Устройство для определения локальных экстремумов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ 119) 111) А 3151) С 06 Р 7 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о о нф оды которых соедино с выходом блокаатора, при этомржит дополнительтов И и группу рмационные вх соответствен тации и шифр анализа соде руппу элемен о ю СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ,64 рф РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) С.С.Едыгенов и Л.А.Торгонский (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 603987, кл, 6 06 Г 7/04, 1976,2. Авторское свидетельство СССР М 696442 кл, С 06 Е 7/06, 1979 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее блок управления, блок буферных регистров, блок выборки, блок коммутации, регистр локального максимума, регистр номера канала локального максимума, шифратор, блок анализа, причем выходы буферного регистра соединены с информационными входами блока анализа и блока коммутации, первый, второй и третий выходы блока управления соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами блока анализа, выходы которого соединены с информационными входами блока выборки, первый и второй управляющие входы блока выборки соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, первый вход кото рого соединен с управляющим выходом блока выборки, второй вход блока управления соединен с управляющим входом устройства, информационные выходы блока выборки соединены с соответствующими входами шифратора и с соответствующими управляющими входами блока коммутации, выходы которого соединены с входами регистра локального максимума, выходы шифратора соединены с входами регистра номера канала локального максимума, причем блок анализа содержит схемы сравнения, триггеры, группу элементов И, причем первый вход 1 -й схемы сравнения соединен с -м информационным входом блока анализа, а второй вход - с (+1)-м информациснным вход м блока анализа, выход 1-й схемы сравнения соединен с единичным входом 1-го триггера, входы опроса схем сравнения и нулевые входы триггеров соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока анализа, прямой выход-го триггера соединен с первым входом 1-го элемента И группы, а инверсный выход - с вторым входом (1 + 1) -го элемента И группы, третьи входы элементов И группы соединены с третьим управляющим входом блока анализа о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, щ с целью расширения Функциональных возможностей устройства путем обеспечения воэможности одновременного определения локальных максимумов и минимумов, оно содержит триггер управления регистрами, элемент задержки, регистр локального минимума и регистр номера канала локального минимума, причем единичный вход триггера управления регистрами соединен с первым управляющим выходом блока анализа, а нулевой вход - с вторым управляющим выходом блока анализа, счетный вход триггера управления регистрами соединен через элемент задержки с пятым выходом блока управления, прямой выход триггера управления регистром соединен с управляющими входами регистров значения локальных максимумов и номера канала локальных максимумов, а инверсный - с управляющими входами регистров локальных минимумов и номера канала локальных минимум в,1032452 30 35 40 50 элементов ИЛИ, причем первый, второй и третий входы 1 -го элемента Идополнительной группы соединены соответственно с инверсным выходомл -го триггера, с прямым выходом11 -1) -го триггера и с третьим упИзобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и предназначено для поиска экстремумов функции, представленных в виде дискретных выборок.Известно устройство для поиска наименьшего и наибольшего значений Функций, представленных рядом дискретных ординат, содержащее блок " управления, блок буферных регистров подключенных к блоку анализа,и регистры наибольшего и наименьшего значений функции 1.Недостаток известного устройства - возможность осуществления поиска только одной пары экстремумов максимума и минимума функций. Они не могут выделить всех локальных максимумов и минимумов функций,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения локальных экстремумов, содержащее блок буферных регистрОв, выходы которого соединены с информационными входами блока анализа и коммутатора, блок управления, блок выборки, шифратор, регистр локальных максимумов, регистр номера канала, регистр порога, причем первый, второй и третий выходы блока управления: соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами блока анализа, ,выходы которого соединены с информационными входами блока выборки, первый и второй управляющие входы которого соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, вход которого соединен с управляющим выходом блока выборки, информационные выходы которого соединены с входами шифратора и с управляющими входами коммутатора, выходы которого соединены с входом регистра локального максимума, а выходы шифратора соединены с входами регистра номера канала, выход регистра порога соединен с входом установки порога блока анализа. Блок анализа содержит И каналов, каждый из которых состоит из двух схем сравнения, триггера и элемента И, причем информационные входы первой схемы сравнения каждого л -го равляющим входом блока анализа,выходы элементов И групп соединеныс входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выходы которых являются