Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 879591 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 031279 (21) 2849010/18-21 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет.Опубликоваио 0711,81. Бюллетень ИЯ 41Дата опубликования описания 07,11815 М Кз 6 06 Р 1)/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА СРЕДНЕГО ПО ВЕЛИЧИНЕ ДВОИЧНОГО ЧИСЛА Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при создании систем повышенной надежности и аппаратуры связиИзвестно устройство для выбора среднего по величине двоичного числа из поступающих на входы последовательных кодов, содержащее мажоритарный элемент, триггеры и элементы И, ИЛИ и ийверторы, при этом между каждым входом устро.яства и каждым соответствующим входом мажоритарного элемента подключена схема ИЛИ, выход которой соединен со входом мажоритарного эле мента, а один из ее входов подключен к единичному выходу триггера выдачи единиц 1.Недостатком этого устройства является низкая надежность работы при оп ределенном сочетании единичных потенциалов в старших разрядах кодов, по" ступающих на входы устройства.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для выбора среднего по величине числа, содержащее элемент ИЛИ, выход которого соединен. со входом мажоритарного элемента, элемент И выдачи числа, трйггер анализа нулей, триг гер анализа единиц, элемент И анализа нулей, инвертор входных сигналов,элемент И анализа единиц, инверторвыходных сигналов, элемент И прямогокода, элемент И обратного кода, элемент ИЛИ выдачи нулей, элемент ИЛИвыдачи единиц, элемент И анализа нулей обратного кода, элемент И анализа единиц обратного кода, инверторвходных сигналов обратного кода, инвертор выходных сигналов обратного кода,инвертор числа, шину прямого кода,шину обратного кода, элемент ИЛИчисла 2 Недостатки этого устройства - громоздкость и низкая надежность работы при определенном сочетании единиц в старших разрядах кодов, поступающих на входы.Целью изобретения является повышение,надежности работы устройства путем его упрощения.Поставленная цель достигается тем, что в устройствО для выбора среднего по величине двоичного числа, содержащее к инверторов входных сигналов, выходы каждого,из которых подключены к первому входу соответствующего элемента И анализа нулей, и элементов И879591 Значение разрядовкода в шинах 380 1 39.0 1 40 0 1 Исключаемыйпри этом разрядкода С М М С Выходустройства 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 О 0 1 0 анализа единиц,элементе. ИЛИ числа,элементов И прямого кода, первые входы которых соответственно подключены ко входам соответствующих инверторов входных сигналов и соответствующим шинам прямого кода элемент ИЛИ,элементов И выделения5 числа, выход первого из которых подключен к первому входу элемента ИЛИ, дополнительно введены +3 триггеров, инвертор,дополнительных элемен-тов И анализа нулей, элемент И выделения числа, четыре элемента И, элемент. ИЛИ, логический элемент и и только н фф и пороговый элемент, при- . чем входы инверторов. входных сигналов соединены с первыми входами соот ветствующих элементов И анализа единиц, а выходы инверторов входных сигналов подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов И анализа нулей, выходы элементов 2 О И анализа нулей, выходы элементов И анализа единиц и выходы дополнительных элементов И анализа нулей соответственно подключены к первым, вторым и третьим входам соответствующих эле ментов ИЛИ числа, выходы которых соответственно подключены к первым входам и триггеров, выходы которых подключены ко вторым входам соответствующих элементов И прямого кода, выходы которых попарно подключены к ЗО первым и вторым входам соответствующих ь элементов И выделения числа, а также к в входам элемента фп и только и , порогового элемента и дополнительного элемента ИЛИ, выход З 5 которого подключен к первому входу.дополнительного элемента И выделения числа, к первым входам первого и второго дополнительных элементов И и к третьим входам элементов И выделения 4( числа, выходы и.