входом установки в нулевое состояниевторого триггера и со вторым входомпервого элемента ИЛИ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 9 446055, кл. 6 06 Р 7/04, 1974. 2, Авторское свидетельство СССР 563674, кл, 0 06 Г 7/04, 1975