Устройство для определения медианы

(5) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У К АВТОРСКО Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 492882, кл. С 06 Р 5/36, 974,Авторское свидетельство СССР В 607226, кл. С Об Р 15/36, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИАНЫ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и предназначено преимущественно для определения скользящей медианы при анализе случайных процессов в устройствах обработки цифровой информации, в цифровых измерительных приборах и других устройствах. Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства в режимеопределения скользящей медианы, Дляэтого в устройство для определениямедианы дополнительно введены элемент ИЛИ и (п)/2 блоков анализачисел, а в блоки анализа чисел введены счетчик, триггер, логическиеэлементы. Работа устройства синхрониэируется блоком синхронизации иоснована на последовательном сдвигечисел в регистрах и упорядоченииих значений, 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено преимущественно для определения скользящей медианы при анализе случайных процессов в устройствах обработки цифровой информа. ции, в цифровых измерительных прибсрах и других устройствах.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства в режиме определения скользящей медианы.На чертеже представлена структурная схема устройства для определения 4 О медианы,Устройство для определения меди в 5аны содержит регистрчисел, блок2 синхронизации, входной элементИЛИ 3, первый 4, второй 5 и последний п-й 6 блоки анализа чисел, регистры 7, группы элементов 8 зядерж Оки, элементы 9 задержки, первые 1 Ои вторые 11 группы элементов ИЛИ,первые 12, вторые 13, третьи 14,четвертые 15,и пятые 16 группы элементов И, компараторы 7, элементы8 неравнознячности, первые 19 вторые 20, третьи 21 и четвертые 22элементы ИЛИ, первые 23, вторые 24и третьи 25 ключи, элементы И 2 б,элементы И-НЕ 27, элементы НЕ 8, счет Очики 29, триггеры 30, первую 31,вторую 32 и третью 33 группь;, элементов И первого блока 4 ацализа чисел, третий 34 элемент ИЛИ первогоблока 4 анализа чисел, третью группу 35 элементов И и-го блока 6 анализа чисел.Количество разрядов счетчика 29К-; определяется из соотношения 2 сп:н2 , С входом установки в начальное 4 О состояние счетчика 29 соединены вход установки в нулевое состояние либо вход установки в единичное состояние его разрядов так, чтобы ня счетчикен 29 устанавливалось число 2 -и. 45Устройство работает следующим образом.По импульсу пуска с пятого выхода блока 2 все разряды регистров 7 устанавливаются в единичное состояние, т.е. в регистры 7 записываетсяМ-максимальное число М=2 , а в счеткчики 29 - число 2 -п.По сигналу с первого выходя блока 2 на выходе регистра 1 чисел формируется первое , число выборки Х а содержимое счетчиков 29 увеличивается на единицу. Так как ХМ, на выходах компараторов 17 Формируется единичный сигнял, т.е, ключи 23 открыты открыта также группа 31 элементов И первого блока 4 анализа чисел. Остальные группы 13 элементов И закрыты ьэ сигналу с элементов 8 неравнознячности, на обоих входах которых присутствуют единичные сигналы, После сигнала " третьего выхода блока 2 триггеры 30 устанавливаются в единичное состояние и второй выход счетчика 29 каждого предыдущего блока анализа чисел подключается через группы 2 элементов И и 1 элементов ИЛИ к второму входу счетчика 29 последующего блока анализа чисел. Счетчики 29 находятся в режиме параллельного ввода информации. Сигнал с второго выхода блока 2 передает число Х, в регистр 7 блока 4, а содержимое регистров 7 и счетчиков 29 остальных блоков анализа чисел сдвигает так, что на них устанавливаются следующие коды: К =Х ; К.=Б, ; С =С ; Г. =С, С, - содержимое 3 -го счетчика), Проидя через ключи 23 и 24, элемент 9 задержки и элемент ИЛИ 22, сигналвторого выхода блока 2 устанавливает в счетчике 29 блока 4 число 2 .-п.