Устройство для сравнения чисел

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетелМ 1156061, кл. 0 06 Р 7/Авторское свидетелВ 1361541, кл, б 06 Е 7О ДЛЯ С технике и может быть использовано в различных логических, управляющих, программных,вычислительных и других устройствах. Устройство позволяет получать результат сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах, В устройстве предусматривается предварительное преобразование входных единично-позиционных кодов сравниваемых чисел в единично-нормальные коды и их дальнейшее параллельное поразрядное сравнение, Устройство содержит элементыИ 1, 6, регистры 2 и 3, ячейки сравнения 4, многовходовый элемент ИЛИ 5, 3 ил,15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике, измерительной технике и может быть использовано в различных логических, управляющих, программных, вычислительных, измерительных и других устройствах,Известно устройство для сравнения чисел (авт.св. М 842791, БИ М 24, 1981), содержащее элементы И - НЕ, ИЛИ - НЕ, НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггеры, причем первый информационный вход устройства соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и через первый элемент НЕ - с первым входом второго элемента И - НЕ, а выходы третьего и пятого элементов И - НЕ соединены с информационными входами триггеров.Недостатками данного устройства являются узкая область применения вследствие возможности сравнения чисел, представленных только в двоичных кодах, низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером выполнения операции сравнения.Известно устройство для сравнения двоичных чисел (авт,св. М 1156061, БИ М 18, 1985), содержащее три элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, триггеры и элемент запрета, информационный вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, управляющий вход соединен с выходом элемента ИЛИ - НЕ, а выход подключен к первым входам второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которых соединены с прямыми выходами первого и второготриггеров, а выходы являются выходами неравенства устройства,К недостаткам данного устройства относятся ограниченная область применения вследствие сравнения чисел, представленных только в двоичных кодах, низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером выполнения операции сравнения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сравнения чисел (авт.св. М 1361541, БИ М 47, 1987), содержащее два сдвиговых регистра, ячейки сравнения чисел, блок сравнения чисел, причем вход синхронизации устройства подключен к входам управления сдвигом сдвиговых регистров, выходы 1-х разрядов которых, где = 1, 2,1 (К - разрядность десятичных чисел), соединены соответственно с первым и вторым входами сравниваемых разрядов -й ячейки сравнения, блок сравнения чисел содержит две группы по ( - 1) элементов И, элемент ИЛИ и три триггера, ячейка сравнения содержит элемент неравноэначности, два элемента И, два триггера и элемент ИЛИ-НЕ.Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером выполнения операции сравнения, ограниченная область применения вследствие возможности сравнения чисел, представленных только в единично-нормальном коде,Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение области применения устройства за счет обеспечения сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном, так и в единично позиционном кодах,Поставленная цельдостигается тем, что в устройство для сравнения чисел, содержащее два регистра и ячейки сравнения, причем выходы 1-х разрядов регистров соединены соответственно с первым и вторым входами сравниваемых разрядов -й ячейки сравнения,= 1,2К где 1 - разрядность сравниваемых чисел, введены два элемента И и многовходовый элемент ИЛИ, к входам которого подключены выходы ячеек сравнения, входы разрешения сравнения которых обьединены и подключены к выходу первого элемента И, входы которого соединены с выходами первых разрядов соответственно первого и второго регистров, первые информационные входы разрядов первого и второго регистров являются входами соответственно первого и второго сравниваемых чисел, входы записи разрядов