Устройство для сравнения двух п-разрядных чисел

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфветсиизСфцианистичесиикРеспублик(23) Приоритет -3 Ъвударатвеииый комитет СССР аа данаи изобретений в открытийОпубликовано 15.09.81. Бюллетень М 34Дата опубликОвания описа ия 15.09.81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВУХ 1-РАЗРЯДНЫХ ЧИСЕЛ 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства сравнения чисел для выявления большего, равного или меньшего числа.Известно устройство для сравнения ф чисел, которое состоит иэ однотипных модулей сравнения двух разрядов, причем выход модуля сравнения 1"х разрядов чисел является входом модуля сравнения (1-) разрядов. При выявлении тф неравенства старших разрядов результат неравенства транслируется нв выход устройства сравнения ( ).Однако это устройство обладает низ" ким быстродействием вследствие того, что при сравнении и-разрядных чисел А и В устройства сравнения содержит и последовательно соединенных моду" лей сравнения одноразрядных чисел а и Ь от 1 ф и до 1 1.20Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сравнения двух и-разрядных чисел, содержащее в 5-раз 2ряцных сумматоров, где в Е (1 тЫ, 1 ближайшее большее целое число, элемент . И-.НЕ, причем входная шина прямого эначе; ния каждого 1-го разряда первого числа, где 11, 2,п соединена с 1-ым для+ 5, (1-р 5)-ым для 1; 5 входом р-го сумматора, где рЕ (4 В), вход" ная шина инверсного значения каждого 1-го разряда второго числа подключена к ( + 5)-ому для 15, 11 - (Р + )5" ому для 1 7 5 входу Р-го сумматора, выходы суммы первого сумматора соединены со входами элемента И-НЕ 2.Недостатком этого устройства явля" ется низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения двух и-разрядных чисел, содержащее ш 5-разрядных сумматоров, где еЕ (ИЫ, Е - ближайшее большее целое число, элемент И-НЕ причем входная шина прямого значения каждого 1-го разряда первого чис(ф)входная шина инверсного значения каждого 1-го разряда второго чис 5 ла устройства подключена к (1 + 5) "ому для 15, .1 - (Р + 1) 5 -ому для 1 У 5 входу Р-го суммат ор а, выходы р аз рядов суммы первого сумматора соединены со входамн элемента И-НЕ и тем, что введе.9 ны К узлов анализа, где К - "Е (Иф,5) + 1, причем выходы разрядов суммы каждого 1-го сумматора, где= 2,4 (е), соединены со входами равенства первой группы 3/2-го узла анализа, вы ход переноса кажцого )-го сумматора-, подключен к первому информационному входу /2-го узла анализа, выходы разрядов суммы каждого 1-го сумматора,игде ,с= 1, 3. ш, соединены со входамц равенства второй группы 8 + 1/2- го узла анализа, выход переноса каждого Г-го сумматора подключен ко второму информационному входу 3 + 1/2-го узла анализа, первый и второй выходы каждого 1-го узла анализа соединены с первым и вторым входами переносов соответственно (1 + 1) узла анализа, выход элемента И-НЕ подключен к первому входу переносов первого узлаЗО анализа, выход переноса первого сумматора соединен со вторым входом пе" реносов первого узла анализа, и тем, что в нем каждый узел анализа сод"ржит элементы И-НЕ, И, НЕ, ИЛИ, причем первый и второй информационные входы узла соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам соответственно первого элемента ИЛИ, первая и вто О рая группы входов равенства узла соединены со входами первого и второго элементов И-НЕ соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам соответственно второго элемен та ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом узла анализа, первый вход переносов узла подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ " ко вторым входам пер вого и второго элементов И, второй вход переносов узла соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму выходу узла, выход первого элемента И-НЕ ячерез второй элемент НЕ соединен с третьим входом второго элемента И. 0На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - функциональная схема узла анализа для случая использования 4-х разрядных сумматоров,Устройство содержит а 5-разрядных сумматоров 1, 1 ,1 где е ф б (ИВ), и - число разрядов в сравниваемых числах, б - ближайшее большее це" лое число. Элемент И-НЕ 2, К узлов анализа 3 3,3, где К " Е (И 25- 1,5) + 1. Кажльй узел анализа 3 содержит элемент И-НЕ 4, 5, элемент И б, 7, элемент ИЛИ 8, 9, элемент НЕ О 1 аУстройство работает следующим образом.