Устройство для выделения максимального числа

(21) 43 759 73/24- (22) 05.01,88 (46) 15. 10.89Б (71) Одесский по тут юп, 938 и тех нич ес кий инс те СССР 984. СР6.Р 7/ МАКСИ- . к автомаке и моровых сис Цель асти при тся к автомат ехнике и може выходы 9 режектируемых чисел, выходы 10 максимального числа, выходы 11 адреса максимального числа, выходы 12 адреса режектируцмого числа, блок 13 управления, который содержит элементы И 14, КБ-триггеры 15 и 16, эле менты И 17, элементы ИЛИ 18, элемент И 19, элемент ИЛИ 20, элементы задержки 2 и 22, вход "Сброс" 23.Устройство работает следующим обровых систения.расширенет режек обинтерс применения за ируемых чисел н заданном е иразо узловрмационГр+7) работНа инф нача ссмотрим за 11, 1 ходы 811 тся коды аналные-х двоич од ьрвые и из ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБР:ГЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ П.НТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНМАЛЬНОГО ЧИСЛА(57) Изобретение относитсятике и вычислительной технижет быть использовано в цифтемах контроля и управленияизобретения - расширение обл Изобретение относ ке и вычислительной быть использовано в х контроля и управлЦель изобретения Структурная электрическая схема устройства показана на чертеже,Устройство содержит узлы 1 анал за, включающие каждый элементы И 2 н 3, многовходовой элемент ИЛИ 4, элемент НЕ 5 и элементы ИЛИ 6, а у анализа, кроме первого, дополнител но содержат элементы И 7, входы 8,менения за счет множества анализируемых чисел, попадающих в заданныеграницы интервала значений. Устройство содержит ш узлов анализа (ш - разрядность двоичных чисел) и блок управления, Каждый узел анализа включает элементы И первой группы, элементы ИЛИ группы, многовходовый элемент ИЛИ, элемент НЕ и дополнительную группу элементов И, а узлы анализа, кроме первого, дополнительно содержат элементы И 7 второй группы.Блок управления содержит элементы И,элементы ИЛИ, элемент И, элементы ИЛИКБ-триггеры первой группы и второйгруппы, а также элементы задержки,Устройство позволяет, кроме выделениямаксимального числа, провести режекцию анализируемых чисел, попавших взаданный интервал. 1 илобразуют входной массив данных, а(и+1)-е и (и+2)-е числа определяютзадаваемую верхнюю (В) и нижнюю (А)границы интервала режекции чисел вход 5ного массива.В исходный момент времени триггеры15 и 16 должны находиться в нулевомсостоянии. Установка триггеров в нулевое состояние производится подачейимпульса на шину "Сброс" 23. При этомна втор е и третьи входы элементов И21 всех узлов анализа с инверсных выходов триггеров 15 и 16 поступаютединичные уровни напряжения, разреша 15ющие работу укаэанных элементов И.Блоки анализа осуществляют поискмаксимального числа среди множества(и+2) заведенных на их входы чиселпутем последовательного поразрядного 20сравнения кодов входных чисел, начиная со старшего (в нашем случае -первого1 разряда. При этом вслучае равенства значений одноименньм высших разрядов чисел устройство 25автоматически переходит к сравнениюследующих низших разрядов и при несовпадении значений сравниваемых одноименных разрядов исключаются из анализа числа с нулевым значением искомого разряда и поиск максимальногочисла продолжается среди оставшихсясравниваемых чисел,Допустим, что на все информационные входы 8, (1 = 1,п+2) узла ана 3лиза 1 поданы либо коды нулей, либокоды единиц (т.е. старшие разрядывсех сравниваемых чисел имеют одинаковые значения). Тогда они пройдут навыход соответствующих элементов И 2, 40откуда поступят на входы многовходового элемента ИЛИ 4 и на первые входыэлементов ИЛИ 61 . На выходе элементаИЛИ 4, связанного с информационнымвыходом 10 устройства появится приэтом соответственно код нуля или единицы, а на выходах элементов ИЛИ 6,связанных вторыми входами с выходомэлемента ИЛИ 4 через элемент НЕ 5,будут сформировань. коды единиц,разрешающие работу соседнего узла50анализа 1Если сигналы на входах 8 не всеидентичны (т.е. на некоторых информационных входах (8, ) присутствуют коды единиц, а на остальных входах (8 в,8 55зК) - коды нулей), то код единицыбудет сфорьмрован на информационномвыходе 10 данного узла анализа, определяя значение старшего (первого) разряда максимального числа, и на выходах элементов ИЛИ 6, На выходах остальных элементов ИЛИ бз узла ана. лиза 1 имеют место коды нулей.