обоих регистров обьединены и подключены к входу управления режимом устройства, выход )-го разряда каждого регистра =1,2 К) соединен с вторым информационным входом ) - 1)-го разряда этого регистра, входы сброса всех разрядов обоих регистров подключены к входу сброса устройства, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к второмувходу второго элемента И, первый вход которого является входом разрешения выдачи результата сравнения, а выход - выходом устройства, Каждая ячейка сравнения содержит элемент И с инверсным входом, прямой вход которого является первым входом ячейки сравнения, а инверсный - вторым входомячейки сравнения, и элемент И, первый входкоторого подключен к выходу элемента И с инверсным входом, второй вход является входом разрешения сравнения, а выход - выходом ячейки сравнения. Каждый разряд первого и второго регистров состоит из элемента ИЛИ, элемента И и КЯ-триггера, причем первый вход элемента ИЛИ являетсяпервым информационным входом данного разряда регистра, а второй вход соединен с5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выходом элемента И, первый вход которого является входом записи, а второй - вторым информационным входом данного разряда регистра. Выход элемента ИЛИ подключен к 3-входу ЙЯ-триггера, прямой выход которого является выходом, а В-вход - входом сброса данного разряда регистра,Сравнение чисел, выполняемое данным устройством, заключается в представлении первого и второго входных чисел, заданных в единично-нормальном или единично-позиционном кодах, в единично-нормальном коде в первом и втором регистрах соответственно и затем в параллельном, поразрядном сравнении их значений в ячейках сравнения.На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - функциональная схема ячейки сравнения; на фиг.З - функциональная схема разряда регистра,Устройство для сравнения чисел (фиг,1) содержит первый элемент И 1, первый 2 и второй 3 регистры, ячейки сравнения 41 -4, многовходовый элемент ИЛИ 5, второй элемент И 6. Первый 2 и второй 3 регистры состоят соответственно из разрядов 7-7 к и 81 - 8. Устройство имеет вход управления режимом устройства 9, вход разрешения выдачи результата 10, выход результата сравнения 11, входы разрядов первого числа 121-12 ь входы разрядов второго числа 131-13 к, На схеме также указаны вход записи 14 и второй информационный вход 15 разрядов 71-7, 81 - 8 регистров 2 и 3, первый вход 16, второй вход 17 и вход разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 41-4, вход сброса устройства 19, Выход первого элемента И 1 подключен к входам разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 41-4 ь, выходы которых подключены к соответствующим входам многовходового элемента ИЛИ 5. Выход последнего соединен с вторым входом второго элемента И 6, первый вход которого подключен к входу разрешения выдачи результата сравнения 10, а выход - к выходу результата 11, Первые информационные входы разрядов 7 г 7 к регистра 2 и разрядов 8 - 8 регистра 3 подключены к входам 12 - 12 первого и входам 131-13 к второго сравниваемых чисел соответственно, Входы записи 14 разрядов 71 - 7 ь 81 - 8 к регистров 2, 3 соединены с входом управления режимом устройства 9. Выходы разрядов 71 - 7 регистра 2 соединены с первыми входами 16 соответствующих ячеек сравнения 4 - 4, а выходы разрядов 81-8 регистра 3 соединены с вторыми входами 17 ячеек 41 - 4 ь Выход каждого )-го из разрядов 72-7 регистра 2 и разрядов 82 - 8 регистра 3 соединен с вторым информационным входом 15 -1)- го разряда данного регистра, Входы сброса разрядов 7 - 7 к 81-8 регистров 2, 3 подклю чены к входу сброса устройства 19. Выход первых разрядов 7 и 81 регистров 2 и, соединены соответственно с первым и вто рым входами первого элемента И 1.