Устройство ранжирования экстремальных значений

(51 Г 7 02 НИЯ Из снен о лительн основных ре ся в их сост пользова сигналов распозна повышени ах/ с соответствующиых чисел и исклюо числа. 4 ил. сдвигом нием на тал еньш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент США Мф 3829664,кл. С 06 Р 7/02, 1974.Авторское свидетельство СССРУ 1049899, кл. С 06 Р 7/02, 1982(54) УСТРОЙСТВО РАНЖИРОВАНИЯ ЭКСТРМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ретение относится к выч технике и может быть и о в устройствах обработ радиолокаторов, в систе ания. Цель изобретения быстродействия. Устрой во содержит группу основных регистров, группы элементов 2 И-ИЛИ,ИЛИ,И, группу вспомогательных регистров, блок синхронизации, счетчик рангов, коммутатор, дешифратор адреса,шифратор. Блок синхронизации содержит элементы И,ИЛИ,НЕ, формирователи заднего фронта импульсов. Группа ос новных регистров служит для хране ния набора чисел, расположенных по порядку их величины. В зависимости от соотношения величин чисел, хранимых в основных регистрах, поступившее число либо не вызывает изаве чисел, хранимыхстрах, либо включает129196 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработкисигналов радиолокаторов, в системахраспознавания. 5Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства;на фиг. 2 -функциональная схема блока синхронизации; на Фиг, 3 - пример выполнения шифратора; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства,Устройство (фиг. 1) содержит шину 1 данных устройства, группу основных регистров 2, группу элементов ИЛИ 3, группы элементов 2 И-ИЛИ4, группу элементов И 5, блоки 6и 7 сравнения, блок 8 синхронизации, счетчик 9 рангов, коммутатор1 О, вспомогательные регистры 11,дешифратор 12 адреса, шифратор 13,выходы 14 экстремально числа устройства, выход 15 ранга, вход 16синхронизации, выход 17 конца цикла,Блок синхронизации (Фиг, 2) содержит элемент ИЛИ 18, элемент НЕ19, элемент И 20, элемент НЕ 21,элемент И 22, формирователь 23 заднегофронта, элемент И 24, формирователи25 - 27 заднего Фронта, элемент ИЛИ28, формирователь 29 заднего фронта,входы 30 и 3 1, выходы 32-34.Шифратор (Фиг. 3) может быть выполнен на элементах ИЛИ 35.На фиг. 4 а представлены импульсына входе 16 синхронизации;настиг. 4 б -на выходе блока 6 сравнения; нафиг. 4 в - на выходе блока 7 сравнения; на фиг. 4 г - на первом выходеблока 8 синхронизации; на фиг, 4 д -на втором выходе блока 8;на фиг. 4 е -на третьем выходе блока 8; на фиг. 4 ж -на выходе 17 конца цикла;на фиг. 4 эна выходе формирователя 27.Йаэначение элементов устройстваследующее.Группа основных регистров 2,служит для хранения набора из и чисел В; ( = 1, 2. п), расположен 50ных по порядку их величины, причемсамое большое число хранится в регистре 2 и далее по порядку убывания чисел. Группа вспомогательныхрегистров 11, , служит для55осуществления перезаписи в них содержимого группы основных регистров2, , с дальнейшем сдвигом1 -0 2этой информации в сторону младших рангов чисел в основных регистрах 2, ,.)Группа многовходовых элементов 2 И-ИЛИ 4 ,. служит для коммутации чисел либо с входной шины, либо с группы вспомогательных регистров 11в группу основ, т- )ных регистров 2 .,) . Элементы ИЛИ 3.,)служат для выработки сигнала записи в регистре 2,. Первый блок 6 сравнения служит для сравнения чисел В., коммутируемых коммутатором 10 с выходов основных регистров 2., на второй вход блока сравнения,с числами А поступающими на его первый вход, Второй блок 7 сравнения служит для сравнения чисел А;с входной шины с наименьшим числом А хранимым в регистре 2. Блок 8 синхронизации служит для выработки сигналов синхронизации для элементов устройства. Счетчик 9 рангов служит для формирования ранга К), соответствующего числу В;, поступающему через коммутатор 10 с выхода одного иэ регистров 2. Дешифратор 12 служит для дешифрации двоичного кода ранга К, в позиционный код. Шифратор 13 служит для выработки сигнала разрешения для элементов 2 И-ИЛИ 4 причем сигнал разреше, -)ния на его выходах формируется согласно номеру позиции на его входах, например при номере позиции Г разрешение формируется с ).-го его выхода по (п)-й.В блоке синхронизации формирователи 23, 26, 27 и 29 служат для формирования импульсов синхронизации и запускаются по отрицательному перепаду вхоДного импульса.Остальные логические элементы служат для выработки соответствующих условий запуска формирователей 23, 25, 26, 27 и 29.На выходах блоков 6 и 7 разрешающие потенциалы ("1") при условии превышения чисел, поступающих на их первые входы, чисел на их вторых входах.