и-разрядов сравниваемых чисел разбивают на группы по Б разрядов. В процессе сравнения двух чисел происходит суммирование в группахразрядов одного числа и соответствующих инверсных 5 разрядов другого числа на 5-разряд" ном сумматоре. Для всех возможных со" отношений разрядов сравниваемых чисел в группе значения шин суммы и переноса 5-разрядного сумматора следующиеАЪВ Р 1 Ж 2 - 1;А В Р О Я =2 - 1;АсВ Р фОс 2 - 1;9 110 Р щ О,Зс 15(й ф 4).Соотношение АВ однозначно определяется единичным потенциалом на выходной шине переноса сумматора.Соотношение А = В и А С В расшифровываются анализом значений выходов суммы. Для этого шины суммы подключаютсяк входам схем И-НЕ 1 и И-НЕ 2, И"НЕ 3, входящих в состав модуля перехода (ИП) (иг, 2) .20 Соотношение раэ- Сооткоше- Сооткошерядов в группе ние шины ние выхопереноса да И-НЕ АЪВ А=В АВ 0 5 864Наличие логического нуля ка шинах суммы сумматора(Е с 2 - 1 ) при отсутстяни переноса однозначно определяет соотношение чисел А .В. Таким образом, появление логической единицы на выходе схемы И-НБ, подключенной к шинам сум.мы, при отсутствии перекоса определя- ет соотношение А СВ.Наличие логической единицы на всех 1 шинах суммы сумматора(32 - 1) од О ноэначно определяет. соотношение чисел А = В, при этом ка выходеэлеиента И-НЕ, подключенного к шинам суимы, логический нуль.Соотношение шины переноса сумматора и выходкой шины элемента И-НЕ при различных соотношениях сравнивае-, мых чисел в группе следующие (см.таблицу). Состояние шин переноса сумматоров групп н выходов соответствующих схем И-НЕ анализируются МП, причем, если суиматором старшей группы разрядов сравниваемых чисел определяется неравенство, то результат сравнения трап- Зз слируется на выход устройства сравнения.Иодуль перехода (фиг. 2) содержит управляющие входы 6 и , две груп-, пы информационных входов К- Кр К 40 и управляющие выходыи Ц , На управляющие входы 61 и 3 ИП 7, 10 поступает информация о результате сравнения разрядов чисел в предыдущих старших группах. При этом, если в пре" 4 з дыдущих группах определеко неравенство разрядов, то информация о неравенстве транслируется на управляющке выходы Я и В ИП,Если на управляющие входы поступает информация о равенстве раэ рядов в предыдущих старших группам, то ИП анализирует информацию о результате сравнения других разрядов чисел, определяемых сумматорами, выходы которых подключены к группам ин" Формационных входов. Управляющий вход 6 ИП 4 через элемент И-НЕ 2 подключен к выходным ши 280 6нам суммы, а управляющий вход- кшине переноса сумматора 1 старшейгруппы разрядов срачниваемых числа.К управляющим входам 8 н 6 подключены сумматор старшей группы раэрядовсравниваемых чисел 80-аз и Ь 0 К сумматору младшей груйпы подключены разряды а -0. иБ -ЬПри определении неравенства в старшей группе разрядов на выходе элемента И"НЕ 1 появляется единица. Логический нуль на выходе иквертора НЕза" крывает схемы Ии И 2, к которым подключены выходные шины переноса сумматоров остальных групп разрядов. На управляющие выходы ИИ через элементы ИЛИи ИЛИ 2 транслируется признак неравенства, определенный сумматором старшей группы разрядов сравниваемых чисел. При равенстве разрядов в старшей группе ка выходе элемента И-НЕ 1 логический нуль. Логическая единица иа выходе инвертора НЕоткрывает элементы Ии И 2, При этом в случае неравенства в средней группе разрядов ка выходе ".хемы И-НЕ 2 - логическая единица, Логический нуль ка выходе схемы ИЕ 2 закрывает схему И 2. На управляющие выходы МП через элементы ИЛИи ВО 2 транслируется признак неравенства, определяющий сумматоры средней группы сравниваемых чисел. При равенстве разрядов в средней группе иа выходе элемента И-НЕ 2 логический нуль. При равенстве разрядов старшей и средней групп логические единицы на выходах инверторов НЕн НЕ 2 открывают элемент И 2. На управляющие выходы ИП транслируется результат сравнения, определяемый сумматорои младшей группы разрядов сравниваемых чисел .