Ячейка сравнения, функциональная схе ма которой показана на фиг.2, содержи элемент И 20 с инверсным входом и элемен И 21, Прямой вход элемента И 20 являетс входом 16 (фиг.1), а инверсный - входом 1 ячейки сравнения. Выход элемента И 20 соединен с первым входом элемента И 21,второй вход которого является входом разрешения сравнения 18 (фиг.1), а выход - выходом ячейки сравнения,Разряд регистра, функциональная схема которого представлена на фиг,З, состоит из элемента ИЛИ 22, элемента И 23 и ВЯ- триггера 24, Я-вход которого является входом сброса, а прямой выход - выходом данного разряда, Я-вход триггера 24 соединен с выходом элемента ИЛИ 22, первый вход которого является первым информационным входом данного разряда регистра, а второй вход соединен с выходом элемента И 23, Первый вход элемента И 23 является входом записи 14 (фиг.1), а второй - вторым информационным входом 15 данного разряда.Устройство работает следующим образом,Сравниваемые числа поступают на входы 12 - 12 разрядов 71 - 7 регистра 2 и входы 13 - 13 разрядов 81 - 8 регистра 3 соответственно. Перед началом работы триггеры 24 (фиг.З) разрядов 71-7, 8 г 8 регистров 2 и 3 устанавливаются в нулевое состояние по сигналу на входе сброса 19. В зависимости от того, в каком коде представлены входные числа, единично-нормальном или единично-позиционном, на вход управления режимом устройства 9 подается соответственно нулевой или единичный сигнал.В случае, если сравниваемые числа А и В заданы в единично-нормальных кодах, сигналы значений их разрядорв аь Ь;, проходя через элементы ИЛИ 22 (фиг.З) разрядов 7, 8 регистров 2, 3, устанавливают триггеры 24 данных разрядов в состояния, определя( емые значениями аь Ь; таким образом, едйнично-нормальные коды чисел А и В записываются в регистры 2 и 3 соответственно. При этом первые разряды 71 и 81 регистров 2 и 3 будут содержать единичные значения (первому разряду входного кода присваивается вес "0"), данные единичные сигналы с выходов разрядов 71. 8 регистров5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2, 3 поступят на входы первого элемента И 1, с выхода которого единичный сигнал следует на входы разрешения сравнения 18 ячеек 4-4 к, разрешая таким образом их работу,На первый 16 и второй 17 входы ячеек сравнения 41-4 с выходов регистров 2, 3 поступают значения единично-нормальных кодов чисел А и В, причем на прямой вход элемента И 20 (фиг.2) ячейки сравнения 4; поступает значение аь а на инверсный вход - значение - ЬьЕсли сравниваемые числа таковы, что АВ, то для их единично-нормальных кодов существует по крайней мере один разряд 1, такой, что а = 1, Ь( = О. При этом в ячейке 4 на выходе элемента И 20 фиг,2) появится единичный сигнал, поступающий на первый вход элемента И 21, на втором входе которого присутствует единичный сигнал с входа разрешения сравнения 18 данной ячейки; таким образом, на выходе элемента И 21, а значит, и на выходе ячейки 4 появляется единичный сигнал, который, проходя через многовходовый элемент ИЛИ 5, поступает на второй вход элемента И 6 и, в случае присутствия на его первом входе единичного сигнала с входа разрешения выдачи результата 10, следует на выход элемента И 6, являющийся выходом устройства 11, свидетельствуя о том, что АВ,В противном случае, если АВ, ни для одного из разрядов единично-нормальных кодов этих чисел не выполняется условие а = 1, Ь = О, поэтому на выходах всей ячеек сравнения 41 - 4 будут присутствовать нулевые сигналы; следовательно, нулевой сигнал присутствует на выходе 11 устройства, свидетельствуя о том, что А В.Пусть входные числа А и В заданы в единичном-позиционных кодах, При этом на вход управления режимом устройства 9 подается единичный сигнал, Единично-позиционные коды чисел А и В поступают в регистры 2 и 3 соответственно, На входах записи 14 разрядовв 71-7 ь 81-8 регистров 2 присутствуют единичные сигналы с входа управления режимом устройства 9, на вторые информационные входы 15 разрядов 71 - 7(к), 81 - 8 р) поступают сигналы с выхода следующего за данным разряда регистра, т.