Элементы устройства могут быть выполнены на базе типовых цифровых интегральных схем ТТ 1 серий 133, 155, 130, 131, 130, 530, 531, 561.формирователи могут быть выполнены на базе типовых формирователей К 155113с учетом логики функционирования ивременных параметров работы устройства.Шина 1 входных данных служит дляввода в устройство анализируемыхчисел А,. Выход 14 служит для вывода чисел В и соответствующего им1ранга К, на выходе 15 устройства.Выход 17 конца цикла служит для выдачи сигнала окончания анализа (ранжирования) одного входного числа А;,Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии все регистры и счетчик 9 рангов обнулены (цепи сброса не показаны), На.шину 1входных данных поступает анализируемое число А. По входу 16 синхронизации поступает пусковой импульс(фиг. 4 а), который затем поступаетна второй гход блока 8.По адресу, определяемому счетчиком 9 рангов, содержимое основногорегистра 2, через коммутатор 10 поступает на второй вход первого блока6 сравнения. На первые входы первого и второго блоков 6 и 7 сравнения поступает анализируемое числоА. С выхода последнего основногорегистра 2 на второй вход второгоблока 7 сравнения поступает младшеепо рангу В число В ., из содержащихся в регистрах 2 чисел.В зависимости от соотношения величин поступившего числа А , числа В ,содержащегося в подключенном регистре 2 к второму входу первого блока16 сравнения, и содержимого числаВ . в регистре 2, возможны следутЬющие ситуации:1. Поступившее число А; меньшелюбого из чисел В содержащихся восновных регистрах 2;(А с В . ),2. Поступившее число А . в нача 4ле анализа больше наименьшего числав регистре 2 (А; В .,)а такжепревышает при дальнейшем анализечисла, содержащиеся в регистрах2 начиная с В -го (А . )ь, 4В,).3. Поступившее число А .превьппает вначале анализа и минимальноечисло В , и сравниваемое число В,т О 11из регистра 2поступающие через переключатель 10.Ситуация 1. Поскольку поступившеечисло А, не превышает ни одного из3хранимых в регистрах 2; чисел, то на выходах первого и второго блоков 6и 7 сравнения - нулевые потенциалы,которые поступают на первый и третийвходы 30 и 3 1 блока 8 синхронизации 5 соответственно (см. Фиг, 2 б,в),Нулевые потенциалы поступают на вторыевходы первого и третьего элементовИ 20 и 24. Нулевой потенциал с входа3 1 блока 8 поступает через инвертор 10 19 на вход второго элемента И 22 ина его входе - единичный разрешающийпотенциал. По синхроимпульсу входа16 блока 8 срабатывает элемент И 22,импульс с выхода которого поступаетчерез второй элемент ИЛИ 28 на входформирователя 29. По заднему фронту(1 - О) выходного синхроимпульса за пускается формирователь 29 (фиг. 4 ж),сигнал с выхода которого поступает 20 на выход 17 блока 8 (выход концацикла устройства), свидетельствуяо готовности к анализу следующегоанализируемого числа А . . Анало 4 фгичным образом будут проходить и 25последующие циклы анализа поступающих чисел при условии А ( ВПричем в начале цикла происходит обнуление счетчика 9 рангов, а затемзапуск устройства по входу 16,Таким образом, если поступающиечисла А. меньше, чем самое меньшеепо рангу число В ;, хранимое восновном регистре 2, это не вызывает изменения в составе чисел в 35 основных регистрах, а цикл анализаоканчивается через длительность импульса с формирователя 29.Ситуация 2. Поступающее на входустройства число превышает мини мальное число В . в регистре 2,т 1 нцисло больше числа В , хранимых врегистрах 2 с номерапо номер и.В начале цикла по входу устройст ва поступает сигнал обнуления счетчика 9 рангов. С выхода блока 7 срав"нения на вход 3 1 блока 8 поступаетединичный потенциал, поскольку АВ . (фиг. 4 в). С выхода блока 50 6 сравнения на вход 30 блока 8 поступает нулевой потенциал, так какА, с В (фиг. 4 б). Единичный потен 4циал с входа 31 блока 8 поступаетна входы элементов И 20,24 и через 55 инвертор 19 на вход элемента И 22.Нулевой потенциал с выхода 30 блока8 поступает на первые входы элементов И 20 и через инвертор 21 на входэлемента И 24. По синхроимпульсус входа 16 устройства через элемент ИЛИ 18 срабатывает элемент И 24, по заднему фронту импульса (1 0) с его выхода срабатывает Формирователь 26, импульс с выхода последнего поступает на выход 24 блока 8 и вход .формирователя 27. Импульс с выхода 34 блока 8 поступает на счетный вход (суммирующий) счетчика 9 рангов.