Устройство для определения локальных экстремумов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее блок управления, блок буферных регистров , блок выборки, блок коммутации , регистр локального максимума , регистр номера канала локального максимума, шифратор, блок анализа , причем выходы буферного регистра соединены с информационньлми входами блока анализа и блока коммутации, первый, второй и третий выходы блока управления соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами блока анализа, выходы которого соединены с информационными входами блока выборки, первый и второй управляющие входы блока выборки соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, первый вход которого соединен с управляющим выходом блока выборки, второй вход блока управления соединен с управляющим входом устройства, информационные выходы блока выборки соединены с соответствующими входами шифратора и с соответствующими управляющими входами блока коммутации, выходы которого соединены с входами регистра локального максимума, выходы шифратора соединены с входами регистра номера канала локального максимума, причем блок анализа содержит схемы сравнения , триггеры, группу элe юнтoв И, причем первый вход i -и схемы сравнения соединен с i-м информационным входом блока анализа, а второй вход - c(i+l)-M информационным входом блока анализа, выход -и схемы сравнения соединен с единичным входом i-ro триггера, входы опроса схем сравнения и нулевые входы триггеров соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока анализа, прямой выход i -го триггера соединен с первым входом -го элемента И группы, а инверсный выход - с вторым входом (i + 1)-го элемента И группы, третьи входы элементов И группы соединены с третьим управляющим входом блока анализа. , отличающееся тем, что, S с целью расширения функциональных (Я возможностей устройства путем обес . печения возможности одновременного G: определения локальных максимумов и минимумов, оно содержит триггер управления регистрами, элемент задержки , регистр локального минимума и регистр номера канала локального минимума, причем единичный вход триго гера управления регистрами соединен jO с первым управляющим выходом блока анализа, а нулевой вход - с вторым ю управляющим выходом блока анализа, 4 .. счетный вход триггера управления регистрами соединен через элемент :л1 задержки с пятым выходом блока упю равления, прямой выход Триггера управления регистром соединен с уп .равляющими входами регистров значения локальных максимумов и номера канала локальных максимумов, а инверсный - с управляющими входами регистров локальных минимумов и номера канала локальных минимумов, инфор лационные входы которых соединены соответственно с выходом блока коммутации и шифратора, при этом блок анализа содержит дополнительную группу элементов И и группу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ (19) (Il) А

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .,(«ф РЕСПУБЛИК

3(5)) G 06 F 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ держки, регистр локального минимума и регистр номера канала локального минимума, причем единичный вход триггера управления регистрами соединен с первым управляющим выходом блока анализа, а нулевой вход — с вторым управляющим выходом блока анализа, „счетный вход триггера управления регистрами соединен через элемент задержки с пятым выходом блока управления, прямой выход триггера vnравления регистром соединен с уп. равляющими входами регистров значения локальных максимумов и номера канала локальных максимумов, а инверсный — с управляющими входами регистров локальных минимумов и номера канала локальных минимумов, информационные входы которых соединены соответственно с выходом блока коммутации и шифратора, при этом блок анализа содержит дополнительную группу элементов И и группу

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3418491/18-24 (22) 07.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) С.С.Едыгенов и Л.А.Торгонский (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 603987, кл. G 06 F 7/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

)(696442 кл. С 06 F 7/06, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЛОКАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее блок управления, блок буферных регистров, блок выборки, блок коммутации, регистр локального максимума, регистр номера канала локального максимума, шифратор, блок анализа, причем выходы буферного регистра соединены с информационными входами блока анализа и блока коммутации, первый, второй и третий выходы блока управления соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами блока анализа, выходы которого соединены с информационными входами блока выборки, первый и второй управляющие входы блока выборки соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, первый вход кото« рого соединен с управляющим выходом блока выборки, второй вход блока управления соединен с управляющим входом устройства, информационные выходы блока выборки соединены с соответствующими входами шифратора и с соответствующими управляющими входами блока коммутации, выходы которого соединены с входами регистра локального максимума, выходы шифратора соединены с входами регистра номера канала локального максимума, причем блок анализа содержит схемы сравнения, триггеры, группу элементов И, причем первый вход 1 -й схемы сравнения соединен с -м информационным входом блока анализа, а второй вход — с ((+1)-м информациснным входом блока анализа, выход 1-й схемы сравнения соединен с единичным входом 1-го триггера, входы опроса схем сравнения и нулевые входы триггеров соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока анализа, прямой выход < --го триггера соединен с первым входом