ФВыходные сигналы элементов ИЛИ бр узла анализа 1, поступают в узел анализа 1, где заводятся на четвертые входы элементов И 2и на первые входы элементов И 7, При этом элементы И 2и 7, на которые поступают управляющие сигналы единичного уровня, по соответствующим входам разрешены, Все остальные элементы И 2 з и 7 з узла анализа 1, на которые поступают управляющие сигналы нулевого уровня, запрещены, а следовательно, имеют место нулевые управляющие сигнапы на вькодах элементов ИЛИ 6 данного уз 5ла анализа.На первые входы элементов И 2уз 3 ла анализа 1 поступают с соответствующих информационных входов 8 зна 21 чения вторых разрядов сравниваемых чисел, В -м (1 = 2,ш) узле анализа, как и в первом, выходные сигналы элементов И 2 поступают на входы соответствующего многовходового элемента ИЛИ 4 и на первые входы элементов ИЛИ 6, связанных вторьпа 1 входами с выкодамй элементов И 7 на вторые входы котоФрых заводится сигнал с. выхода соответствующего элемента НЕ 5. Если на все разрешенные элементы И 2; узла анализа 1 поступят с со 2ответствующих информационных входов устройства одинаковые (единичные илн нулевые) сигналы, то соответственно единичный или нулевой сигнал будет сформирован на выходе элемента ИЛИ 4 данного узла анализа и единичные управляющие сигналы - на выходах элементов ИЛИ 6.Если же некоторое подмножество разрешенных элементов И 2 поступят с соответствующих информационных входов 8 (и е Е) единичные сигналы, а на осталь.ых разрешенные элементы И 2 (ч Ф ц) - нулевые сигналы, то на выходе элемснта ИЛИ 4 и выходах элементов ИЛИ 6 будут иметь место сигналы единичного уровня, а на выходах элементов ИЛИ 6 - сигналы нулевого уровня.Аналогичным образом работают узлы анализа 1; (1 ) 2), на которые поступают управляющие сигналы с выходов5 15 элементов ИЛИ 6 (1-1)-х узлов ана)лиза.В результате поразрядного сравнения двоичных чисел на информационных выходах 10;, д = 1,ш, устройства формируется код максимального из (и+2 сравниваемых чисел, а порядковые номе ра элементов ИЛИ 6 ш-го узла анализаФна выходах которых формируется код единицы, определяют порядковые номера (адреса) найденных максимальных чисел (их может быть несколько)Эти адреса формируются на соответствующих адресных выходах 11 (1 = 1,п) устройства,связанных с выходами одноименных элементов ИЛИ 6 ш-го узла ана)лиза.Рассмотрим теперь процесс замещения найденного максимального числа нулевым. Этот процесс осуществляется с помощью блока управления,Допустим, что первое найденное максимальное число имеет порядковый номер Г. Тогда возникший на выходе элемента ИЛИ 6 ш-го узла анализа потенциальный уровень " 1" пройдя разрешенный по второму и третьему входам элемент И 14, опрокинет в единичн зе состояние по з-входу триггер 15. Возникший при этом нулевой потенциал на инверсном выходе триггера 15 закроет элементы И 2 всех узлов анализа, в результате чего на информационньж выходах 10, (1 = 1,ш) и адресном выходе 11 устройства установится код нуля, что указывает на замещение найденного максимального числа на нулевое. Этот процесс замещения является необратимым, т,ктриггер 15 будет сохранять единичное состояние.до очередного сброса его в нуль подачей импульса на шину "сброс" 19После обнуления числа с порядковым номером Г автоматически начинается процесс поиска нового максимального числа среди оставшихся входных чисел .Рассмотрим режим работы устройства в режиме поиска максимального числа среди анализируемых чисел, попадающих в пределы интервала, задаваемого (и+1)-м числом (верхняя граница В) и (и+2)-м числом (нижняя граница А),В результате поочередного обнуления найденных максимальных чисел наступит момент, когда максимальным окажется число В с порядковым номером (и+1). Среди входных чисел может ока 15159 езаться еще одно (или несколько) чисел,равных В. Допустим, их порядковыйномер Г. Тогда на выходе элементов5ИЛИ 6 и 6, одновременно возникнутединичные скачки напряжения, которые,) пройдя через элемент И 14 и элементзадержки 21, опрокинут в единичноесостояние триггеры 15 и 15, . Приэтом произойдет обнуление сначалачисла с порядковым номером Г, а спустя время с задержки элемента эа 31держки 21 будет замещено на нулевоеи число В,15Применение элемента задержки 