Шины 1 и 1, дают следующую информацию о соотношениях сравниваемых чиселАэВ б 6А В 6 О; 6 т О; А В Ц О; 6 1.Две шины могут нести информацию о четырех состояниях, в нашем случае с помощью двух шин выдается информация о трех состояниях. В материалах заявки схема позиционного разделения результатов сравнения не показана: притязания заявителя ка кее не распространяются, и к существу предложения она отношения не имеет, так как выдача информации по двум шинам является с точки зрения обработки результатов сравнекня.Формула изобретения 8642Предложенное устройство сравнения многоразрядных чисел обладает большим быстродействием по сравнению с прото" типом, Кроме того, предложенное уст- ройство не имеет ограничений по количеству разрядов сравниваемых чисел причем при увеличении числа разрядов повышение быстродействия (количество сравниваемых разрядов за единицу времени) возрастает, Это позволяет осо" 1 О бенно эффективно использовать такое устройство в больших вычислительных системах, и комплексах, оперируемых многоразрядными числами. 1. Устройство для сравнения двух и-разрядных чисел, содержащее ш 5-разрядных сумматоров, где ш = Е (И 5), Е - ближайшее целое число, элемент И-НЕ, причем входная шина прямого значения каждого 1-го разряда первого числа устройства, где 1 = 1, 2,п, соединена с 1-ым для 15, (1-р 5)-ым для 15 входом р-го сумматора, где р : Е (1 Ь), входная шина инверсного значения каждого 1-го разряда второго числа устройства подкпючена к (14 + ) -ому для 1 % , 11 -(Р + 1 ) Ь -ому для 1 7 5 входу Р-го сумматора, выходы разрядов суммы первого сумматорг соединены со входами элемента И-НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с5 целью повышения быстродействия в него введены К узлов анализа, где К = Е (1125 в 1,5) + 1, причем выходы разрядов суммы каждого 1-го сумматора, гдещ 2, 11,(в), соединены со входами равенства первой группы )/2-го уз" ла анализа, выход переноса каждого )-го сумматора подключен к первому информационному входу /2-го узла анализа, выходы разрядов суммы каждого Х-го сумматора, где 3 д 1, 3, л, соединены со входами равенства второй группы Г + 1/2-го узла анализа, выход 80 8переноса каждого 8-го сумматора подключен ко второму информационному входу Г + 1/2-го узла анализа, первый и второй выходыкаждого 1-го узла анализа соединены с первым и вторым входами переносов соответственно (1 + 1) узла анализа, выход эл .мента И-НЕ подключен к первому входу переносов первого узла анализа, выход переноса первого сумматора соединен со вторым входом переносов первого узла анализа,2. Устройство по и, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в нем каждый узел анализа содержит элементы И-НЕ, И, НЕ, ИЛИ, причем первый и второй информационные входы узла соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам соответственно первого элемента ИЛИ, первая и вторая группы входов равенства узла соеди" иены со входами первого и второго лементов И-НЕ соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам соответственно второго элемента ИЛИ, выход которого сое" динен с первым выходом узла анализа, первый вход переносов узла подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ - ко вторым входам первого и второго элементов И, второй вход переносов узла соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого подкпючеи ко второму выходу узла, выход первого элемента И-НЕ через второй элемент НЕ соединен с третьим входом второго элемента И. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 4783 О 2, л. О О 6 Г ОО 4, 1972.2. Дроздов Е, А. и др. Основы вы"числительной техники, И., Военноеиздательство МО СССР, с. 318, рис. 160Составитель В. БелкиТехред З,фанта р И. Хом Шароши орректо акаэ 7793 33 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 748НИИПИ Государственн по делам изобрете5, Москва, Ж, Ра Подписноео комитета СССРй и открытийская иаб., д, 4