информационными выходамиблока анализа. канала, где 1 =1 и, соединены с входом установки порога и с-м информационным входом блока анализа, управляющий вход первой схе" 5 мы сравнения " -го канала соединенс первым управляющим входом блокаанализа, а выход - с управляющимвходом второй схемы сравнения тогоже канала, первый информационный 10 вход которой соединен с 11 +1)-м информационным входом, ее второй информационный вход соединен с-минформационным входом, а выход - свходом установки в единичное состояние триггера, вход установки внулевое состояние которого соеди"нен с вторым управляющим входомблока анализа, а прямой выход - спервым входом элемента И второйвход которого соединен с инверсньмвыходом триггера-1)-го канала,а третий вход элемента И соединенс третьим управляющим входом блокаанализа, выходы элементов И всехканалов соединены с выходами блокаанализа. Блок выборки содержит И каналов, кажцый из которых состоит из элементов И, элементов задержки, триггера, причем информационные входы блока выборки соединены с входами установки в единичное состояние триггеров всех каналов, прямой и инверсный выходы триггера каждого-го канала соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, первый вход установки в нулевое состояние триггера. каждого 1 -го канала подключен через элемент задержки к выходу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и выходом второго элемента И л -1)-го канала, выходы первых элементов И всех каналов соединены с информационными выходами блока выборки, вторые входы установки в нулевое состояние триггеров всех каналов подключены н первому управляющему входу блока выборки, а вторые входы элементов И первого канала соединены с вторым управляющим входом блока выборки, выход60 65 второго элемента И И-го канала соединен с управляющим выходом блокавыборки 2. Недостатком данного устройстваявляются недостаточные функциональные воэможности, связанные с невозможностью одновременного определения локальных максимумов и мини-.мумов,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для определениялокальных экстремумов, содержащееблок управления, блок буферных регистров, блок выборки, блок коммутации, регистр локального максимума,регистр номера канала локальногомаксимума, шифратор, блок анализа,причем выходы буферного регистрасоединены с информационными входамиблока анализа и блока коьжутации,первый, второй и третий выходы блокауправления соединены с первым, вторым и третьим управляющими входамиблока анализа, выходы которого соединены с информационными входами блокавыборки, первый и второй управляющие входы блока выборки соединены счетвертым и пятым выходами блока управления, первый вход которого соединен с управляющим выходом блока выборки, второй вход блока управлениясоединен с управляющим входом устройства, информационные выходы блока выборки соединены с соответствующими входами шифратора и с соответствующими управляющими входами блокакоммутации, выходы которого соединены с входами регистра локальногомаксимума, выходы шифратора соединены с входами регистра номера канала локального максимума, причемблок анализа содержит схемы сравнения, триггеры, группу элементов И,причем первый вход -й схемы сравнения соединен с 1 -м информационнымвходом блока анализа, а второй входс ( +1)-м информационным входомблока анализа, выход -й схемысравнения. соединен с единичным входом 1-го триггера, входы опросасхем сравнения и нулевые входы триггеров соединены соответственно спервым и вторым управляющими входамиблока анализа, прямой выход 1 -готриггера соединен с первым входом1-го элемента И группы, а инверсныйвыход - с вторым входом (1+1)-гоэлемента И группы, третьи входы элементов И группы соединены с третьимуправляющим входом блока анализа,содержит триггер управления регистрами, элемент задержки, регистр локального минимума и регистр номераканала локального минимума, причемединичный вход триггера управления регистрами соединен с первым лравляющим выходом блока анализа, анулевой вход - с вторым управляющим выходом блока анализа, счетныйвход триггера управления регистрамисоединен через элемент задержки спятым выходом блока управления, прямой выход триггера управления регистром соединен с управляющими входами регистров значения локальных10 максимумов и номера канала локальных максимумов, а инверсный - суправляющими входами регистров локальных минимумов и номера каналалокальных минимумов, информационные15 входы которых соединены соответственно с выходом блока коммутациии шифратора, при этом блок анализасодержит дополнительную группу элементов И и группу элементов ИЛИ,причем первый, Второй и третий Входы-го элемента И дополнительнойгруппы соединены соответственно синверсным выходом 1 -го триггера,с прямым выходом ( -1) -го триггераи с третьим управляющим входом блокаанализа, выходы элементов И группсоединены с входами соответствующихэлементов ИЛИ группы, выходы которыхявляются информационными выходамиблока анализа.На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства,на Фиг.2 функционалЬная схема блока управления.Предлагаемое И -канальное устройЗ 5 ство для определения локальных экстремумов содержит блок 1 управления,блок 2 буферных регистров, блок 3анализа, блок 4 выборки, блок 5 коммутации, элемент б задержки, триггер40 7 управления регистрами, шифратор 8,регистр 9 локальных максимумов, регистр 10 локальных минимумов, регистр 11 номера канала локальногомаксимума, регистр 12 номера. канала45 локального минимума,Блок 3 анализа содержит схемы 13сравнения, триггер 14, элементы И 15первой группы, элементы И 16 второйгруппы и элемент ИЛИ 17.