Устройство для определения максимального числа из ряда чисел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик а 111 003072(51 М. Кл. С 06 Г 7/04 Государстаеииый комитет1 СССРио делам изобретенийи открытий(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ЧИСЛАИЭ РЯДА ЧИСЕЛ Изобретение относится к автоматй . . ке и вычислительной технике и может быть использовано при реализации тех" нических средств цифровых. вычислительных машин и дискретных автоматов.По основному авт.св, р 928341 известно устройство, содержащее элементы ИИЛИ, реверсивный счетчик, узлы памяти, узлы перезаписи, коммутатор, формирователь импульсов, счетчик, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами пе первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к информационному входу первого узла памяти, выходы которого соединены с информаци онными входами первого узла перезаписи, выходы которого подключены к информационным входам реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ и с информационными входами второго узла перезаписи, выходы которого подключены к входам второго узла памяти, выходы которого соединены с первыми выходными шинами устройства, вход управления устройства. подключен к входу первого коммутатора, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй,третий выходы первого коммутатора,подключены к входам управлейия пер;вого и второго узлов перезаписи, четвертый выход первого коммутатора сое.динен с входом управления записьюпервого узла памяти соответственно,пятый выход первого коммутатора подключен к входу управления реверсив ного счетчика, и первому входу второ;го элемента ИЛИ и к входу формирователя импульсов, первый.и второй выходы которого со динены с первым входом третьего элемента И и с информацион.- ,ным входом счетчика, выходы котороготодключены к информационным входамтретьего узла перезаписи, выходы ко-,торого соединены с информационнымивходами третьего узла памяти, выходпервого элемента ИЛИ подключен к вто- рым входам третьего элемента И ивторого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен кинформационному входу реверсивногосчетчика, вход сброса устройства соединен с входами установки в нулевоесостояние узлов памяти, счетчика,реверсивного счетчика, выход третьего элемента И подключен к управляющему входу третьего узла перезаписи, 1003072кроме того, выход первого узла памяти соединей с информационными входамичетвертого узла перезаписи и с.входами первой группы входов компаратора, шестой и седьмой выходы пер-вого коммутатора подключены к .управляющим входам компаратора и четвертого узла перезаписи соответственно,выход четвертого узла,перезаписи сое-,динен с информационным входом четвертого узла памяти,. выходы которого 10подключены к входам второй группывходов компаратора и к входам первойЬруппы входов распределителя, входыторой группы входов которого соединены с выходами счетчика, а выходы =с входами блока памяти, выходы компаратора подключены к информационным входам второго коммутатора, входуправления которого соединен с входом управления устройства, а выходыс нходами управления распределителя, 20входы установки в нулевое состояниекомпаратора, четвертого узла памятии блока памяти подключены к входусброса устройства. Устройство позволяет определить максимальное число из 5ряда чисел, а также все локальные максимумы и их порядковые номера 1 .Однако при автоматизированной обработке данных с помощью известногоустройства необходимо знать значения 30и порядковые номера только тех локальных максимумов, которые превышают определенный наперед заданный порог. Например, при анализе совокупности спектральных компонент, полУченных в результате дискретного преобразования фурье смеси сигнала сшумом, некоторые локальные максимумыс невысоким уровнем обусловлены воздействием флуктуационных шумов. При 40этом полученныЕ с помощью изнЕстногоустройства результаты приходится подвергать дополнительной обработке,чтоснижает прочзнодительность,Целью изобретения является расши-рение функциональных возможностей уст 45ройства за счет определения макси"мальных значений, превышающих заданный порог.Поставленная цель достигаетсятем, что. н устройство для определения максимального числа из ряда чисел введены пятый узел памяти и второйкомпаратор, причем выход пятого узла,па 1мяти соединен с первым информационнымвходом второго компаратора,второй инФормационный вход которого подключен кныходу четвертого элемента памяти,управляющий вход второго компараторасоединен с дополнительным выходом первого компаратора;а выход подключен к до.-.полнительному входу второго компараторафуправляющий вход пятого элемента памяти.соединен с входом установки порогаустройства.