е. на первом входе элемента И 23 (Фц,З) 1-го разряда регистров 2, 3 присутствует единичный сигнал, на втором входе - сигнал с прямого выхода триггера 24 последующего, (г 1)-го, разряда регистра, Если в (+1)-м разряде записана единица, то на выходе элемента И 23 -го разряда появится единичный сигнал, который, пройдя через элемент ИЛИ 22, устанавливает триггер 24 в единичное состояние, вследствие чего в 1-м разряде записывается единица. Если же (1+1)-й разряд содержит нулевое значение, то содержимое разрядаостается без изменения. Тем самым достигается перезапись содержимого регистров 2, 3 таким образом, что числа А и В оказываются представленными в них единично-нормальном коде. Процесс перезаписи закончится, когда младшие разряды чисел А и В примут единичные значения, т,е. когда в разрядах 7 и 81 регистров 2, 3 будут записаны единицы, С выходов данных разрядов единичные сигналы поступят соответственно на первый и второй входы элемента И 1, и на его выходе появится единичный сигнал, который, поступая на входы разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 4 - 4 к, разрешает тем самым их работу. Процесс сравнения единично-нормальных кодов чисел А и В будет происходить аналогично рассмотренному выше,Для наглядности может быть рассмотрен пример сравнения двух десятичных чисел А = 7, В = 4, представленных в единично-позиционном коде, Эти коды поступят в регистры 2, 3, и вначале их содержимое имеет следующий вид;Регистр 2: 000000 010 ОРегистрЗ; 0000100000(первому разряду присвоен вес "0", в данном случае разрядность кода к = 10),В результате перезаписи чисел А и В в регистрах 2, 3 из единично-позиционного в единично-нормальный код путем распространения единицы из восьмого разряда регистра 2 и пятого разряда регистра 3 в младшие разряды данных регистров их содержимое примет вид:Регистр 2: 1111111100РегистрЗ: 1111100000Единичные сигналы с выходов первых разрядов регистров 2, 3 поступят на входы элемента И 1, с выхода которого единичный сигнал поступит на входы разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 4 - 4 о и разрешит их работу. При этом для ячеек 4 б, 47, 48 выполнится условие а 1 = 1, Ь = О, на их выходах появятся единичные сигналы, которые поступят на шестой, седьмой и восьмой входы многовходового элемента ИЛИ 5, в результате чего единичный сигнал с его выхода поступит на второй вход элемента И 6 и, при наличии единичного сигнала с входа разрешения выдачи результата на его первом входе, на выходе элемента И 6 появится единичный сигнал, свидетельствующий о том, что АВ.В предлагаемом устройстве сравнение чисел производится одновременно по всем разрядам; таким образом, параллельное выполнение операции сравнения повышает его быстродействие. Входные числа могут быть представлены как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном коде, так как регистры данного устройства обладают способностью преобразования единично-позиционного кода числа в единично-нормальный, что расширяет область применения устройства для сравнения чисел.Формула изобретения Устройство для сравнения чисел, содержащее два регистра и ячейки сравнения, выходы 1-х разрядов регистров соединены соответственно с первым и вторым входами сравниваемых разрядов 1-й ячейки сравнения, 1=1,2К где 1 - разрядность сравниваемых чисел, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения за счет обеспечения сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах, в него введены два элемента И, многовходовый элемент ИЛИ, к входам которого подключены выходы ячеек сравнения, входы разрешения сравнения 5 которых объединены и подключены к выходу первого элемента И, входы которого соединены с выходами первых разрядов соответственно первого и второго регистров, первые информационные входы разря дов первого и второго регистров являютсявходами соответственно первого и второго сравниваемых чисел, входы записи разрядов обоих регистров объединены и подключены к входу управления режимом 15 устройства, выход)-го разряда каждого регистра )=2,1) соединен с вторым информационным входом- 1)-го разряда этого регистра, входы сброса всех разрядов обоих регистров подключены к входу сброса 20 устройства, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И, первый вход которого является входом разрешения выдачи результата сравнения, а выход - выходом 25 устройства,1764049 г Рл Составитель О,Голованьедактор Г,Бельская Техред М,Моргентал Корректор М.Демчи водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 345 ВНИИ Тираж Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ракс)Оу лебу, гЯЙ 7 Подписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб., 4/5