Устройство для вычисления порядковых статистик последовательности двоичных чисел

/02 4 С 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ нститут ЕЛЬН област ет бытьовой обх сигй Филь ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство ССС966690, кл, С 06 Р 7/02, 1981Авторское свидетельство СССР1144102, кл, Р 06 Р 7/02, 1984 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕРЯДКОВЫХ СТАТИСТИК ПОСЛЕДОВАТИ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ.,(57) Изобретение относитсявычислительной техники и можиспользовано в системах цифработки одномерных и двумерналов, например, для медианн рации сигналов с целью подавленияшума, Цель изобретения - расширениеобласти применения устройства засчет возможности вычисления заданныхлокальных порядковых статистик двоичных чисел., Устройство содержит регистры, элементы И, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,триггеры, сумматор для сложения иодноразрядных двоичных чисел, сумматор со знаковым разрядом, регистр порога, элемент НЕ, управляющий элементИЛИ, коммутатор, регистр кода номера.порядковой статистики, блок,синхронизации, который содержит генератортактовых импульсов, триггер, элементы И, элементы задержки и счетчик .Устройство вычисляет заданные порядковые статистики последовательно пос. тупающих на вход двоичных чисел,2 ил, 1239708 25 О 5 20 25 30 Изобретение относится к вычисли-,тельной технике и технической кибернетике и может быть использовано всистемах цифровой обработки одномерных и двумерньж сигналов изображений)например, для медианной фильтрации сигналов с целью подавленияшума,Цель изобретения в , расширение области применения устройства за счетвозможности вычисления заданных локальных порядковых статистик последовательно поступающих на вход устройства двоичных чисел,На фиг,1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг, 2 - схема блока синхронизации,Устройство содержит и регистров1, и элементов И 2, и элементов ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ 3, и триггеров 4, сумматор 5 для сложения и одноразрядныхдвоичных чисел, сумматор 6 со знако.вым разрядом 7, регистр 8 порога,элемент НЕ 9, управляющий элементИЛИ 10, коммутатор 11, регистр 12кода номера порядковой статистики,блок 13 синхронизации, информационный вход 14 устройства, тактовый вход5 устройства, вход 16 начальной установки устройства,Блок синхронизации содержит гене-,ратор тактовых импульсов (ГТИ ) 17,триггер 18, элемент И 19, счетчик 20,элемент 21 задержки,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии всерегистров 1 и счетчик 20 в блоке 13 синхронизации устанавливаются в нулевоесостояние, С входа 16 устройства врегистр 12 записывается дополнительный код номера порядковой статистикисо знаком "-" при начале нумерацииот максимального числа локальной последовательностичисел. Напримердля вычисления максимума в регистр 2записывается дополнительный код числа "-1", для вычисления медианы - дополнительный код числа "-и/2", адпя вычисления минимума - дополнительный код числа "-и".С каждым тактом поступления шразрядных двоичных чисел на тактовыйвкод устройства подается управляющийимпульс, который поступает на входуправления записью первого регистра 1. В результате этого в первыйрегистр 1 записывается параллельный двоичный код очередного числа последовательности,цвоичных чисел, который поступает на информационный вход 14 устройства синхронно с поступлением тактового импульса, Этот импульс устанавливает в единичное (начальное) состояние все 1 триггеров 4, устанавливает коммутатор 11 в состояние связи информационного входа регистра 8 порога с выходом регистра 12, Одновременно вследствие подачи импульса на третий вход управляющего элемента ИЛИ 1 О в регистр 8 порога переписывается из регистра,2 код начального значения порога Т. Управляющий импульс на входе 15 также запускает блок 3 синхронизации,Нри поступлении импульса запуска на вход блока синхронизации триггер 18 устанавливается в единичное состояние и через элемент И 19 проходят. тактовые импульсы от генератора 17 тактовых импульсов, которые подаются на, первый выход блока 13 синхронизацииПоявление импульса на первом выходе определяет начало первого полутакта, цикла работы блока 13 синхронизации. который имеет ш тактов работы,С первого выхода блока 13 синхронизации этот импульс поступает на третий вход всех элементов И 2 в результате чего на выходах последнихимеются сигналы, соответствующие значениям первых .старших) разрядов всеханализирующих чисел, Эти сигналы поступают на входные шины сумматора5 для сложения и одноразрядных двоичных. чисел, который используется с этой целью также в известном устройстве. С целью повышения быстродействия устройства операцию суммирования и одноразрядных двоичных чисел можно реализоватьтаблично с использованием постоянногозапоминающего устройства (ПЗУ) . Послесуммирования и одноразрядных двоичных чисел код их суммь 1 Я. поступаетна первый вход сумматора 6, на второй вход которого поступает дополнительный коц порога Т со знаком "-" с вы-,хода регистра 8 порога и выполняетсясложение кодов, что в данном случаеэквивалентно выполнению операции вычитания из значения Б величины Т.При этом возможны следующие два случая,В первом случае, когда Я УТ, результат суммирования положительныйи на выходе знакового разряда 7 имеетз 1239708 4ся сигнал О . Сигнал с выхода знакового разряда 7 после инвертированияэлементом НЕ 9 поступает на выходустройства в качестве значения первого разряда вычисляемой локальной порядковой статистики. Одновременноэтот сигнал подается на второй входэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, на первый вход которых поступают сигналыс выходов элементов И 2. В этом слу . щего импульса с первого выхода блокачае на выходе элементов ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕуправления на третьи входы элементовИЛИ 3 имеется сигнал "1 для тех чисел, в первых разрядах которых записано значение ",О". Тогда в нулевоесостояние устанавливаются те триггеры 4, у которых в соответствующихим регистрах 1 в первом разряде записаны нули. Это значит, что анализируемые числа, в первых разрядах ко"торых были нули, исключаются из Дальнейшего анализа вследствие связитриггеров 4 с элементами И 2,Во втором случае, когда Б (Т, результат суммирования отрицательныйи на выходе знакового разряда 7 име-. 