На фиг.1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства, на , 65 фиг.2 и 3 " варианты структурных схем компараторон.Устройство содержит элементы И 1 и 2, ренерсивный счетчик 3, узел памяти 4, узлы перезаписи 5 и 6, узел памяти 7, элементы ИЛИ 8 и 9, комму- татор 10, формирователь импульсов 11,. счетчик 12, элемент И 13, узел перезаписи 14, узел памяти 15, информационный вход устройства 16, управляющий вход 17 устройства, вход 18 сброса, выходы 19 и 20 устройства, узел перезаписи 21, компаратор 22, узел памяти 23, коммутатор 24, распределитель 25, блок памяти 26, введенный узел памяти 27, компаратор 28, вход 29 установки порога.Компаратор 22 (фиг.2) содержит схему сравнения 30, узлы перезаписи 31 и 32, триггер 33, элемент задержки 34, элемент И 35, формирователь Зб.Компаратор 28 (фиг.З ) содержит узлы перезаписи 371 и 37,схему срав. - нения 38. Устройство работает следующим образом. Каждому числу, поступающему на вход элементов И 1 .и 2, предшествуетимпульс, поступающий на входы коммутаторов 10 и 24, при этом коммутатор10 формирует на выходах импульсы,управляющие работой устройства.Импульсом, поступающим на вход элемента И 2, последний открывается и пропускает число с входа 16 устройства на вход узла памяти 4, ЭлементИ 1 при этом закрыт, так как н реверсивном счетчике 3 записан код,соответствующий нулю, поэтому направление на выходе: элемента ИЛИ 8т.е. на первом входе элемента ИЛИ9) равно нулю. Напряжение на второмнходе элемента ИЛИ 9 при этом такжеотсутствует, поэтому число через зак рытый элемент И 1 на вход реверсивного счетчика 3 не проходитКоммутатор 10 формирует импульс на управляющем входе узла 5, которым он открывается, и. код числа, записанногон узел памяти 4, переписывается вреверсинный счетчик 3, последний в это время работает на сложение, таккак с коммутатора 10 на управляющийвход счетчика 3 поступает импульсфСложение". На управляющий вход узлаперезаписи б с .выхода коммутатора 10 поступает импульс, открывающий его, при этом код числа,записанного в счетчике 3, переписывается н узел памяти 7 ипоявляется на выходе устройства. Одновременно на управляющий вход узлапамяти 4 подается импульс, сбрасынающий наполненное в нем число. По.поступлении импульса "Сложение" на входформирователя 11 на его выходах нояв.ляются импульсы, поступающие на счетчик 12 и элемент И 13. Для обеспечения устойчивой работы устройства импульс на входе элемента И 13 несколько отстает от импульса на входе счетчика 12, .В.счетчик 12 записывается код, соответствующий единице. На входе элемента И 13, соединенном с выходом элемента ИЛИ 8, нулевое напряжение, так как в реверсивный счетчик 3 число из узла памяти 4 переписывается, и в нем сохраняется код, соответ ствующий нулю. Элемент И 13 пропускает импульс с выхода формирователя импульсов 11 только при нулевом напряжении на его втором входе, поэтому импульс с формирователя импульсов 11 проходит 15 через элемент И 13 на управляющий вход узла перезаписи 14, последний открывается, обеспечивая перепись содержимого счетчика 12 в узел памяти 15. На выходе узла памяти 15 появля" ется код, соответствующий единице.С приходом на входы элементов И 1 и 2 следующего числа, представленного последовательностью импульсов, и предшествующего ему импульса на вход коммутатора перечисленные опе" рации повторяютсяРеверсивный счетчик 3 при отсутствии на управляющемходе напряжения с выхода коммутатора0 работает на вычитание, а при наличии напряжения - на сложение. так как 30 в счетчике 3 записано предыдущее (или максимальное из всех поступивших ) число, на входах элемента ИЛИ 8, а следовательно и на его выходе присутствует напряжение, проходящее 35 через элемент ИЛИ 9 на вход элемента И 1, При поступлении очередного числа оно через элемент И 2 поступает на узел памяти 4 и через элемент И 1 на вход реверсивного счетчика 3, ко" 40/ торый при этом работает на вычитание. Если поступившее число меньше чем содержимое реверсивного счетчика 3, в последующем Формируется код, соответствующий разности поступившего 45 числа и содержимого счетчика 3. Если же поступившее число больше чем содержимое счетчика 3, в нем Формируется код нуля.По поступлении импульса на управляющий вход узла перезаписи 5 код ": . числа, записанного в узле памяти 4, переписывается в счетчик 3, который при этом работает на сложение, поэтому в нем формируется код либо суммы вновь поступившего числа с числом, 55 оставшимся в счетчике 3 после вычита ния, либо вновь поступившего числа, которое в этом случае является максимальным от начала ряда. По поступлении импульса фСложение" с выхода . 60 коммутатора 10 на вход формирователя импульсов 11 последний каждый раз формирует на выходах импульсы, сумма которых от начала ряда чисел накап,ливается в счетчике 12, т.