4-ro элемента И группы, а инверсный выход — с вторым входом (l + 1) -го элемента И группы, третьи входы элементов И группы соединены с третьим управляющим входом блока анализа о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, щ с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения воэможности одновременного определения локальных максимумов и минимумов, оно содержит триггер управления регистрами, элемент эа1032452

50 элементов ИЛИ, причем первый, второй и третий входы а -го элемента И дополнительной группы соединены соответственно с инверсным выходом

<-го триггера, с прямым выходом

fs -1) -го триггера и с третьим упИзобретение относится к автомати. ке и вычислительной технике и предназначено для поиска экстремумов функции, представленных в виде дискретных выборок.

Известно устройство для поиска наименьшего и наибольшего значений функций, представленных рядом дискретных ординат, содержащее блок " управления, блок буферных регистров подключенных к блоку анализа,и регистры наибольшего и наименьшего значений функции (1).

Недостаток известного устройства - возможность осуществления поиска только одной пары экстремумов максимума и минимума функций. Они не могут выделить всех локальных максимумов и минимумов функций.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения локальных экстремумов, содержащее блок буферных регистрОв, выходы которого соединены с информационными входами блока анализа и коммутатора, блок управления, блок выборки, шифратор, регистр локальных максимумов, регистр номера канала, регистр порога, причем первый, второй и третий выходы блока управления: соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами блока анализа ,выходы которого соединены с информационными входами блока выборки, первый и второй управляющие входы которого соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, вход которого соединен с управляющим выходом блока выборки, информационные выходы которого соединены с входами шифратора и с управляющими входами коммутатора, выходы которого соединены с входом регистра локального максимума, а выходы шифратора соединены с входами регистра номера. канала, выход регистра порога соединен с входом установки порога блока анализа.

Блок анализа содержит И каналов, каждый из которых состоит из двух схем сравнения, триггера и элемента И, причем информационные входы первой схемы сравнения каждого -го равляющим входом блока анализа, выходы элементов И групп соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выходы которых являются информационными выходами блока анализа. канала, где =1,..., и, соединены с входом установки порога и с -м информационным входом блока анализа, управляющий вход первой схе5 мы сравнения " -го канала соединен с первым управляющим входом блока анализа, а выход — с управляющим входом второй схемы сравнения того же канала, первый информационный

10 вход которой соединен с { +1)-м информационным входом, ее второй информационный вход соединен с -м информационным входом, а выход — с входом установки в единичное сос 5 тояние триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с вторым управляющим входом блока анализа, а прямой выход — с первым входом элемента И„ второй вход которого соединен с инверсньщ выходом триггера (-1)-го канала, а третий вход элемента И соединен с третьим управляющим входом блока анализа, выходы элементов И всех каналов соединены с выходами блока анализа.

Блок выборки содержит И каналов, каждый из которых состоит из элементов И, элементов задержки, триггера, причем информационные входы блока выборки соединены с входами установки s единичное состояние триггеров всех каналов, прямой и инверсный выходы триггера -каждого

-го канала соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, первый вход установки в нулевое состояние триггера. каждого -го канала подключен через элемент задержки к выходу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и выходом второго элемента И (-1>-го канала, выходы первых элементов И всех каналов соединены с информационными выходами блока выборки, вторые входы установки в нулевое состояние триггеров всех каналов подключены н первому управляющему входу" блока выборки, а вторые входы элементов И первого канала соединены с вторым управляющим входом блока выборки, выход

1032452

65 второго элемента И И-го канала соединен с управляющим выходом блока выборки 2 .