кПри генерировании второй пачки сигналов блоком 2 в случае, если Х -Х работа устройства повторяется,. При этом К =ХК =Х К С =2 п С =2 и+1С =2 и+3Если2Х Х то единичный сигнал на выхо 9де компаратора 17 блока 4 отсутствует. В результате срабатывает элемент 18 неравнозначности блока 5. Ключ 23 первого блока 4 и ключи 24 всех блоков анализа чисел, кроме второго и пятого, закрыты. После генерирования второй пачки импульсов состояние устройства следующее: К =к 1=ХС =2 -и+1 К =ХС =2"-пн у д р уК,=;1; С-и+3 1-Зр е, в,п) еДо тех пор, пока в устройство не поступит и чисел, каждое число Х. в общем случае обрабатывается следующим образом. Псть Х, Р К К но Х, К К , тогда2гисодержимое регистроч 7 блоков анализа чисел с первого по ш-й включительно не меняется, число Х помешается в регистр 7 п+1)-го блока анализа чисел, а содержимое регистров 7 блоков анализа чисел, начиняя с (го+1)-го, сдвигается, как описано выше, При этом в счетчиках 29 записаны числа 2 -и+1,где 1номер числа Х . в выборке на каж-дом шаге анализа чисел.При поступлении (и+1)-й пачки импульсов устройство вступает в режимопределения скользящей медианы, Перед каждой очередной пачкой импульсов устройство находится в следующем состоянии. В регистрах 7 блокованаЛиза чисел записаны числа К. К.4 411При этом числу Х соответствует ноКмер 2 -п, записанный в счетчике 29,Кчислу Х - номер 2 -и+-1, числу Х1номер 2". При сдвиге скользящей выборки на один шаг из анализа необхоК димо выбросить число с номером 2 15 в выборке на предыдущем шаге и добавить вновь поступившее число, присвокить ему номер 2 -и, а номера оставшихся чисел выборки увеличить наединицу, 20По переднему фронту сигнала с первого вгхода блока 2 триггеры 30 устанавливаются в нулевое состояние, на выходе регистра 1 чисел формируется очередное число Х , по заднему 25 фронту содержимое счетчиков 29 увеличивается: на единицу. Пусть К ( ХтК тогда на выходе компаратораъ+17 с первого по (тп)-й блоков анализа чисел устанавливается нулевой 30единичный сигнал, который открывает ключи 23 и разрешает прохождениесигнала через элементы И-НЕ 27, Вто же время в счетчике 29 с запиКсанным в нем номером 2 формируется на выходе старшего разряда импульс переполнения, по которому триггер30 соответствующего, например, блока 5 анализа чисел устанавливаетсяв единичное состояние. На выходах элементов ИЛИ 21 всех блоков анализа чисел, кроме первого, снимаетсяединичный сигнал, который разрешает параллельный ввод информации в соответствующих счетчиках и открывает 45ключи 25. Нулевое состояние триггеров 30 всех блоков анализа чисел, кроме второго, приводит к томучто второй выход счетчика 29 каждого блока анализа чисел, кроме первого, подключен к второму входу предыдущего блока анализа чисел, По второму импульсу пачки открывается группа элементов И 14 и осуществляется сдвиг содержимого всех регистров 7 и счетчиков 29 всех блоков анализа чисел, кроме первогоПри этом перед третьим импульсом пачки К =К2 КзК - о ф ль фС =С К= С=С, после третьего импульса К =М, В остальном работа устройства аналогична. Формула изобретенияУстройство для определения медианы, содержащее регистр чисел, блок синхронизации п+1)/2 блоков анализа чисел (и - объем выборки, нечетное число), причем каждый блок анализа чисел содержит регистр, группу элементов задержки, первый ключ, первую группу элементов И, компаратор, все блоки анализа чисел , кроме первого, содержат дополнительно первую группу элементов ИЛИ, выход регистра чисел соединен с первым входом компаратора каждого блока анализа чисел, первый выход блока синхронизации соединен с входом разрешения считывания регистра чисел, второй выход блока синхронизации соединен с управляющим входом первого ключа, в каждом блоке анализа чисел выход регистра соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, второй вход компаратора соединен с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с управляющим входом первого ключа и выходом компаратора, выходы элементов задержки группы соединены с информационным входом регистра, в первом блоке анализа чисел третьи входы элементов И первой группы соединены с выходом компаратора, в каждом блоке анализа чисел, кроме первого, выходы элементов И первой группы соединены с первыми входами Элементов ИЛИ первой группы, выходы которых через группу элементов задержки соединены с информационным входом регистра, третьи входы элементов И первой группы соединены с выходом элемента неравнозначности, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход элемента неравнозначности каждого блока анализа чисел, кроме первого, соединен с выходом компаратора предыдущего блока анализа