-1 элементов И выделения числа и дополнительного элемента И выделения числа подключены к п входам элемента ИЛИ, выход порогового элемента подключен ко второму входу первого дополнительного элемента И, выход которого подключен к первому входу и +1-вого триггера, к первым входам третьего и четвертого дополнительных элементов И и через дополнительный инвертор - к вторым вхо- О В исходном состоянии после подачи сигнала на шину 41 начальной уста дам элементов И анализа нулей; выходэлементаи только и ф подключенко второму входу второго дополнительного элемента И, выход которого подключен к третьим входам элементов Ианализа нулей и к второму входу четвертого дополнительного элемента И,выход которого подключен ко вторымвходам элементов И анализа единиц ик первому входу и +2-го триггера,первый выход которого подключен квторому входу третьего дополнительного элемента И, а второй выход " ктретьему входу четвертого дополнительного элемента И; выход третьегодополнительного элемента И подключенк вторым входам дополнительных элементов И анализа нулей и к первомувходу и +3-го триггера, выход которого подключен к третьему входу третьего дополнительного элемента Иу выход и +1-вого триггера подключен ковторому входу дополнительного элемента И выделения числа, вторые входывсех триггеров соединены между собойи подключены к шине начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединенс выходной шиной устройства.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройствадля выбора среднего по величине двоичного числа для п =3; на фиг. 2временная диаграмма работы устройства.Устройство содержит инверторы 13 входных сигналов, дополнительныйинвертор 4, дополнительные элементы5-7 И анализа нулей, элементы 8-10 Ианализа единиц, элементы 11-13 Ианализа нулей, дополнительные элементы 14-17 И, дополнительный элемент 18 И выделения числа, элементы19-21 И прямого кода, элементы 22-24И выделения числа, триггеры 25-30,пороговый элемент 31, элемент П итолько н фф 32, (для случая п =3,использован элемент ф 3 и только 3 ф),дополнительный элемент 33 ИЛИ, элемент 34 ИЛИ, являющийся выходом уст-.ройства, элементы 35-37 ИЛИ числа,шины 38-40 прямого кода, шину 41 начальной установки.Устройство работает следующим образом (алгоритм работы приведен втаблице,0101101100101110 101000 новки на единичных выходах триггеров 25-27 Устанавливаются нулевые потенциалы, а на единичных выходах триггеров 28-30 с удержанием состояния " единичные потенциалы.Дальнейшую работу устройства рассмотрим на примере подачи на его входы произвольных сигналов. При подачена шины 38-40 прямых кодов старшихразрядов сравниваемых чисел, содер жащих.нули, на выходе устройства сохраняется нулевое состояние, При подаче на шины 38-40 следующих разрядовсравниваемых чисел, содержащих еди ницы, на выход устройства через элементы 19-21 И прямого кода, элементы 22,23,24 И и элемент 34 ИЛИ поступает единичный потенциал. При этом ниодин триггер не меняет своего состоя-.15 ния, так как не срабатывают элементы 20 нему Фронту входного сигнала. Переключение триггера 27 с удержанием состо-. яния подало разрешающий потенциал на вход элемента 18 И.В дальнейшем устройство будет реагировать только на сигналы по шинам 38, 40 прямых кодов.Появление единичных или нулевых потенциалов на этих шинах не меняет состояния триггеров устройства, а на его выходе соответственно повто ряется входной сигнал .Появление единичного сигнала только на одной из оставшихся шин прямых кодов, подключенных к элементам И выделения числа, например, на шине 38 31 и 13 и только 3 32.Далее на шины 38-40 прямых кодов может поступить комбинация сигналов в разрядах кодов 010 или 110.При комбинации сигналов в разрядах кодов 010 на выходе устройства сохраняется нулевой потенциал, так как при этом не срабатывают элементы 22-24 И, 25На выходах элементов 31 и ф 3 и только 31 32 появляются единичные потенциалы, которые, проходя через элементы 16 и 15 И соответственно, поступают на элемент 17 И, с выхода которого единичный потенциал поступает на триггер 26 и на элементы 8 - 10 И анализа единиц. При этом элемент 8 И срабатывает, и через элемент 36 ИЛИ числа на вход триггера 29 З 5 с удержанием состояния поступает единичный потенциал, по окончании которого этот триггер срабатывает, снимая разрешающий потенциал -е элемента И 20 прямого кода.Переключение триггера 29 с удер- ф жанием состояния исключает возможность дальнейшего прохождения по шине 39 прямого кода на входы элементов 22,23 И кода, содержащего в старшем разряде, но отношению к сравни ваемым кодам, единичный потенциал. Одновременно сигнал с выхода элемента 31 через элемент 16 И поступает на вход триггера 27 с.