Устройство для определения положения числа на числовой оси

:т САНИЕ И ОБРЕТЕН СТ СВИ АВТОРСН 1) 381 7081/24-2 2) 27.11,84 6) 15.05.86. Бюл 2) А.Н.Мурашко 3) 681.325(088,(56) Авторское В 486317, кл, О Авторское св В 1097998, кл.видетельство СССР06 Г 7/06, 1974.детельство СССР06 Р 7/06, 1983,(54) УСТРОЙСТВО ПОЛОЖЕНИЯ ЧИСЛА (57) Устройство лительной техни пользовано в ус обработки сигнапечивает с высосортировку чисел ных диапазоно входной счетч УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА ЧИСЛОВОЙ ОСИотносится к вычисе и может быть исройствах цифровой ов. Устройство обесим быстродействиемв границах задан- Устройство содержит управляющий триггер, генератор импульсов, элементыИ, формирователи импульсов, счетчики диапазонов, элементы ИСКЛЮЧАЮ-ЩЕЕ ИЛИ, группы элементов 2 И-ИЛИ.Исследуемый диапазон разбивается наподдиапазоны. Значения разности границ поддиапазонов записываются всчетчики поддиапазонов, Код числа записывается во входной счетчик. Взависимости от его величины, определяемой по старшему разряду, устройство переходит в один из двух режимов работы - счета от нуля, если навход поступило число 0 ас а,/2,т.е. в первой половине разрядной сетки, или счета от верхнего значенияграниц диапазонов, если на вход поступило число а /2- а с а т, е.во второй половине разрядной сетки,что увеличивает быстродействие устройства. 2 ил.1231497 це сортировки числа по диапазонамв случае когда старший разряд числа а содержит "О".Формирователь импульсов 8 служитдля выработки строб-импульса в конце сортировки числа по диапазонам вслучае, когда старший разряд числаа содержит . Первая группа элементов 2 И-ИЛИ 9 -9, служат дпя выра 1 О ботки импульсов счета,Счетчики 1 ОО служат для записи диапазонов Х (Х -Х,),.Р11)9 уУдЬ 991199Х, - границы диапазонов.5 Триггеры 11, -11 диапазонов служат для запоминания поступления сигналов с выхдда счетчиков 10, -1 Овдиапазонов.Элементы ИСКХПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 - 1220 и вторая группа элементов 2 И-ИЛИ13-13, служат дпя выработки сигналов сортировки на выходах устроиства.Элементы устройства счетчики,25 триггеры, элементы И, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ2 И-ИЛИ могут быть исполнены на базетиповых цифровых интегральных серийтипа 133, 155, 561 и т.д.Формирователи и генератор импульсов могут быть выполнены, например,на базе микросхемы К 155 АГЗ, К 155 АГс соответствующими схемами запуска. Генератор 3 импульсов служит для выработки синхронизирующих импульсов,.поступающих на первые входы первого 4 и второго 5 элементов И, причем ,запуск: генератора 3 осуществляется по заднему Фронту (О - 1) сигнала . по входу 17 устройства, а останов генератора - только по заднему Фронту (О в 1)сигнала с выхода третьего элемента И 6, Первьй 4 и второй 5 элементы И служат для клапанирования синхронизирующих импульсов в зависимости от содержимого старшего разряда сортируемого числа. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации для определения положения числа в заданном диапазоне, в системах распознавания образцов.Цель изобретения - повышение быстродействия.На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства на Фиг. 2 - временная диаграмма работы элементов устройства.Устройство содержит входной счетчик 1, управляющий триггер 2, генератор .3 импульсов, элементы И 4-6, формирователи импульсов 7 и 8,группу элементов 2 И-ИЛИ 9 -9(,1, счетчики 10,-10 диапазонов, триггеры 11; -11 диапазонов, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12-12, группу элементов 2 И-ИЛИ 13,-13, выход "Меньше" 14, информационные выходы 15, выход"Больше" 16, вход запуска устройства 17, входы анализируемого числа устройства 18.Входной счетчик 1 служит для запи си исходного сортируемого числа и определения конца цикла сортировки числа по диапазонам и выработки сигнала на своих выходах: на своем выходе ("заем", с О) при поступлении импульсов на вычитающий вход счетчика 1, на своем третьем выходе ("переполнение",3 и) прн поступлении соответствующего числа импульсов на суммирующий вход счетчика 1.