21исключает неопределенность в обнулении парных чисел. При его отсутствиииз-за разброса времен переходных процессов обнуления чисел с различнымипорядковыми номерами одно из парныхчисел могло бы остаться необнуленным.,После срабатывания триггера 15элементы И 14 будут запрещены нуле вым потенциалом на выходе элементаИЛИ 20, а элементы И 17 будут разрешены единичным потенциалом на выходе элемента И 19. После обнулениячисла Б начнется процесс поиска очеЗ 0 редного максимального числа, Пустьего порядковый номер равен С (и+1С ( и+2). Тогда единичный скачокнапряжения на выходе элемента ИЛИ6а-га узла анализа, пройдя элементИ 17, опрокинет в единичное состояние триггер 16. При этом нулевойпотенциал на инверсном выходе триггера 16 запретит по третьему входуэлемент И 14, а нулевой потенциал 40 на выходе элемента ИЛИ 18 запретитэлементы И 2 ь во всех узлах анализа,что приведет к обнулению числа с порядковым номероми поиску с последующим обнулением очередных максималь ньж чисел, лежащих в пределах заданного интервала с граничными значениями А, В. В результате указанногопроцесса наступит момент, когда максимальным окажется число А с порядковым номером (и+2) и, возможно, одно(или несколько) равных ему чисел, допустим, с порядковыми номерами Е,При этом опрокинется в единичное состояние триггер 16, а спустя времязадержки Сэлемента задержки 22 55опрокинется в единичное состояниетриггер 15 . Срабатывание указанныхтриггеров приведет к обнулению чиселс порядковыми ночерами Е и (и+2).Время задержки элементов задержки 21 и 22 одинаково и должно удовлетворять условию где- длительность переходного процесса замещения максимального числа на нулевое.10После срабатывания триггера 15, единичный потенциал на его прямом выходе, пройдя элемент ИЛИ 20, разрешит по вторым входам элементы И 14, а пройдя через элемент ИЛИ 18, восстановит разрешающие потенциалы на третьих входах тех элементов И 2, которые на предыдущих этапах работы устройства оказались по этим входам запрещенными. Среди элементы И 14 по- прежнему останутся запрещенными по третьим входам те иэ них, которые к моменту срабатывания триггера 15оказались запрещенными на предыдущем этапе работы устройства. Порядковые 25 номера этих элементов И равны порядковым номерам чисел Х, удовлетворяющих условию А Х В, Таким образом. после срабатывания триггера 15 , окажутся восстановленными" указанные числа Х, что приведет к процессу поиска максимального среди них числа, Найденное максимальное число (пусть его порядковый номер равен ) не сотрется, поскольку запрещен по третьему входу элемент 14 и, следовательно, единичный скачок на выходе элемента ИЛИ бь ш-го каскада не пройдет на в-вход триггера 15. На этом переходные процессы в устро стве закончат.я. 40 Код последнего максимального числа выделится на информажонньх выходах 10,;,1,ш, его порядковый номер на адресном выходе 11, а порядковые номера чисел Х, попавших в границы заданного интервала, будут зафикс.рованы в виде единичных потенциалов на прямых выходах сработавших триггеров 16 и, следовательно, на соответствующих адресных выходах 12 (1 -п) этих чисел.50Для режекции на выходах 9; (1 р 1, 3 щ 1,п) кодов чисел Х в узлах анализа используются элементы И 3 , 1 с1,п, связанные первыми входами с первыми входами соответствующих эле 15 ментов И 2, а по вторым входам - управляемые потенциалами на прямых выходах триггеров 16 , Поэтому на раэрядных выходах 9; будут сформированы коды чисел, которым соответствуют разрешенные элементы И 3 , т.е. попавших в границы заданного интервала.В случае, если среди анализируемых чисел не окажется ни одного числа, попадающего в границы заданного интервала значений, после обнаружения числа А (с порядковым номером и+2) начнется автоматический процесс поиска и последующего обнуления очередных максимальных чисел, который будет продолжаться до тех пор, пока не окажутся замещенными на нуль все (и+2) входных числа. Нулевые потенциалы на всех выходных информационных и адресных выходах устройства будут свидетельствовать об этом факте.