В результате содержимое счетчика 9 рангов увеличивается на "+1" и на его вы - ходе выставится код следующего ранга К, по коду которого выбирается число В на второй вход первого блока 6 сравнения через коммутатор 10 с выхода регистра 2По концу импульса (1 в 0) с выхода формирователя 26 запускается Формирователь 27, импульс с которого через элемент ИЛИ 18 поступает на входы элементов И 20, 24 соответственно (фиг, 4 е, з). Если число В, и последующие за ним числа в регистрах 2, удовлетворяют условия В,А , то циклы ранжирования будут заключаться, как и в предшествую - щем случае путем последовательного запуска третьего формирователя 26, по концу импульса с выхода которогозапускается четвертый формирователь 27.Таким образом, будет происходить последовательное чтение содержимого регистров 2,2и сравнение в первом блоке 6 сравнения чисел А, с В; до тех пор, пока содержимое число В одного из регистров 2не станет меньше входного исследуемого ранжируемого числа А. При А) В сработает блок 6 сравнения, с выхода которого единичный потенциал ,поступает на вход 30 блока 8.Таким образом, к началу импульса с выхода элемента ИЛИ 18 на входах элемента И 20 установятся единичные потенциалы, а на входе элемента И 24 - нулевой потенциал, По коду номера ранга К, дешифратор 12 адреса формирует единйчный потенциал на одном из своих выходов (1.-м), с выхода которого сигнал разрешения поступает на вход соответствующих (1.-1)-х элементов 2 И-ИЛИ 4 группы и вход элемента 3 , Шифратор 13 осуществляет выработку разрешения на своих выходах,начиная с Ь-го по (и)-й. Разрешение при этом поступает на входы соответствующих элементов 2 И-,ИЛИ 4 и35 40 45 чисел. Позаднему фронту (1О)импульса ТИ 2 с выхода формирователя 25 через элемент ИЛИ 28 запускается Формирователь 29, сигнал с выхода которого поступает на выход 17 блока 8 (выход конца цикла)что свидетельствует о готовности к анализу следующего числа.Ситуация 3. Поступившее число А,сразу превышает наименьшее по рангу 55 10 15 20 25 30 входы элементов ИЛИ 3, начиная с1 -го по (п)-й соответственно.Входной синхроимпульс с входа 16устройства через элемент ИЛИ 8поступает на вход элемента И 20,Импульс с выхода элемента И 20 поступает на вход формирователя 23, который запускается по заднему фронтувходного импульса (1 О). Тактовыйимпульс ТИ 1 с выхода формирователя23 поступает на синхронизирующиевходы вспомогательных регистров11, группы. По переднемуфронту такта ТИ 1 происходит перезапись содержимого основных регистров2, , в соответствующие регистры 11., . По заднему фронту(1 О) сигнала ТИ 1 запускаетсяФормирователь 25, сигнал с выходакоторого поступает через элемент ИЛИ28 на вход формирователя 29, По тактовому импульсу ТИ 2 происходит перезапись содержимого входной шины А .через элементы 2 И-ИЛИ 4 через соответствующий элемент И 5в регистр2. Информация с регистров 11,,.нпереписывается в соответствующие основные регистры 2 п,через элементы 2 И-ИЛИ 4.,ь,-псоответственно по синхросигналам,поступающим с выходов соответствующих элементов И 5, , . Такимобразом, чиспо В содержащееся в регистре 2, сдвигается через регистр 2в регистр 2 а вместо числа Вв регистр 2 заносится число АКроме того, все числа, начиная с( 1.+1), сдвигаются одновременно втакте ТИ 2 в сторону младших рангов.Содержимым регистра 2 становитсячисло, которое ранее находилось врегистре 2, . Число В котороеранее хранилоСь в регистре 2, исключается из списка ранжированных число В . хранимое в регистре 2, а также первое по рангу число В1 в регистре 2, Счетчик 9 рангов обнуляется и на его выходе увеличива60 8 20 45 7 12919ется код ранга й . Содержимое регистра 21 поступает на второй входпервого блока 6 сравнения, по первому входу которого поступает числоА А поскольку АВВ . , тона выходах блоков 6 и 7 сравненияединичные потенциалы, которые поступают на входы 30 и 31 блока 8. Вдешифраторе 12 формируется единичныйпотенциал на его первом выходе. Единичный потенциал поступает на входэлемента И 5, и первый вход шифратора 13, причем на его выходах с1-го по (и)-й вырабатываются единичные потенциалы, поступающие навходы элементов 2 И-ИЛИ 4,соответственно, а также на входысоответствующих элементов И 3,,ь. Аналогично предыдущему случаю по синхроимпульсу с входа 16устройства последовательно запускаются формирователи 23 и 25, по тактовым импульсам ТИ 1 и ТИ 2 которыхпроизводится сначала перезапись содержимого регистров 2 2 , всоответствующие вспомогательные регистры 11 , 11, а затем записьчисла А с входной шины 1 в регистр2 по синхросигналу с выхода элемен 1та И 5 запись (сдвиг) содержимогорегистров 11 11, всоответствующиерегистры 2 , 2.Таким образом, осуществляется включение входного ранжируемого числа Ав хранимые числа ВВ ,.., В в 35основных регистрах 22 , 2,группы, а также паралелльный (одновременный) сдвиг в сторону меньшихрангов всего содержимого тех основнЫх регистров 2, 2,.,1, ,240в которых хранились числа, меньшиевключительного. При дальнейшей работе устройства в основных регистрах 2 2 , , 2группы будут накапливаться только самые большие по величине (экстремальные) числа, расположенные по по" рядку величины. 