Управляющий триггер 2 предназначен для хранения признака (значения) старшего информационного разряда в поступающем числе а с первого выхода счетчика 1. Формирователь. импульсов 7 служитдля выработки строб-импульса в конУстройство работает слецующнм об разом35 Исследуемый диапазон (Х;Х)разоит на поддиапазоны, где ХХ,,Х - границы поддиапазонов.Триггеры 11, -11, обнуляются. Наинформационные входы счетчиков 10, -10 , поступают значения Х, (Х.,-Х),Х, соответственно. По сннхраимпульсам на соответствующих сннхровходах45счетчиков 10, -О значения разности границ переписываются в соответствующие счетчики 1 О -10 (цепи обнуления и начальной записи не показаны) Таким образом, перед началомработы в счетчиках 10 будут содержаться значения разности значенийсоотве.",ствующих соседних границ диапазонов, а в счетчик 10 заносится разность между максимальным значением числа в избранной двоичнойразрядной сетке ан значениемверхнего поддиапазона Х т.е. егоинверсное значение Х=а,-х,то 15 20 25 число а( 30 40 45 50 55 На вход 17 запуска устройства поступает импульс запуска (фиг. 2),а на информационный вход 18 поступает исследуемое число а, которое необходимоопределить в соответствующих диапазонах. По переднему фронту (1 в0) .сигнала запуска по входу 17 устройства код числа апереписывается во входной счетчик 1, В зависимости от величины поступающих чисел а устройство переходит в один из двух режимов работы: в режим если на вход поступило число 0 с ап с с - " т.е. в первой половине разрядной сетки, в режим 2 если на входа макспоступило число ---а с ат,е, во второй половине разрядной сетки.Пусть максимальное число двоич.ных разрядов в исследуемом диапазоне двоичных чисел составляет, например, восемь разрядов, а границы поддиапазонов Х,=1, Х=З, Хз=9 Х=249, Х=253, Х =255-253=2,Режим 1, На вход 18 поступило а максв в , например а=4. По переднему фронту (в 0) сигнала со входа 17 устройства число переписывается во входной счетчик 1 так, что на его первом вьжоде (старшем двоичном разряде) установится нулевой потенциал. По заднему фронту (О в 1) сигнала по входу 17 нулевой потенциал с первого выхода, счетчикапереписывается в триггер 2 так, что на его прямом выходе - нулевой потенциал, а на его инверсном - единичный потенциал. Далее, по заднему фронту сигнала по входу 17 устройства запускается генератор 3 импульсов и на его выходе появляютсяимпульсы (фиг. 2). Поскольку триггер 2 установлен в нулевое состояние, то на втором входе элемента И 4 - единичный потенциал, а на втором входе элемента И 5 - нулевой потенциал. На выходе элемента И 4 появляются импульсы, поступающие на вычитающие входы счетчика 1, счетчика 10, диапазонов и первые входы первой группы элементов 2 И-ИЛИ 9, -9, Поскольку в исходном состоянии все триггеры 11, -11 в нулевом состоянии, то ну левые потенциалы с их прямых выхо 497 4дов блокируют срабатывание первойгруппы элементов 2 И-ИЛИ 9, -9, потретьим и четвертым входам. Такимобразом, импульсы с выхода элементаИ 4 вызывают вначале изменение состояния счетчикаи счетчика 1 О дотех пор, пока число поступивших импульсов превысит значение границыпервого диапазона. Для случая приХ,=1, после первого же импульса навыходе счетчика 0 появляется от-,рицательный импульс, по заднему фронту которого (О в 1) устанавливаетсятриггер 11, в единичное состояние,разрешение с прямого выхода которого гоступает на третий вход элемента 2 И-ИЛИ 9 первой группы, Второйимпульс с выхода первого элементаИ 4 поступает на вычитающий входсчетчика 1 и вход счетчика 10 черезэлемент 2 И в И 9,. При Х =3, ( Х, - Х,) ==2, после двух поступивших на входсчетчика 10 импульсов на его выходе появляется отрицательный импульс,по заднему фронту которого (О -1)устанавливается триггер 1 в единичное состояние, разрешение с прямого выхода которого поступает натретий вход элемента 2 И-ИЛИ 92. Таким образом, после установления триггеров 11 и 11 в единичное состояние, сработает элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 12, поскольку на его первомвходе - единичный потенциал, а наего втором входе - нулевой потенциал. С выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 12 единичный потенциал поступает на третий вход элемента 2 И-ИЛИ 13второй