Блок 1 управления (фиг. 2) содержит триггер 18, генератор 19, элементы И 20, инвертор 21, элемент И22, счетчик 23, дешифратор 24, элемент И 25, шину 2 б "Запуск", шину27 "Остановка" и управляющие шины. 28-32. Блок 4 выборки аналогичен блоку выборки прототипа.Устройство работает следующим образом.Сигнал запуска поступает на шину 26 блока 1 управления и устанавливает в нулевое состояние счетчик 23 и в единичное состояние триггер 18, На входе элемента И 20 уста 103245210 ЗО В соответствии с этими условиями на выходах элементов ИЛИ 17 появляют. ся импульсы только на тех каналах, в которых имеются экстремумы, и воз действуют на приемную часть блока 4 выборки.В первом канале на выходе элемен та И 15 первой группы импульс появляется в случае, когда ЙН и уста навливается высокий уровень, разрешающий прохождение импульсов генератора 19, следующих с периодомТ 1 и поступающих на элементы И 22и 25, на другие входы которых проходит в противофазе состояниечетвертого выхода дешифратора 24Элемент И 25 пропускает импульсыгенератора 19 на шину 32, когдана четвертом выходе дешифратора 24появляется высокий уровень, т.е.с приходом четвертого импульсана счетчик 23. Элемент 22 пропускает импульсы генератора 19 на счетчик23 с первого по четвертый импульсвключительно. 15Первый импульс с элемента И 22появляется на выходе 1 дешифратора24 и через шины 29 и 31 осуществляет сброс всех элементов памятиустройства, после чего в блок 2 буФерных регистров записываются кодыординат анализируемой Функции..Потенциальные двоичные коды с выходов блока 2 буферных регистров поступают на входы соответствующих схем2513 сравнения блока 3 анализа и наинформационные входы блока 5 коммутации,Второй импульс с элемента И 22появляется на шине 28 и опрашивает схемы 13 сравнения, импульс навыходе-й схемы 13 сравнения появляется при условиий; й =1и),где Й;- код 1-й ординаты анализируемой функции.Он устанавливает соответствующий триггер 14 в единичное состояние. Если в результате предшествующего анализа триггер 14 остается в исходном нулевом состоянии,то Й й, .Третий импульс с элемента И 22появляется на шине 30 и опрашиваетсостояние триггеров 14, поступая на 45входы элементов И 15 и 16.Для первой группы элементов И 15выходной сигнал появляется толькопри условиийН; 7 И т.е. 1 -я ордината функции является локальным 50максимумом.Для второй группы элементов И 16выходной сигнал появляется при вы"полнении условия й- йй. ,т.е,1-я ордината функции является локальным минимумом.55 навливает триггер 7 управления регистрами в единичное состояние, тем самым включая управляющие входы регистра 9 максимумов функции и регистра 11 номера канала максимума, а при условии Нйимпульс появляется на выходе элемента И 16 второй группы и устанавливает триггер 7 управления регистрамив нулевое состояние, включая управляющие входы регистра 10 значений минимумов и регистра 12 номера канала минимума.Четвертый импульс с элемента И 22 передним Фронтом устанавливает на выходе дешифратора 24 высокий уровень, блокируя прохождение последующих импульсов на счетчик 23, и разрешает прохождение импульсов с выхода элемента И 20 на шину 32. Серия импульсов, начиная с четвертого, поступает на управляющий вход блока 4 выборки для осуществления последовательного вывода экстремальных орди- нат анализируемой функции на выход устройства. Все импульсы, поступившие на управляющий вход блока 4 выборки, появляются пространственно распределенными по каналам, содержащим экстремальные значения. Причем первый импульс выборки, пройдя через блок выборки, поступает на входы блока 5 коммутации и шифратора 8.При этом в зависимости от состояния триггера 7 управления регистрами двоичный код номера канала записывается либо в регистр 11 номера канала максимума, либо в регистр 12 Номера канала минимума, а код экстремальной ординаты через блок 5 коммутации - либо в регистр 9 локального максимума, либо в регистр 10 локального минимума.Этот же импульс через элемент 6 задержки через время 1 си, где Ь 5 - время задержки, т,и - длительность импульса, переключает триггер 7 управления регистрами в противоположное состояние, а так как максимум и минимум строго чередуются один эа другим, то задаче раз" деления наибольших и наименьших значений функций из числа всех локальных экстремумов решается определением типа экстремума первого каналаСчитывание выходной информации иэ регистров 9-12 происходит в интервале между импульсами опроса блока 4 выборки. А весь цикл опроса блока 4 выборки проходит эа ю+ К) тактов, где Ф +К) - количество экстре мумов.После считывания последнего экстремального значения блок 4 выборки вырабатывает сигнал останова на шину 27 блока 1 управления, по которому триггер 18 устанавливается в нулевое состояние и запрещает прохождение импульсов генератора. С приходом следующегО запускающего импульса цикл работы устройства повторяется. Предлагаемое устройство обеспечивает одновременное нахождение локальных максимумов и минимумов, что расширяет его Функциональные возможности.к илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 706Государственного коми елам иэобретений и отк москва, Ж, Раушская 401/52 ВНИИП по 113035