50При организации чтения содержимого регистров 2, 2, 2; счетчик 9 обнуляется, а по входу "Чтение" устройства поступают импульсы на сум.мирующий вход счетчика 9 Рангов.ПРИ этом на выходной шине 14 каждому 1числу В; будет соответствовать его порядковый номер (ранг) К; - с выходов 15 устройства. формула изобпетекияУстройство ранжирования экстремальных значений, содержащее группу основных регистров, счетчик рангов, блок сравнения, коммутатор, вспомогательный регистр, блок синхронизации, включающий два элемента И, два элемента ИЛИ, причем шина данных устройства соединена с первой группой входов блока сравнения,выход которого соединен с первым входом первого элемента И блока синхронизации, вход синхронизации устройства соединен с первым входом первого элемента ИЛИ блока синхронизации, выход счетчика рангов является выходом ранга устройства,выходы первого основного регистра группы подключены к первой группе информационных входов коммутатора и к информационным входам вспомогательного регистра, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены группа элементов ИЛИ, игрупп элементов 2 И-ИЛИ, группа элементов И, второй блок сравнения, ивспомогательных регистров, дешифратор адреса, шифратор, в блок синхронизации введены третий элемент И, два элемента НЕ и пять формирователей заднего фронта импульсов,причем шина данных устройства соединена с первой группой входов второго блока сравнения, информационными входами первого основного регистра группы, первыми входами первых элементов И соответствующих элементов 2 И-ИЛИ всех групп, выходы элементов 2 И-ИЛИ -й группы, где1, 2(и), соединены с информационными входами (1+1)-го основного регистра группы, выходы основных регистров группы со второго по (и)-й соединены с информационными входами соответствующих вспомогательных регистров и с соответствующими группами информационных входов коммутатора, выходы и-го основного регистра группы соединены со второй группой входов второго блока сравнения и и-й группой информационных входов коммутатора, выходы которого являются выходами экстремального числа устройства и подключены к второй группе входов первого блока сравнения, выходы вспомогательных регистров с первого по (и)-й подключены к первым входам вторых9 129 элементов И элементов 2 И-ИЛИ соответствующих групп, выход второго блока сравнения подключен к второму входу первого элемента И блока синхронизации и первому входу второго элемента И блока синхронизации и через первый элемент НЕ - к первому входу третьего элемента И блока синхронизации, второй вход которого подключен к входу синхронизации устройства, в блоке синхронизации первый вход первого элемента И через элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через первый и второй формирователи заднего фронта подключены к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И через третий и четвертый формирователи заднего фронта импульсов подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход подключен к входу пятого формирователя заднего фронта импульса, выход которого является выходом конца цикла устройства, выход третьего 19 бО 10формирователя заднего фронта импульса соединен с синхровходами всех вспомогательных регистров, выход четвертого формирователя заднего фронта импульса подключен к первым входам элементов И группы, выходы которых соединены с синхровходами соответствующих основных регистров группы, выходы счетчика рангов соединены 10 с адресными входами коммутатора ивходами дешифратора адреса, выходы которого с первого по (и)-й соединены с соответствующими входами шифратора, -й выход которого соединен с. вторыми входами вторых элементов И элементов 2 И-ИЛИ з-й группы и первым входом -го элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторыми входами вторых элементов И элементов 2 И-ИЛИ д-й группы и (д+1)-м выходом дешифратора адреса, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И группы, второй вход (д+1)-го элемента И группы соединен с выходом -Го элемента ИЛИ группы, выход первого формирователя заднего фронта блока синхронизации подключен к счетному входу счетчика рангов.1291960О/и 6 ые зпемеиты ИЛСоставитель Е.ИвановаТехред В, Кадар Корректор Е.Сирох к едактор 7 Заказ 265/ Т 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ИИПИ Государственногопо делам изобретений3035, Москва, Ж 35, Р Подписноемитета СССР открытиишская наб., д