группы. На выходах остальныхэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 1, 12 з,,12 - нулевые потенциалы, поскольку на первом и втором входах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 - единичные потенциалы, а на входах остальных элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - нулевые потенциалы. При последующем поступлении импульсов счета через элемент 2 И-ИЛИ 9 второй группы на вычитающий вход счетчика 10, а также на вычитающий вход счетчика 1, на втором вьжоде которого после поступления на него четырех импульсов (при ад=4)появляется отрицательный импульс (фиг.2), по заднему фронту (О - ф 1) которого запускается формирователь импульсовНа выходе формирователя импульсов 7 появляется строб-импульс и на50 55 первом и третьем входах элемента 2 И-ИЛИ 13, - единичные потенциалы, Срабатывает элемент 2 И-ИЛИ 13, а на выходе 15 "единичный потенциал, что соответствует определению числа ав границах соответствующего диапазона Х,-Х,Д, а на всех остальных выходах 14, 15 15,15 1 б устройства - нулевой потенциал. По заднему фронту сигнала (О - ф 1) со второго выхода входного счетчика 1 через элемент И 6 блокируется работа генератора 3 импульсов по второму входу последнего, Устройство закончило цикл сортировки числа в заданных границах Х,Х Хг, диапазонов, Перед сортировкой следующего числа а триггеры 11 г, 11,..,1 о обнуляются, а в счетчики 10,-10 , записываются разности значений соответствующих соседних границ диапазонов.Режим 2.На вход 18 устройства поступило число--- а аа макси мос фнапример а =о =250, По переднему фронту (1 - ф 0) сигнала с входа 17 устройства это число переписывается во входной счетчик 1 так, что на его первом выходе (старшем двоичном разряде) установится единичный потенциал, По заднему фронту (О в1) сигнала по входу 17 устройства единичный потенциал .с первого выхода счетчика 1 переписывается в триггер 2 так, что на его прямом выходе - единичный потенциал, а на его инверсном выходе - нулевой потенциал. Далее., по заднему фронту сигнала по входу 17 устройства запускается генератор 3 импульсов и на его выходе появляются импульсы, которые поступают на выход элемента И 5 и далее на суммирующий вход счетчика 1, вычитающий вход счетчика 10 диапазонов и вторые входы группы элементов 2 И-ИЛИ 9 -9,. Поскольку в исходном состоянии все триггеры 11, - 11, - в нулевом состоянии, то нулевые потенциалы с их прямых выходов блокируют срабатывание группы элементов 2 И-ИЛИ 9-9., по третьим и четвертым входам.Для случая Х=2, после второгоимпульса на выходе счетчика 1 О появляется отрицательный импульс, по заднему фронту которого (О - +1) устанавливается триггер 11 в едиО 5 20 25 30 35 40 45 ничное состояние, разрешение с прямого выхода которого поступает на четвертый вход элемента 2 И-ИЛИ 9 п-т первой группы. Третий импульс с выхода элемента И 5 поступает на суммирующий вход счетчика 1 и вычитающий вход счетчика 10 через элемент 2 И-ИЛИ 9.1 При Х,=249, Х=253, а=250 1,Х-Х,1=4, после поступления пяти импульсов счета на суммирующий вход счетчика 1 на третьем выходе последнего появляется отрицателыый импульс (фиг. 2), по переднему фронту (1 в0) которого запускается формирователь импульсов 8. На выходе формироватепя импульсов 8 появляется строб-импульс, а на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 ь - единичный потенциал, так как ранее триггер 11 был установлен в единичное состояние. По совпадению единичных уровней на втором и четвертом входах элемента 2 И-ИЛИ 1 Зл на его выходе появляется единичный потенциал (выход 15 ьустройства), Это соответствует определению числа аг=250 в границах диапазона Х-Х.11, например 253-249. На всех остальныхходах 4 151 55 устройства будет нулевой потенциал. По заднему фронту сигнала (О -ф 1) с третьего выхода входного счетчика 1 через элемент И 6 блокируется работа генератора 3 импульсов по второму входу последнего. Устройство закончило цикл сортировки числа а в задан-, ных границах ХХ . ,Х диапазонов за пять тактовых импульсов, начиная с верхней границы Х.