удержанием состояния, который срабатывает по зад прямого кода, приведет к появлениюсигнала на выходе элемента 31, который через элементы 16 и 14 поступитна триггер 25 и на входы элементов5-7 И анализа нулей,При этом элемент 7 И анализа нулейчерез элемент 37 ИЛИ числа пропускает на вход триггера 30 с удержаниемсостояния сигнал, по окончании которого триггер 30 срабатывает. Переключение триггера 30 исключает возможность дальнейшего прохождения навход элементов 23,24 И сигналов пошине 40 прямого кода.В дальнейшем на выход устройствабудет подключена через элемент 19 Ипрямого кода, дополнительный элемент33 ИЛИ, дополнительный элемент 18 Ии элемент 34 ИЛИ шина 38 прямого кода,Таким образом определяется шинапрямого кода, по которой поступаеткод среднего двоичного числа,При комбинации сигналов в разрядах сравниваемых кодов 110 на выходе устройства присутствует единичныйпотенциал. При этом с выхода элемента 32 3 и только Зф через элемент15 И на входы элементов 11-13 Ианализа нулей поступает разрешающийпотенциал, при котором срабатываетэлемент 13 И. Сигнал с выхода этогоэлемента через элемент 37 ИЛИ числапоступает на вход триггера 30 с удержанием состояния, по окончании которого триггер 30 срабатывает, исключая возможность дальнейшего прохождения сигналов по шине 40 прямых,кодов на входы элементов 23, 24 И.Таким образом, исключается число,содержащее в старшем разряде нулевой потенциал (младшее число).В дальнейшем устройство будет реагировать на сигналы по двум шинам38, 39, прямого кода.Одновременное появление на этихшинах единичных или нулевых сигналовне меняет состояния триггеров устройства, а на его выходе будет повторяться соответственно входной сигнал.Появление единичного сигнала только в одной из шин прямого кода, например, в шине 39, вызовет разрешающий сигнал на выходе элемента 17 И,который поступит на входы элементов8-10 И и на вход триггера 26, а также с выхода элемента 16 И на входтриггера 27, Сигнал разрешения с выхода элемента 17 И приведет к срабатыванию анализа 8 И анализа единиц,свыхода которого на вход триггера 29с удержанием состояния поступает сигнал.По окончании единичного сигналав шине 39 прямого кода опрокидывается триггер 29 с удержанием состояния,исключая возможность прохождения сигналов по шине 39 прямого кода, покоторой поступает .старшее нз сравниваемых чисел, на входы элементов 22, 87959123 И, Переключение триггера 27 вызывает подключение через элемент 34 ИЛИ дополнительного элемента 18 И к .выходу устройства, с помощью которого шина 38 прямого кода; по которой поступает среднее двоичное число, под-ключается к выходу устройства.На фиг. 2 изображены временные диаграммы работы устройства, где мо" мент времени,11 соответствует тому; когда на входные шины устройства 38- 40 (что отображено во второй графе таблицы алгоритма работы устройства)поступают единичные потенциалы. На диаграмме показаны сигналы на выходах элементов 20,19,21,33 и выходе устройства (элемент 34 ИЛИ) .Момент времени 1 соответствует тому, когда на шину 39 поступает единичный потенциал (что соответствует наибольшему числу). При этом показаны сигналы на выходах элементов 2 О 31, 32,16,15, 9,36,20,33, инверторов 1, 4 3 триггера 27 и выходу устройства 34, а в таблице алгоритма работы указан исключаемый разряд (стар" шего числа)по шине 39. 25В момент времени 1 на шины 38, 40 поступают единичные потенциалы следующих разрядов сравниваемых чисел. До этого момента включительно невозможно определить среднее по величине число, так как на шины 38,40 поступают равные числа и на выходеустройства (34) эти числа полностьювоспроизводятся в момент их появления. На диаграмме показаны выходныесигналы элементов 4,24,32,16,19,21,3533, триггера 28,. инверторов 4, 2 ина выходе устройства (34) .В момент времени 1 на шину 38 поступает единичный сигнал, следовательно, по этой шине поступает среднее число. Устройство отключает шину 40, по которой поступает меньшеечисло. Это отражено в описании и алгоритме работы устройства, а на диаграмме показаны выходные сигналы элементов 31,32,16,19,21,18,14,25,6,34,7,27, триггеров 2530 инверторов 3,2,С момента времени у рассматривается ситуация, когда работа устрой-ства начиналась бы с комбинации 110 потенциалов на входных шинах 38,39, 40 соответственно. 1 огда устройство реагирует отключением шины 40, по которой поступает меньшее число. На диаграмме отображены выходные сигналы элементов 22,32,15,20,19,33,37, 13,34 инвертора 3.Далее, в момент времени ь, имеет место повторное появление сигналов на шинах 38,39. Шина, по которой по- о ступает среднее число, еще не определена. Числапоступающие, по шинам 38,39, равны между собой). На диаграмме отображены выходные сигналы элементов 22, 32,13 и 34,. 65 Момент времени 6 7 соответствует времени, когда на шину 39 поступает единичный потенциал и возникает возможность выделить шину, по которой поступает большее число. Эта шина 39, она отключается от устройства триггером 29. На диаграмме отображены сигналы на выходах элементов 4,31, 32,16,17,8; триггеров 26,29,27.Преимущества настоящего устройства заключаются в устранении аппаратурной избыточности известного устройства(2) и в повышении его надежно"ти, так как устройству не угрожают сбои при любом сочетании единиц в старших разрядах сравниваемых кодов.формула изобретенияУстройство для выбора среднего по величине двоичного числа, содержащееинверторов входных сигналов, выходы каждого из которых подключены к первому входу соответствующего элемента И анализа нулей, И элементов И анализа единиц,и элементов ИЛИ числа, н элементов И прямого кода, первые входы которых подключены ко входам соответствующих инверторов входных сигналов, и соответствующим шинам прямого кода, элемент ИЛИ,элементов И выделения числа, выход первого из которых подключен к первому входу элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его. работы, в него дополнительно введены и +3 триггеров, инвертор,дополнительных элементов И анализа нулей, элемент И выделения числа, четыре элемента И, элемент ИЛИ, логический элемент и и только о и пороговый элемент, входы инверторов входных сигналов соедине ны с первыми входами соответствующих элементов И анализа единиц, а выходы инверторов входных сигналов подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов И анализа нулей, выходы элементов И анализа нулей, выходы элементов И анализа единиц и выходы дополнительных элементов И анализа нулей соответственно подключены к первым, вторым и тертьим входам соответствующих элементов ИЛИ числа, выходы которых соответственно подключены к первым входам и триггеров, выходы которых подключены ко вторым входам соответствующих элементов И прямого кода, выходы которых попарно подключены к первым и вторым входам соответствующих п элементов И выделения числа, а также к и входам элементаЬ и только ь 1 порогового элемента и дополнительного элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу дополнительного элемента И выделения числа, к первым входам первого и второго дополнительных элементов И и к третьим входам элемен-тов И выделения числа, выходы и -1элементов И выделения числа и дополнительного элемента И выделения числа подключены квходам элементаИЛИ, выход порогового элемента подключен ко второму входу первого дополнительного элемента И, выход которого подключен к первому. входу+1 вого триггера, к первым входам третьего и четвертого дополнительных элементов И и через дополнительный инвертор - к вторым входам элементов Ианализа нулей, выход элемента фе итолько ю подключен ко второму входу второго дополнительного элементаИ, выход которого подключен к третьим 5входам элементов И анализа нулей ико второму входу четвертого дополни-.тельного элемента И, выход которогоподключен ко вторым входам элементовИ анализа единиц и к первому входу 20а+2-го триггера, первый выход которого подключен к второму входу третьего дополнительного элемента И, а второй выход - к третьему входу четвертого дополнительного элемента И; выход третьего дополнительного элемента И подключен к вторым входам дополнительных элементов И анализа нулсй и к первому входу и +3-его триггера, выход которого подключен к третьему входу третьего дополнительного элемента И, выход и+1-ного триггера подключен ко второму входу дополнительного элемента И выделения числа, вторые входы всех триггеров соединены между собой и подключены к шине начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединен с выходной шиной устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР Р 394790, кл. С 06 Г 11/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР Р 609994, кл. С 06 Г 11/00, 1977 (прототип).879591 7 37 г Составитель В. МулярТехред С.Мигунова Корректор М. Пож актор Т. Федотов Заказ 9722/20 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 748 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушсПодписное комитета СССР и открытий ая наб., д. 4/