е. в счет чике 12 записан код числа, соответствующего порядковому номеру последнего поступившего числа. Если число в реверсивном счетчике 3 отлично от нуля т.е. вновь поступившего числа на самое максимальное) , на выходеэлемента ИЛИ 8 единичное напряжение, элемент И 13 не пропускает импульсы с выхода формирователя 11 на управляющий вход узла перезаписи 14, т.е. в узле. паМяти 15 сохраняется ранее записанное число, соответствующее порядковому номеру максимального числа. Если же число в счетчике 12 в момент поступления импульса "Сложе.- ние" равно нулю, что соответствует поступлению на вход устройства максимального от начала ряда числа, элемент И 13 пропускает импульс с выходаформирователя 11 на управляющий вход узла 14, при этом в узел 15 из счетчика 12 переписывается порядко" вый номер последнего поступившего числа.Работа устройства по.определению частных максимумов и соответствующих им номеров чисел от начала ряда в случае, если в узел памяти 27 занесен .код, соответствующий нулю, осуществляется следующим образом.Втечение длительности импульса "Сравнение 2", посупившего на управляющие входы узлов 32 и 31 компаратора 22, коды чисел, содержащихся в узле памяти 4 и узле памяти 23, поступают соответственно на первый и ,второй входы схемы сравнения 30, выполняющей операцию последовательного поразрядного сравнения состояний уз-: лов памяти 4 и 28. В случае, если число, поступившее на первый вход схе мы 30 больше, чем число, поступающее на второй вход, единичное напряжение формируется на выходе схемы 30, в обратном случае " тоже на выходе схемы 30. Вмомент поступления импульса "Сравнение 2" в узел памяти 4 записа но первое число входной последовательности, а в узле памяти 23 записан код, соответствующий условному нулю, поэтому напряжение формируется на выходе схемы 30, соединенном с входом сброса триггера 33. При этом на выходе схемы 30, соединенном с первым входом элемента. И 35, сохраняется нулевое напряжение, а на выходе триггера 33, соединенном с вто" рым входом элемента И 35, сохраняется единичное напряжение. На выходе формирователя импульса 36 сохраняет-, ся нулевое напряжение.Схема сравнения 38 компаратора .28 формирует на выходе нулевое нап" ряжение, если число, поступающее на ее первый вход (т.е, число, равное порогу сравнения с выхода узла памяти 27 больше, чем число, поступающее на второй вход, т.е, число с вы 1003072несколько опережает начало импульса хода узла памяти 23. Если числа, поступающие на входы, равны, или числопоступающее.на второй вход превышает порог, схема 38 формирует на выходе единичное напряжение, В случае, когда порог равен нулю, работа предлага ., емого устройства ничем не отличается от работы известного устройства, так как на выходе компаратора 28, т.е. на третьем входе элемента И 35, когда осуществляется сравнение, форми О руется единичное напряжениеПри поступлении импульса "Перезапись 3" на управляющий вход узла перезаписи 21 код числа, содержащегося в узле памяти 4, переписывается в 15 элемент памяти 23. При поступлении очередного импульса "Сравнение 2" ко ды чисел, занесенных в 4 (второе число от начала ряда 3 и узел памяти 23 .(первое число): поступают на первый и щ ьгорой входы схемы сравнения 30. Если второе, число ряда больше чем первое, единичное напряжение как и ранее в предыдущем такте формируется на выходе схемы сравнения 30, при этом на выходе формирователя Зб сохраняется нулевое напряжение. Если же второе число ряда меньше, чем первое, т.е. первое число является частным максймумом, единичное напряжение формируется на вырсоде схемы сравнения,30, Это напряжение поступает на .пер" вый вход элемента И 35 и через элемент эадержки 34. - на счетный вход триггера 33,. Триггер 33 при этом перебрасывается, а на его выходенапряжение становится равным нулю,однако перепад напряжения с выходатриггера 33 задержан на время задержки 0 элементом 34. На выходе элемента И 35 появляется импульс длитель- Юностью Г, поступающий на вход Формирователя 36. Песледний при этом Форми;,рует импульс ."Перезапись"1", поступа-, ющий на вход второго коммутатора 24,который в свою очредь, формирует им пульс, совпадающий по времени с им-пульсом формирователя 36,на первомвыходе, соединенном с управляющими входами узлов перезаписи распределителя 25. На их информационных входах узлов в это время присутствует кодчисла, занесенного в узел памяти 23,т.е. первого числа ряда. На информационных входах второй группы узловраспределителя 25 - код 1 номера этогочисла, т.е, единицы. число, записанное в узле 23 и соответствующий емуномер, записанный в счеТчике 12, за"носятся соответственно в узлы памятиблока памяти 26 и появляются на еговыходах. 60Если прИ очереДном сравнении чисЛО,содержащее в узле 23,т.