Формула изобретенияУстройство для выделения максимального числа, содержащее ш узлов анализа (ш - число разрядов аналиэируемых двоичных чисел) и блок управления, каждый узел анализа содержит гф 2 элемснтов И первой группы (и - число анализируемых чисел), п+2 элементов ИЛИ группы, многовходовый элемент ИЛИ и элемент НЕ, х-й узел анализа (1 = 2ш) содержит дополнительно и+2 элементов И второй группы, блок управления содержит и э.:=ментов И анализа, и+2 ВБ-триггеров первой группы, элемент И, элемент ИЗГ и элемент задержки, причем в каждом узле, анализа первый вход Е-го элемента И первой группы= 1,2, ,и) является входом 3-го разряда К-го анализируемого числа устройства (1 = 12ш), первые входы (и 1)-го и (и+2)-го элементов И первой группы являются входами 1 = х разрядов соответственно верхней и ыжней границ устройства, второй вход 1-го элемента И первой группы каждого узла анализа соединен с инверсным выходом Е-го КБ-триггер первой группы блока управления, вторые входы (и+1)-х элементов И первых групп всех узлов анализа объединены, и соединены с первым входом элемента ИЛИ блока управления, вторые входы (и+2)-х элементов И первых групп всех узлов анализа подключены к инверсному выходу (и+2)-го КБ-триггера первой группы и первому входу элемента И, второйвход которого соединен с прямым вы - ходом (и+)-го КЯ-триггера первой .группы, в каждом узле анализа выход р-го элемента И первой группы (р 1,2,и+2) подключен к первому входу р-го элемента ИЛИ группы и р-му входу многовходового элемента ИЛИ, выход которого является соответствующим выЫодом максимального числа уст 10 ройства и подключен к входу элемента НЕ, в первом узле анализа выход элемента НЕ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ группы, в т-м узле анализа выход элемента НЕ подключен к первым входам элементов И второй группы, выход р-го элемента И второй группы соединен с вторым входом р-го элемента ИЛИ группы, выход р-го элемента ИЛИ группы (д)-го узла анали 20 за подключен к третьему входу р-го элемента И первой группы и второму входу р-го элемента И второй группы 1-го узла анализа, выход Е-го элемента ИЛИ группы ш-го узла анализа 2 д является Е-м адресным выходом макси-. мального числа устройства и соединен с первым входом 1-го элемента И анализа, выход которого соединен с входом установки в " 1" Е-го триггера30 первой группы, вход сброса устройства подключен к входам установки в "О" всех КЯ-триггеров первой группы, прямой выход (и+2)-го КЯ-триггерапервой группы соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами всех элементов И анализа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем режекции анализируемых чисел в40 заданном интервале, в каждый блок анализа введена дополнительная группа из и элементов И, а в блок управления введены второй элемент задержки, и,дополнительных элементов И, и дополнительных элементов ИЛИ и и КЯ-триггеров второй группы, причем выходЕ-го элемента ИЛИ группы ш-го узлаанализа соединенс первым входом Е-годополнительного элемента И в блоке управления, выход которого соединен свходом установки в "1" Е-го КЯ-триггера второй группы, инверсный выход которого соединен с третьим входом 1 с-гоэлемента И анализа и первым входом1-го дополнительного элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом к-го элемента И первой группыпервого узла анализа и четвертым входом Е-го элемента И первой группы1-го узла анализа, в каждом узле ана.лиза первый вход Е-го элемента И дополнительной группы является входом1-го разряда Е-го анализируемогочисла устройства, а выход - выходом1-го разряда Е-го режектируемого числа устройства, прямой выход Е-го ВЯтриггера второй группы соединен с вторыми входами К-х элементов И дополнительных групп всех узлов анализаи является выходом адреса режектируемого числа устройства, инверсныйвыход (и+1)-го ВЯ-триггера первойгруппы соединен с вторыми входами(и+1)-х элементов И первых групп всехузлов анализа, выходы (и+1)-го и(и+2)-го элементов ИЛИ группы ш-гоузла анализа через элементы задержкиподключены к входам установки в "1"соответственно (и+1)-го и (и+2)-гоКЯ-триггеров первой группы, прямойвыход которого подключен к вторымвходам дополнительных элементов ИЛИ,выход элемента И соединен с вторымивходами дополнительных элементов И.15151 59 Составитель Е, ИвТехред Л.Олийнык ов орректор Т. Мал актор иткин опнисно КНТ СССР о изобретениям и открытиям пр35, Раущская наб д. 4/5 митеква Производственно-издательский комбинат Пат Заказ 6277/46 Тираж ВНИИПИ Государственного ко 113035, Мос