Таким образом, при сортировке числа. а близкого к максимальному значению кода в разрядной сетке счетчиков, сортировка в режиме 2 происходит, начиная с верхних значений границ диапазонов, что увеличивает быстродействие устройства. Формула изобретения Устройство для определения положения числа на числовой оси, содержа - щее и счетчиков диапазонов, (и) элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где и число границ диапазонов, элементы И, причем установочные входы каждого счетчика диапазона подключены к шине начальной установки устройства, выход первого элемента И подключенк вычитающему входу первого счетчи 121 Д 9710 ка, о т л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью повышения быстродействия, в него введены (и+1)-й счетчик диапазонов,1 п-й элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входной счетчик, управляющий триггер, первый и второй юрмирователи импульсов, первая группа (и) элементов 2 И-ИЛИ, (и+1) триггеров диапазонов, вторая группа (п+ +1) элементов 2 И-ИЛИ и генератор импульсов, вход запуска которого соединен с входом запуска устройства и синхровходами входного счетчика и управляющего триггера, а выход подключен к первым входам первого и второго элементов И, установочные входы (и+1)-го счетчика диапазона подключены к шине начальной установки устройства, входы анализируемого числа устройства соединены с информа ционными входами входного счетчика, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом управляющего триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены с вторыми д 5 входами соответственно первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с первыми входами элементов 2 И-ИЛИ первой группы и вычитающим входом входного счетчика, выход второго элемента И подключен к вторым входам элементов 2 И-ИЛИ первой группы, вычитающему входу (п+ +1)-го счетчика и суммирующему входу входного счетчика, выходы заема и переполнения кот:;рого подключены со 35 ответственно к первому и второму входам третьего элемента И и через первый и второй формирователи импульсов соединены соответственно с40 первыми и вторыми входами элементов 2 И-ИЛИ второй группы, выход третьего элемента И подключен к входу останова генератора импульсов, выход -го элемента 2 И-ИЛИ первой группы, где 1=1,2. (п), соединен с вы 45 читающим входом (д+1)-го счетчика,выход заема 1-го,счетчика диапазона, где 3 =1,2(и+1), соединен ссинхровходом 1-го триггера диапазона, информационные входы триггеровдиапазонов поцключены к входу логической единицы устройства, прямойвыход д-го триггера диапазона соединен с первым входом 1.-го элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, прямой и инверсный выходы первого триггера диапазона подключены к третьим входам первыхэлементов 2 И в И соответственно первой и второй групп, прямой выход второготриггера диапазона подключен к четвертому входу первого элемента 2 И-ИЛИ второй группы, второму входу первогоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к третье-,му входу второго элемента 2 И-ИЛИ первой группы, прямой выход К-го триггера диапазона, где К=3,4, ,(и)соединен с вторым входом Ь)-гоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с четвертым входом (1-2)-га элемента 2 И-ИЛИпервой группы и с третьим входом1-го элемента 2 И-ИЛИ первой группы,прямой выход и - го триггера диапазона соединен с первым входом и-гоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторым входом (и)-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,третьим входом (и+1)-го элемента2 И-ИЛИ второй группы и с четвертымвходом (п)-го элемента 2 И-ИЛИ первой группы, прямой выход (и+1)-готриггера диапазона соединен со вторым входом и-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с четвертым входом (п"1)-гоэлемента 2 И-ИЛИ первой группы, инверсный выход (и+1)-го триггера диапазона соединен с четвертым входом(и+1)-го элемента 2 И-ИЛИ второй группы, выходы первого и (и+1)-го элементов 2 И-ИЛИ второй группы являются выходами "Меньшеи Больше" устройствавыходы элементов 2 И-ИЛИвторой группы со второго по и-й являются информационными выходами устройства.Тираж 671 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Ж, нного котений иРаушская Подписнотета СССРкрытийаб. д, 4/5