Недостатком данного устройства являются недостаточные функциональные воэможности, связанные с невозмОжностью одновременного определения локальных максимумов и мини-. мумов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения локальных экстремумов, содержащее блок управления, блок буферных регистров, блок выборки, блок коммутации, регистр локального максимума, регистр номера канала локального максимума, шифратор, блок анализа, причем выходы буферного регистра соединены с информационными входами блока анализа и блока коьжутации, первый, второй и третий выходы блока управления соединены с первым, вторым и третьим управляющими входами блока анализа, выходы которого соединены с информационными входами блока выборки, первый и второй управляющие входы блока выборки соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, первый вход которого соединен с управляющим выходом блока выборки, второй вход блока управления соединен с управляющим входом устройства, информационные выходы блока выборки соединены с соответствующими входами шифратора и с соответствующими управляющими входами блока коммутации., выходы которого соединены с входами регистра локального максимума, выходы шифратора соединены с входами регистра номера канала локального максимума, причем блок анализа содержит схемы сравнения, триггеры, группу элементов И, причем первый вход -й схемы сравнения соединен с j --м информационным входом блока анализа, а второй входс (+1)-м информационным входом блока анализа, выход -й схемы сравнения. соединен с единичным входом 1-го триггера, входы опроса схем сравнения и нулевые входы триггеров соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока анализа, прямой выход 1 -го триггера соединен с первым входом

i-ro элемента И группы, а инверсный выход — с вторым входом (i+1)-го элемента И группы, третьи входы элементов И группы соединены с третьим управляющим входом блока анализа, содержит триггер управления регистрами, элемент задержки, регистр локального минимума и регистр номера канала локального минимума, причем единичный вход триггера управления регистрами соединен с первым,нравляющим выходом блока анализа, а нулевой вход — c вторым управляющим выходом блока анализа, счетный вход триггера управления регистрами соединен через элемент задержки с пятым выходом блока управления, прямой выход триггера управления регистром соединен с управляющими входами регистров значения локальных

10 максимумов и номера канала локальных максимумов, а инверсный — c управляющими входами регистров локальных минимумов и номера канала локальных минимумов, информационные входы которых соединены соответственно с выходом блока коммутации и шифратора, при этом блок анализа содержит дополнительную группу элементов И и группу элементов ИЛИ, причем первый, BTopoA H третий ды < --го элемента И дополнительной группы соединены соответственно с инверсным выходом 1 -го триггера, с прямым выходом (-1)-ro триггера и с третьим управляющим входом блока анализа, выходы элементов И групп соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ группы, выходы которых являются информационными выходами блока анализа.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства,на фиг.2функционалЬная схема блока управления.

Предлагаемое И -канальное устройство для определения локальных экстремумов содержит блок 1 управления, блок 2 буферных регистров, блок 3 анализа, блок 4 выборки, блок 5 коммутации, элемент 6 задержки, триггер

49 7 управления регистрами, шифратор 8, регистр 9 локальных максимумов, регистр 10 локальных минимумов, регистр 11 номера канала локального максимума, регистр 12 номера. канала

45 локального минимума

Блок 3 анализа содержит схемы 13 сравнения, триггер 14, элементы И 15 первой группы, элементы И 16 второй группы и элемент ИЛИ 17.

Блок 1 управления (фиг. 2) содержит триггер 18, генератор 19, элементы И 20, инвертор 21, элемент И

22, счетчик 23, дешифратор 24, элемент И 25, шину 26 "Запуск", шину

27 "Остановка" и управляющие шины . 28-32.

Блок 4 выборки аналогичен блоку выборки прототипа.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал запуска поступает на шину

26 блока 1 управления и устанавливает в нулевое состояние счетчик

23 и в единичное состояние триггер

18. На входе элемента И 20 уста1032452

ЗО

В соответствии с этими условиями на выходах элементов ИЛИ 17 появляются импульсы только на тех каналах, в которых имеются экстремумы, и воз- 60 действуют на приемную часть блока 4 выборки.