е. второечисло от начала ряда опять превышает число, записанное в узел памяти 4,т.е, третье.от начала ряда), единич"65 ное напряжение опять появляется на выходе схемы 30, однако на выходе формирователя 36 импульс не Формирует ся, так как на выходе триггера 33 нулевое напряжение. Ищтульс на выходе компаратора 22 формирователя 36) будет формироваться только в том случае, если при предыдущем сравнении в предыдущем такте длительностью Ттриггер был подготовлен к перебросу, т.е, если на его вход сброса, соеди" ненный с выходом схемы 30 поступало единичное напряжение.При появлении на выходе компаратора второго, третьего и т.д. импульсов коммутатор 24 формирует импульсы соответственно на втором, третьем и т,д. выходах,при этом сочетания чисел и соответствующих им номеров от начала ряда заносятся в узлы памяти блока 26. Число К узлов памяти, т,е. максимальное число частотных максимумов, выбирается из условиягде Е(х- целая часть числа х.Работа устройства по определению локальных максимумов и соответствующих им номеров чисел от начала ряда в,случае, если в узел памяти 27 зане-сен код, не равный нулю, осуществляется следующим образом.Начало импульса "Сравнение 1", поступающего на управляющие входы узлов перезаписи 37, 37 (фиг,З),"Сравнение 2", поступающего на управляющие входы узлов перезаписи 31, 32 компаратора 22 (фиг,2). Если число, содержащееся в узле памяти 23 и поступающее на второй вход схемы сравнения 38 компаратора 28, равно или превышает пороговое число, занесенное в узел памяти 27 и поступающее на первый вход схемы сравнения 38, на выходе схемы 38 появляется единич-ное напряжение, поступающее на третий вход элемента И 35 компаратора 22. При этом работа преДлагаемого устройства не отличается от работы известного устройства.Если число, занесенное в узел 1 памяти 23, меньше числа, хранящегося в узле памяти 27, на выходе схемы сравнения 38 компаратора 28 в течение всего интервала сравнения сохраняется нулевое напряжение, блокирующее формирование импульса длительностью на выходе элемента И 35. При этом:на входе формирователя 36 компаратора 22 сохраняется нулевое напряжение, поэтому коды чисел, поступающие на информационные входы распределителя 25 не заносятся в узлы памяти блока памяти 26.Предлагаемое устройство по-прежнему обеспечивает выделение на первоми втором выходах т.е. на выходах узлов памяти 7 и 15) максимального числа и соответствующего ему номера начала ряда. Предлагаемое устройство обеспечивает запоминание в узлах памяти блока 26 всех значений локальных5 максимумов и соответствующих им номе,ров от начала ряда, в случае, если в узел памяти 27 занесен код, соответствующий нулю. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет обеспечить селекцию только тех значений локаль-.: ных максимумов и соответствующих им номеров от начала 1 эяда,которые превышают порог, код которого занесен перед началом анализа в узел памяти 15 27, что расширяет функциональные возможности и позволяет автоматизировать результаты обработки последовательности чисел.Изобретение позволяет за счет вве; 2 О дения последовательно соединенных узла памяти и компаратора с соответствующим включением обеспечить сравнение каждого из локальных максимумов с пороговым уровнем, задаваемым перед началом анализа, и блокировать занесение в блок памяти локальных максимумов и соответствующих им номеров от начала ряда значения которых меньше порогового уровня. Это дает воэможность избежать дополнительной ручной обработки результатов анализа последовательности чисел по выявлению локальных максимумов, превышающих по" роговое значение, и сократить время анализа, что особенно важно при автЬ- матизации процессов обработки результатовформула изобретенияУстройство для определения максимального числа иэ ряда чисел поавт.св. Р 928341, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширенияего функциональных воэможностей засчет определения максимальных значений, превышающих заданный порог,в него введены пятый узе памяти ивторой компаратор, причем выход пятого узла памяти соединен спервыминформационным входом второго компа-.,ратора, второй информационный входкоторого подключен к выходу четвертого элемента памяти управляющийвход второго компаратора соединен сдополнительным выходом первого комЭаратора, а выход подключен к дополнительному входу второго коммутатора,управляющий- вход пятого элемента памяти соединен с входом установки порога. устройства.Источники информации,принятые во вниманье при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 928341, кл. 606 Г 7/04, 1980 ( прототип ).Тираж 704 Государственного ам изобретений и осква, Ж, Ра каз 1554/32 ПодписноеВНИИПИ комитета СССРпо дел открытий113035, М ушская наб., д.4/5 Патент", г.ужгород, Ул.Проектная илиал П