25ется сигнал "1". Этот сигнал с выхода знакового разряда 7 поступает навторой вход управляющего элементаИЛИ 10, в результате чего в регистр8 записывается дополнительный кодчисла на выходе сумматора 6, поскольку при отсутствии управляющего импульса на управляющем входе 15 устройства коммутатор 11 связывает выход сумматора 6 с входом регистра 8.Сигнал 1 с выхода знакового разряда11357 через элемент НЕ 9 поступает навыход устройства в качестве первогоразряда локальной порядковой статистики и на вторые входы элементов40.ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, В этом случае навыходе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3имеется сигнал "1" для тех чисел, впервых разрядах которых записано зна-,чение 1, Тогда в нулевое состояние45устанавливаются те триггеры 4, у которых в соответствующих им первыхразрядах регистров 1 записаны единицы. При этом из дальнейшего анализаисключаются те числа в первых разФ50рядах которых были единицы,информации, записанной в и регистрах 1, на один разряд таким. образом,что в первых разрядах всех регистров1 записаны значения вторых разрядови двоичных чисел, которые перед началом цикла работы блока управленияхранятся в этих регистрах 1,Во втором полутакте работы блока13 синхронизации при подаче управляюТаким образом, предлагаемое устройство вычисляет локальные порядковые статистики в темпе поступления кода очередного числа входной после. довательности двоичных чисел. Второй полутакт работы блока 13 синхронизации начинается при поступлении импульса через элемент 21 задержки на второй выход блока управ ления который поступает на входы управления сдвигом всех регистров 1, В результате этого происходит сдвиг И 2.и на второй вход управляющего элемента ИЛИ 1 О выполняется ранее описанный анализ вторых разрядов тех чисел, триггеры 4 которых находятся в единичном состоянии после анализа первого разряда всех и чисел, При этом определяется значение второго разряда вычисляемой порядковой,статистики и исключается из дальнейшего анализа некоторое количество анали- . зируемых чисел. Таким образом, при поочередной подаче управляющих импульсов на первый и второй выходы блока 13 управления выполняется анализ всех ш разрядов двоичных чисел, которые записаны в и регистрах 1, и вычисляются значения т разрядов локальной порядковой статистики. В блоке управления при поступлении ш-го импульса с выхода элемента И 19 на счетный вход счетчика 20 с коэффициентом пересчета ш на выходе его старшего разряда появляется импульс, который устанавливает триггер 18 в исходное нулевое состояние, В результате этого тактовые импульсы от ГТИ 17 не проходят через элемент И 19 до поступления нового импульса запуска на.вход блока синхронизации,.После вычисления 1-й локальной порядковой статистики у двоичных чисел х;л.1 .х иг х 1,. в регистрах 1, начиная с второго, записаны (и"1)двоичных чисел: хьюг, .х ьь,хИа код числа хвытесняется из и-го регистра 1 после ш последовательных сдвигов на один разряд, После записи нового числа х 1;, в первый регистр 1 и подачи импульса запуска на вход блока синхронизации вычисляется значение локальной порядковой статистики у 1,1.формула изобретения Устройство для вычисления порядковых статистик последовательности двоичных чисел, содержащее а регистров, и элементов И, где п - число анализируемых чисел, и элементов ИСКЛЮЧАКВЕЕ ИЛИ, и триггеров, сумматор для сложения и одноразрядных двоичных 10 чисел, регистр порога, сумматор, элемент НЕ, управляющий элемент ИЛИ, причем выходы старших разрядов регистров соединены с первыми, входами соответствующих элементов И, вторые 15 входы элементов И объединены, третьи входы элементов И соединены с выходами соответствующих триггеров, входы установки в "1" которых объединены, а входы установки в "О" соединены с 20 выходами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых соединены с соответствующими вхо дами сумматора для сложения п.одно.разрядных двоичных чисел, выходы ко торого подключены к первой группе входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам регистра порога, выход знакового разряда сумматора соединен с входом зле мента НЕ, выход которого подключен к вторым входам всех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет воэможности вычисления заданных локальных порядковых статистик, регистры выполнены сдвиговыми, а в устройство введены регистр кода номера порядковой статистики, коммутатор и блок синхронизации, вход запуска которого являетсятактовым входом устройства, соединенным также с первым входом управляющего элемента ИЛИ, управляющим входомкоммутатора, входами установки в "1"триггеров и входом управления записьюпервого регис гра сдвига, первый выход блока синхронизации соединен свторыми входами элементов И и управляющего элемента ИЛИ, второй выходблока синхронизации соединен с входами управления сдвигов сдвиговых регистров выходы элементов И соединены спервыми входами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход знаковогоразряда сумматора соединен с третьимвходом управляющего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу управления записью регистра порога, информационные входы которого соединены с выходами коммутатора, перваягруппа информационных входов которогосоединена с выходами сумматора, авторая группа информационных входовс выходами регистра номера. порядковойстатистики, информационные входы которого являются входами кода номерапорядковой статистики устройства, информационные входы пер-вого сдвигового регистра - информационными входами устройства.аказ 3397/49 Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж)