Устройство для выбора числа, ближайшего к заданному

О П И С А Н И Е 732856ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублмк,325,66 (088. 8) Дата опубликования описания 05,05.80(72) Авторы изобретений К), Д, Полисский и В, Х, Цингауз Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ЧИСЛА,БЛИЖАЙШЕГО К ЗАДАННОМУИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и мо жет быть использовано в системах дискретного управления и ЭВМ при сравнении и анализе двоичных чисел.Известно устройство для выбора из множества чисел числа, ближайшего к недоеному 1, которое, кроме ретнстров чисел, содержит регистр для записи заданного числа, два регистра приема1 О чисел, схему определения положения заданного числа относительно двух других, записанных на данном этапе сравнения в регистрах приема, две схемы совпадения и линии задержки. Результат дости 15 гается путем выполненияцикла выбора из двух очередных чисел, числа,ближайшего к заданному. К недостаткам этого устройства относятся невысокое быстродействие и значительное количество оборудования.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство, содержашее г 1 кольцевых сдвигаюших регистров, регистр результата, иузлов коммутации, узел анализа, первыйи второй узлы переключения, причем прямой и инверсный выходу последнего разряда 1 -го кольцевого сдвигаюшего регистра подключены к первому и второмувходам 1 -го узла коммутации, третийвход каждого из которых подключены кинформационным входам устройства, четвертые входы узлов коммутации подключены к шине управления, первый выходпервого узла переключения соединен спятыми входами всех узлов коммутации,второй выход первого узла переключенияподключен к первому входу узла анализа,третий выход первого узла переключения соединен с первым входом второгоузла переключения, первый выход которогоподключен к шестому входу каждого узла коммутации, второй выход второго узла переключения соединен со вторым входом узла анализа и с пецвым входом первого узла переключения3 7328Описанное устройство имеет ограничен-. ные функциональные возможности. Результатом сравнения является выбор тОлькО одного из экстремальных чисел, при этом выбрать число, ближайшее к заданному, с помошью устройства невозможно, За исключением экстремальных чисел, остальные числа массива уничтожаются, что в цедом ряде практических случаев нежелательно или недопустимо. Зачастую до1 с туп к регистрам массива невозможен и результат сравнения требуется выводить в отдельный регистр, что в данном уст-. ройстве не предусмотрено.Цель изобретения - расширение функ ционадьных возможностей путем обеснечения сжатия информации.Поставленная пель достигается тем, что в предложенном устройстве первый выход каждого узла коммутации цод О ключен к соответствуюшему входу первой группы входов второго узда переключения, второй выход каждого узла коммутации соединен с соответствующим входом первой группы входов первого узда переключения, третий выход каждого уз-. ла коммутации подключен к соответствуюшему входу первои.группы входов узла анадиза, четвертый выход каждого уз:.- ла коьмутации соединен с,соответствую- -"О шим входом второй группы входов узла анализа, Второй вход первого узда перек. дючения подкдочен к шине управления, а его четвертый выход соединен с третьим входом узла анализа, первый выход которого подкдючен к третьему входу первого узла переключения и ко второму входу второго узла переключения. Трэтий вход второго узда переключения соединен с шиной управления, второй выход узла анализа подключен ко входу регистра результата, третий выход узла, анализа соединен с четвертым входом второго узда переключения, четвертый вы,ход узла анализа подключен к четвертому входу первого узла переключения пятый выход узла анализа соединен с седьмым входом каждого узда комму- тации.Каждый из узлов коммутации состоит из элементов И, ИЛИ, триггеров, причем первые входы первого и второго эде. ментов И подключены к первому входу узла, первые входы третьего и четвертого элементов И подключены ко второму входу узла. Первый вход первого триггера соединен с первым входом второго триггера и подключен к четвертому 4входу узда, второй вход первого триггера соединен с первым входом элемента ИДИ и подключен к тэетьему входу узда. Выход первого триггера соединен со вторыми входами первого и третьего эдементов И, Первый вход пятого элемента И подключен к пятому входу узда, второй вход пятого элемента И соединен с выходом второго элемента И, третий вход пятого элемента И подключен к первому входу шестого элемента И и соединен с седьмым входом узла. Второй вход ще:того элемента И подключен к выходу четвертого эдемента И, третий вход шестого элемента И соединен с шестым входом узла. Выходы пятого и шестого элементов И подключены ко второму и третьему в.ходам элемента ИЛИ соответственно, Выход элемента ИГИ соединен со вторым входом второго триггера, выход которого подключен ко вторим входам второго и четвертого элементов И. Выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов Б ссждинены с первым, третьим вторым и четвертым выходамл узда соответственно.Узел анализа состоит из элементов И, ИЛИ, НЕ, причем входы первого элемента ИЛИ подключены к первой группе входов узла, а его выход - к первым входам первого и второго элементов И и к четвертому выходу узла. Входы второго элемента ИЛИ соединены со второй группой входов узла, а его выход - со вторььи входами первого и второго элемен тов И, с первым входом третьего элемента И и с третьим выходом узла. Вы= ход второго эдемен.а И подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, к пятому выходу узла и черезеэлемент НЕ - ко второму входу третьего эдемента И и к первому выходу узда, Вторые входы четвертого и пятого элементов И соединены с первым и третьим входами узла соответственно, третий вход ,четвертого элемента И подключен ко вто-, рому входу узла, третий выход первого элемента И соедине с третьим входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И соответственно выход эле-. мента ИЛИ подключен ко второму выходу узпаеПервый узел переключения содержиг элементы И, ИЛИ, триггер, причем входи. элемента ИЛИ соединены со входами .,уппы входов узда, а го выход - с первь - .5 73 ми аходами первого и второго элементов И и четвертым выходом узда. Второй и третий ьходы первого элемента И подключены к третьему и четвертому входам узла, а его выход - к первому ьходу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым ьходом второго эл мента И,и с первым входом узла. Выход третьего элемента И подключен к первому ьходу триггера, второй вход которого соединен со вторым ьходом узла, а прямой выход - со ьходом. элемента ИЛИ и чо вторым выходом узла. Инверсный вы- ход триггера и выход второго элемента .И подипочен к третьему и первому выходам узла соответственно.Второй узел переключения содержит элементы И, ИЛИ, триггер, причем входы элемента ИЛИ соединены со ьходами группы входов узла, а его выход - с первым входом первого и второго эле-, ментов И, Второй и третий входы первого элемента И подключены ко второму и четвертому входам узла, а его выходк первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента.И и с первым входом узла. Выход третьего элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом узла, а прямой выходсо входом элемента ИЛИ, инверсный выход триггера и выход второго элемента И подключен ко второму и первому выходам узла соответственно.бгруктурная схема устройства представлена на чертеже.Устройство содержит кольцевые сдвигающие регистры 14 - 1 п регистр результата 2; узлы коммутации 3 - 3каждый иэ которых состоит иэ элементов И 4, 5, элемента ИЛИ 6, триггера 7, элемента И 8, триггера 9, элементов И 10, 11, 12.узел анализа 13, состоящий из элемента И 14, элементов ИЛИ 15, 16, элемента И 17, элемента НЕ 18, элементов И 19, 20, 21 элемент ИЛИ 22; первый узел переключения 23 состоящий из элемента ИЛИ 24, элементов И 25, 26, 27, триггера 28;второй узел переключения 29, состоящий из элемента ИЛИ 30, элементов И 31, 32, 33, триггера 34.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в кольцевых сдвигающих регистрах 1 - 1 записаны числа, имеются сигналы на инверс 2856 6чых выходах триггеров 7 и 34, регистррезультата 2 в состоянии О,Пусть подан сигнал на информационные входы, что соответствует выборучисла, записанного в регистре 1, в качестве заданного. При этом появитсясигнал на прямом выходе риггера 9, навходе элемента ИЛИ 6, а следовательно,на ьходе триггера 7. Триггер 7 уста 10 новится в состояние 1" и отключит темсамым от участия в последующей работеустройства элементы И 10 и 13 Множество остальных чисел (после исключения заданного числа) будем называть15 массивом. Сигнал с прямого выхода триггера 9 подготавливает схемы И 12 и 8Возможны три случая представленияинформации. 20 1, Пусть в старшем разряде заданного числа записана "1", старшие разряды чисел массива равны между собойи их триггеры установлены в "0". Вэтом случае на первом такте сравнения 25 имеется сигнал на обоих ьходах элемен-та И 12 регистра заданного числа. Следовательно, имеется сигнал на его выходе, выходе элемента ИЛИ 24 и первыхвходах элементов И 25, 26 узла перекЗо лючения 23 и третьемвходе элемента И21, Имеется также сигнал на инверсномвыходе триггеров 28 и 34, что приводитк появлению сигнала на вторых входахэлементов И 25,27 узла 23 и элеменЗ 5.тов И 31, 33 узла 29, Наличие сигналана выходах триггеров 7 узлов коммутации, кольцевых сдвигающих регистров14, - 1 д и на инверсных выходах их анализируемых разрядов приводит к появле О нию сигнала только на выходе элементаИЛИ 16, а следовательно, на втором ьхо- дэ элемента И 17, втором ьходе элемента И 26 узла 23 и втором. входе элемента И 19, Отсутствие сигнала на втором 45 ьходе элемента И 17 приводит к появле,нию сигнала на выходе элемента НЕ 18,и соответственно, на третьем . ьходе элемента И 26 и втором ьходе элементаИ 20. Наличие сигнала на всех ьходахэлемента И 26 узла 23 приводит к появ- лению сигнала и на первом входе элемента И 27, следовательно, на его выходе.Триггер 28 устанавливается в 1 и появ-,ляющийся сигнал на его прямом выходе 55 поступает на вход элемента ИЛИ 24 узла23. Таким образом, до окончания цикласравнения имеются сигналы на прямомвыходе триггера 28 и на выходе элемен50 7 7328та ИЛИ 24 узла 23 и на инверсном выходе триггера 34 узла 29, Появляетсясигнал на выходе элемента И 25 узла 23следовательно, на первых входах элемента И 5. Однако отсутствуют сигнвды наего остальных входах, поэтому никакихпереключений в узле коммутации не произойдет, Следовательно, в анализируемомразряде регистра резудьтвта 2 останется0". 10В дальнейшем работа устройства сводится к поиску среди остальныхчиселнаибольшего, которое и будет ближайшимк заданному, Эта процедура состоит вследующем, На всех последующих тактах 15при равенстве анализируемых разрядовповторится рассмотренная ситуация, т.е,изменений в схеме не произойдет, а всоответствующий разряд регистра резудьтата запишется число, содержащееся в 20этом разряде сравниваемых чисед, таккак при равенстве анвдизируемого разряда нулю запишется "О" (ситуация рассмотрена), в при равенстве. единице появится сигнал нв первом входе триг 25гера 28, следовательно, на выходе эде.мента ИЛИ 22 появится сигнал и "1запишется в регистр результата 2,При неравенстве значений анализируемых разрядов массива появляются сигналы нв входах элементов ИЛИ 15 и 16,следовательно,. на обоих входах элемента И 17 и на выходе элемента НЕ 18,и на третьих входах элементов И 4 и 5всех узлов коммутации. Сигнал появля- З 5ется на вторых входах элементов И 5тех регистров, в анализируемых разрядахкоторых записан 0. В этом случаесигнал с выхода элемента И 5 через элемент ИЛИ 6 перебрасывает триггер 7 со ответствуюших узлов коммутации В резудьтвте чего соответствующие регистрыисключаются из дальнейшей процедурысравнения.Наличие сигнала на всех входах элементов И 19 и 141 приводит к появлению сигнала нв выходе элемента ИЛИ 22.Следствием этого является запись 1"в анализируемый разряд регистра резудьтата.2, Пусть в старшем разряде заданного числа записан О, а старшие разряды чисел массивов равны между собой и в них записана "1". В этом сдучае на первом такте сравнения имеетсясигнал на обоих входах элемента И 8регистра заданного числа. Следовательно, появляется сигнал нв выходе элемен. 56 8тв И 30 узла 29. Дальнейшее прохождение сигналов аналогично описанномуддя узла 23, В результате до окончания цикла работы устройства будет сигнал нв прямом выходе триггера 34 узла29 и инверсном выходе триггера 28 узда 23, а также нв выходе элемента И31 узла 29.В дальнейшем работа устройства сводится к поиску среди массива чисел наименьшего, которое и будет ближайшим кзаданному. Эта процедура аналогичнаописанной при поиске наибольшего числас той разницей, что подготовленными яв-.ляются первый и третий входы элемен,та И 4, второй вход которого подоготовдяется при равенстве1" анализируемогоразряда массива. При этом исключаютсяиз процедуры сравнения регистры, в анализируемых разрядах которых записана"1". В соответствующем разряде регистрарезультата сохранится "0",3. Старшие разряды чисел не равнымежду собой.В этом случае имеются сигналы нввходах элементов ИЛИ 15 и 16, следовательно, нв их выходах и обоих входахэлемента И 17. Сигнал е выхода элемента И 17 подается на третьи входы всехэлементов И 4 и 5, Если при этом в внвдизируемом разряде заданного числа записана " 1, то имеется сигнал на выходе элемента ИЛИ 24 узла 23, следовательно, нв первом входе элемента И 25,нв втором входе которого имеется сигналс инверсного выхода триггера 34 узла 29Сигнал с выхода элемента И 25 узла 23подается нв первые входы элемента И 5.Сигналы нв вторых входах элемента И 5появятся только в тех узлах коммутации,в анализируемых разрядах регистров которых звписан "0". Аналогично описанномуисчезает сигнал нв инверсном выходе триггера 7, и число исключается из дальнейшего рассмотрения. Аналогично описанному появится сигнал на выходе элемента ИЛИ 22, и в рассматриваемый разрядрегистра результата запишется "1". Если в анализируемом разряде заданного числа записан "О, то появляется сигнвд на выходе элемента И 31 узла 29, следовательно, нв первых входах элементов И 4. При этом из дальнейшего сравнения исключаются регистры, в анализируемом разряде которых записана 1, Сигнал на выходе элемента ИЛИ 22 от- сутствует(ситуация рвс:смотрена ранее/97328 и в соответствующем разряде регистра результата 2 останется 0".Таким образом, при несовпадении значений анализируемьк разрядов чисел из дальнейшего рассмотрения исключаются те из них, анализируемый разряд которых не совпадает с соогветстсвующим разрядом заданного числа.Если на очередном такте возникает ситуация, когда анализируемый разряд за данного числа равен "1"О), а анализируемый разряд чисел массива-соответственно "0" (1), то устройство продолжает поиск аналогично пп. 1 и 2 описания работы устройства.5Таким образом, после окончания цикла работы устройства в регистре 2 записан результат выбора - число, ближайшее к заданному. Состояние "01" триггеров 7 и 9 индицирует заданное число, а состояние 00" этих же триггеров - число, ближайшее к заданному.Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства, псскольку дает возможность при достаточно высоком быстродействии находить в массиве число, ближайшее к заданному, сохранять информацию, индицировать задан ное число и число, ближайшее к нему, а также выводить на отдельный регистр результат выбора. Формула изобретения 1. Устройство для выбора числа, ближайшего к заданному, содержащее й коль, цевых сдвигающих регистров, регистр результата,узлов коммутации, узел анализа, первый и второй узлы переключения, причем прямой и инверсный выхо 40 ды последнего разряда-го кольцевого сдвигвюшего регистра подключены к первому и второму входам 1 -го ( 1 =1,2 Ы узла коммутации, третий вход каждого иэ которых подключен к информационным вхо 5 дам устройствачетвергые ьходы узлов коммутации подключены к шине управления, первый выход первого узла переключения соединен с пятыми входами всех узлов коммутации, второй выход первого50 узла переключения подключен к первому ьходу узла анализа, третий выход первого узла переключения соединен с первым входом второго узла переключения, пер вый вькод которого подключен к шестому55 входу каждого узла коммутации, второй выход второго узла переключения соединен со вторым входом узла анализа и с 56 10первым ьходом первого узла переключения,отличаюшееся тем,что,с целью расширения функциональньк воэможностей путем обеспечения сжатияинформации, в нем первый выход каждого узла коммутации подключен,к соответствующему Ь.ходу перво " группы ьходов второго узла переключения, второйвыход каждого узла коммутации соединенс соответствуюшям входом первой группы входов первого узла переключения,третий выход каждого узла коммутацииподключен к соответствующему ьходу первой группы ьходов узла анализа, четвертый выход каждого узла коммутациисоединен с соответствующим ьходом второй группы входов узла анализа, второйвход первого узла переключения подключен к шине управления, а его четвертыйвыход соединен с третьим входом узлаанализа, первый выход которого подключен к третьему входу первого узла перек - лючения и ко второму входу второго узла переключения, третий ьход которого соединен с шиной управлени, второй выход узла анализа подключен ко ьходу регистра результата, третий вькод узла анализа соединен с четвертым входом второго узла переклточения, четвертый вьгход узла анализа подключен к четвертому входу первого узла переключения, пятыйвы ход узла анализа соединен с седьмым входом каждого узла коммутации2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в нем каждый из узлов коммутации состоит из элементов И, ИЛИ, триггеров причем первые входы первого и второго элементов И подключены к первому входу узла, первые входы третьего и четвертого элементов И подключены ко второму ьходу узла, первый ьход первого триггера соединен с первым входом второго триггера и подключен к четвертому ьходу узла, второй вход первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к третьему входу узла, выход первого триггера соединен со вторыми ьходами первого и третьего элементов И, первый вход пятого элемента И подключен к пятому входу узла, второй вход пятого элемента И соединен с вькодом второго элемента И, третий вход пятого элемента И подключен к первому ьходу шестого элемента И и соединен с седьмым,входом узла, второй вход шестого элемента И подключен к выходу четвертого элемента И, третий вход шестого элемента И соединен с шес73тым входом узла, выходы пятого и шестого элементов И подключены ко второму и третьему входам элемента ИЛИ соответственно, выход элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго триггера, выход которого подключен ко вторым входам второго и четвертого элементов И, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с первым третьим, вторым и четвертым выходам узла соответственно.3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что в нем узел анализа состоит,из элементов Иф ИЛИЮ НЕ причем входы первого элемента ИЛИ подключены к первой группе входов узла, а его выход - к первым входам первого и втоРого элементов И и к четвертому выходу узла, входы второго элемента ИЛИ соединены со второй группой входов узла, а его выход - со вторыми входами первого и второго элементов И, с первым входом третьего элемента И и с третьим вы-..ходом узла, выход второго элемента И подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, к пятому вйходу узла и через элемент НЕ - ко второму входу третьего элемента И и к первому выходу узла, вторые входы четвертого и пятого элементов И соединены с первым и третьим входами узда соответственно, третий вход четвертого элемента И подключен ко второму входу узла, тре тий выход первого элемента И соединен с третьим входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И соответственно, выход элемента ИЛИ подключен ко втоРому выходу узла.. 4. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в нем первый узел переключения содержит элементы И, ИЛИ, триггер, причем входы элемента ИЛИ соединены со входами группы входов уз 2856 12аа, а его выход - с первыми входами первого и второго элементов И и четвертым выходом узла, второй и третий входы первого элемента И подключены ктретьему и четвертому входам узла, аего выход - к первому иходу третьегоэлемента И второй вход которого содинен со вторым входом второго элемента И и с первым входом узла, выход10 третьего элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которогосоединен со вторым входом узла, а прямой выход - со входом элемента ИЛИи со вторым выходом узла, инверсный15 выход триггера и выход второго элемен,та И подключены к третьему и первомувыходам узда соответственно.5. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, в нем второй20 узел переключения содержит элементь. И,ИЛИ, триггер, причем входы элементаИЛИ соединены со входами группы входов узпа, а его выход - с первым входомпервого, и второго элементов И, второйи третий входы первого элемента И подключены ко второму и четвертому ахсдам узла, а его выход - к первому входутретьего элемента И, второй вход .кото -рого соединен со вторым входом второго30элемента И, и с первым входом узла, выход третьего элемента И подключенпервому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом узла,а прямой выход - со входом элементаЗ 5 ИЛИ, инверсный выход триггера и выходвторого элемента И подключен ко второму и первому выходам узласоответственно.Источники информации,принятые во внимание йри экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 356643, кл. 6 06 Г 7/02,23, 10, 72.2. Авторское свидетельство СССР7328 56 пп Подписное 73 7/38 Тираж 7ЦНИИ ПИ Государстпо делам изобрет113035, Москва, К За венного комитет ений и открьггий 35, Раушская н д, 4/5 Филиал ПП жгорой, ул. Проек атент Составитель В. Белкинедактор Т, Орловская Техред Ж. Кастелевич Корре