В первом канале на выходе элемен та И 15 первой группы импульс появляется в случае, когда H„>Hg и уста- 65 навливается высокий уровень, разрешающий прохождение импульсов генератора 19, следующих с периодом

Т 1и поступающих на элементы И 22 и 25, на другие входы которых проходит в противофазе состояние четвертого выхода дешифратора 24 °

Элемент И 25 пропускает импульсы генератора 19 на шину 32, когда на четвертом выходе дешифратора 24 появляется высокий уровень, т.е. с приходом четвертого импульса на счетчик 23. Элемент 22 пропускает импульсы генератора 19 на счетчик

23 с первого по четвертый импульс включительно. 15

Первый импульс с элемента И 22 появляется на выходе 1 дешифратора

24 и через шины 29 и 31 осуществляет сброс всех элементов памяти устройства, после чего в блок 2 бу- 20 ферных регистров записываются коды ординат анализируемой функции. .Потенциальные двоичные коды с выходов блока 2 буферных регистров поступают на входы соответствующих схем 25

l3 сравнения блока 3 анализа и на информационные входы блока 5 коммутации.

Второй импульс с элемента И 22 появляется на шине 28 и опрашивает схемы 13 сравнения, импульс на выходе -й схемы 13 сравнения появляется при условии

Й1 7Н141 (j =17 ° H) I где Й;- код )-й ординаты анализируемой функции.

Он устанавливает соответствующий триггер 14 в единичное состояние. Если в результате предшествующего анализа триггер 14 остает- 40 ся в исходном нулевом состоянии, то Й < Nq

Третий импульс с элемента И 22 появляется на шине 30 и опрашивает состояние триггеров 14, поступая на 45 входы элементов И 15 и 16.

Для первой группы элементов И 15 выходной сигнал появляется только при условииN> < H< >И„ ., т.е. -я ордината функции является локальным максимумом.

Для второй группы элементов И 16 выходной сигнал появляется при выполнении условия N„- „- N й-„,т.е. -я ордината функции является локальным минимумом, 55 навливает триггер 7 управления регистрами в единичное состояние, тем самым включая управляющие входы регистра 9 максимумов функции и регистра 11 номера канала максимума, а при условии Й <М импульс появляется на выходе элемента И 16 второй группы и устанавливает триггер 7 управления регистрами в нулевое состояние, включая управляющие входы регистра

:10 значений минимумов и регистра 12 номера канала минимума.

Четвертый импульс с элемента И 22 передним фронтом устанавливает на выходе дешифратора 24 высокий уровень, блокируя прохождение последующих импульсов на счетчик 23, и разрешает прохождение импульсов с выхода элемента И 20 на шину 32. Серия импульсов, начиная с четвертого, поступает на управляющий вход блока 4 выборки для осуществления последовательного вывода экстремальных орди- нат анализируемой функции на выход устройства. Все импульсы, поступившие на управляющий вход блока 4 выборки, появляются пространственно распределенными по каналам, содержащим экстремальные значения. Причем первый импульс выборки, пройдя через блок выборки, поступает на входы блока 5 коммутации и шифратора 8.

При этом в зависимости от состояния триггера 7 управления регистрами двоичный код номера канала записывается либо в регистр 11 номера канала максимума, либо в регистр 12

Номера канала минимума, а код экстремальной ординаты через блок 5 коммутации — либо в регистр 9 локального максимума, либо в регистр

10 локального минимума.

Этот же импульс через элемент 6 задержки через время » си, где

-Ь Ь вЂ” время задержки, 4q — длительность импульса, переключает триггер 7 управления регистрами в противоположное состояние, а так как максимум и минимум строго чередуются один эа другим, то задаче разделения наибольших и наименьших значений функций из числа всех локальных экстремумов решается определением типа экстремума первого канала..

Считывание выходной информации иэ регистров 9-12 происходит в интервале между импульсами опроса блока

4 выборки. А весь цикл опроса блока 4 выборки проходит эа и+ K) тактов, где (Ф +K) - количество экстре мумов.

После считывания последнего экстремального значения блок 4 выборки вырабатывает сигнал останова на шину 27 блока 1 управления, по которому триггер 18 устанавливается в нуле.

1032452 вое состояние и запрещает прохождение импульсов генератора. С приходом следующегО запускающего импульса цикл работы устройства повторяется.

Предлагаемое устройство обеспечивает одновременное нахождение локальных максимумов и минимумов, что расширяет его функциональные возможности

1032452

Составитель А.Суздалев

Реда к тор A. Воров ич Техред M. Гер гель Корректор А. Повх

Заказ 5401/52 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Пр6ектная, 4