чисел, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены входной элемент ИЛИ и (и) /2 блоков анализа чисел, в первый блок анализа чисел введены элемент задержки, вторая и третья группы элементов И, группа элементов ИЛИ, первый,1292010И второй группы последующего блокаанализа чисел и с первыми входамиэлементов И третьей группы предыдущего блока анализа чисел, выход регистра второго блока анализа чисел5соединен с первыми входами элементов И второй группы третьего блокаанализа чисел, выход регистра (и)-го блока анализа чисел соединенс первыми входами элементов И третьей группы (и)- го блока анализачисел, выход первого ключа, выходкомпаратсра выход третьего элементаИЛИ, выходы элементов И пятой группы 1-го блока анализа чисел соеди 5второй и третий элементы ИЛИ, второй и третий ключи, элемент И, элемент И-НЕ, счетчик и триггер, каждый -й (.=2п) блок анализа чисел содержит регистр, группу элементов задержки, элемент задержки, первую и вторую группы элементов ИЛИ, с первой по пятую группы элемен тов И, компаратор, элемент неравнозначности, с первого по четвертый элементы ИЛИ, первый, второй и третий ключи, элемент И, элемент ИНЕ, элемент НЕ, счетчик и триггер, в последний блок анализа чисел введены элемент задержки, с второй по четвертую группы элементов И, с первого по четвертый элементы ИЛИ, второй и третий ключи, элеменг И, элемент И-НЕ, элемент НЕ, счетчик и триггер, первый выход блока синхронизации соединен с первыми входами входного элемента ИЛИ и первого элемента ИЛИ каждого блока анализа чисел, третий выход блока синхронизации соединен с управляющим входом третьего ключа каждого блока анализа чисел, четвертый выход блока синхронизации соединен с вторым входом .Входного элемента ИЛИ и с первым входом элемента И-НЕ каждого блока анализа чисел, выход входного элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль триггера, пятый выход блока синхронизации соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ первого блока анализа чисел и с первым входом четвертого элемента ИЛИ каждого, кроме первого, блока анализа чисел, выход регистра, выход первого клича, выход компаратора, выход триггера и выходы элементов И третьей группы первого блока анализа чисел соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторыми входами элементов И первой группы, первым входом элемента неравназначности, первым входом третьего элемента ИЛИ, первыми входами элементов ИЛИ вторсй группы второго блока анализа чисел, выход регистра, выход триггера и выходы элементов И четвертой группы второго блока анализа чисел соединены соответственна с первыми входами элементов И второй группы, первым входом элемента И, информационным входом счетчика первого блока анализа чисел, выход регистра 1-го (=2п) блока анализа чисел соединен с первыми входами элементов нены соответственно с вторыми входами элементов И второй группы, первым входом третьего элемента ИЛИ,первыми входами элементов ИЛИ второй группы г,оследующего блока анализа чисел, выход триггера, выход элементов И четвертой группы 1-го Ц==Зп) блока анализа чисел соединены соответственно с первым входом элемента И и вторыми входамиэлементов ИЛИ Ц - 1)-го блока анализачисел, выход регистра, выход триггера и выходы элементов И третьейгруппы и-го блока анализа чисел соединены с 8 ответственна с первыми входами элементов И третьей группы, первым входом элемента И и вторыми входами элементов ИЛИ второй группы(и)-го блока анализа чисел, выходрегистра, выход первого ключа, выходксмпаратара, выход третьего элемента ИЛИ, выходы элементов И пятойгруппы (и)-го блока анализа чиселсоединены соответственно с первымивходами элементов И второй группы, 40вторыми входами элементов И второйгруппы, вторыми входами элементов Ивторой группы, первым входом элемента неравнозначности, первым входомтретьего элемента ИЛИ, информационным входом счетчика и-го блокаанализа чисел, в первом блоке анализа чисел выход компаратора соединенс информационным Входам Второго ключа вторым входом элемента И-НЕ, выход первого ключа соединен с управляющим ьходом второго ключа, с вторымвходам второго элемента ИЛИ и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом раз решения сдвига регистра, вход установки в единичное состояние которогосоединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, входы элементов задержкигруппы соединены с выходами элемен 1292010тов ИЛИ первой группы, первые и вторые входы которых соединены соответственно с выходами элементов И первой группы и второй группы, вторыевходы которых соединены с вторым входом первого элемента ИЛИ, с выходомтретьего ключа и третьим входомвторого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход второго ключа через элемент задержки соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установкив начальное состояние счетчика, инверсный выход последнего разряда которого соединен с входом установкив ноль триггера, вход установки вединичное состояние которого соединен с выходом элемента И-НЕ, а выходтриггера соединен с входом разрешения записи счетчика, с информационным входом третьего клича и с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с информационным выходом счетчика, в -м блокеанализа чисел выход компаратора соединен с информационным входом второго ключа, вторым входом элемента ИНЕ, выход первого ключа соединен суправляющим входом второго ключа, свторым входом второго элемента ИЛИи с первым входом первого элементаИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения сдвига регистра, входустановки в единичное состояние которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, вторые и третьи входы элементов ИЛИ первой группы соединены соответственно с выходами элементов И второй группы ис выходами элементов И третьейгруппы, вторые входы которых соединены с вторым входом первого элемента ИЛИ, с выходом третьего ключа ис третьим входом второго элементаИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход элементанеравнозначности соединен с информа Оционным входом второго ключа, выходкоторого через элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединенс входом установки в начальное состояние счетчика, инверсный выход последнего разряда которого соединен спервым входом триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом элемента И-НЕ, авыход триггера соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом разрешениязаписи счетчика, информационным входом третьего клича и с вторым входомэлемента И, выход которого соединенс первыми входами элементов И пятой группы и через элемент НЕ с первыми входами элементов И четвертойгруппы, вторые входы элементов И четвертой и пятой групп соединены с выходом счетчика, информационныйвход " которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, в п-мблоке анализа чисел выход компаратора соединен с информационным входомвторого ключа и вторым входом элемента И-НЕ, выход первого ключа соединен с управляющим входом второгоклича, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с входом разрешения сдвигарегистра, вход установки в единичноесостояние которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, вторые входы элементов ИЛИ первой группы соединены с выходами элементов И второй группы, выход элемента неравнозначности соединен с информационнымвходом второго ключа, ввход которогочерез элемент задержки соединен свторым входом четвертого элементаИЛИ, выход которого соединен с входом установки в начальное состояниесчетчика, инверсный выход последнего разряда которого соединен с первым входом триггера, вход установкив единичное состояние которого соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход - с первым входом элемента И ис вторым входом третьего элементаИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения записи счетчика, инФормационным входом третьего ключаи с вторым входом элемента И, выходкоторого через элемент НЕ соединенс первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которыхсоединены с информационным выходомсчетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элементаИЛИ, первый и третий входы которогосоединены с первым входом первогоэлемента ИЛИ и с выходом третьегоключа соответственно, второй входпервого элемента ИЛИ соединен спервым входом элемента И-НЕ, выходрегистра (п+1) /2-го блока анализачисел является выходом устройства,/й 9ВНИИП з 2 7 и 3035р дроизводственно-полиграфическое предприв "ие, г, Ужгород, ул, Проектна Тира;к 6 И Государ делам изо Москва, Йтвенного комит ретений и откр 35, Раушская н Подписноета СССРтий