Устройство для сравнения двоичных чисел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащее регистр числа, сумматор, триггер, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, группы элементов И, группу регистров задания допусков, кольцевой сдвигающий регистр, группу элементов ИЛИ и п групп коммутирующих элементов И, причем информационные входы устройства соединены с первыми входами элементов И первой группы , выходы которых подключены к информационным входам регистра числа, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы , выходы которых подключены к входам первой группы сумматора, инверсные выходы разрядов которого соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к первым входам элементов И третьей группы и первого элемента ИЛИ, вход разрешения записи устройства подключен . к вторым входам элементов И первой группы и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторыми входами элементов ,И второй группы и через второй элемент задержки с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, вход тактовых импульсов устройства соединен с вторьм входом первого элемента И, инверсный и прямой выходы знакового разряда сумматора подключены к вторым входам второго и третьего элементов И соответственно , выход второго элемента И соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, с вторым входо1 | первого элемента ИЛИ и первым входом третьего, элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в .единичное состояние триггера, выход третьего элемента И через третий элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ О и входом управления кольцевого сдви;о гающего регистра, каждый i-и выход N0 которого подключен к вторым входам i-x элементов И третьей и четвертой 4 групп, где i 1, 2, п и к первым со входам коммутрфующих элементов И {-и группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами второй группы сумматора, выход четвертого элемента И подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента ШШ подключен к входу установки в нулевое состояние сумматора, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего эле

„SU„„. 92493

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

31511 G 06 F 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ р„,:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3536599/18-24 (22) 10. 12.82 (46) 15.05.84. Бюл. Р 18 (72) В.С. Любинский и В.Н. Головашкин (53) 68 1.325.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 830375, кл. С 06 Р 7/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 978143, кл. G 06 F 7/04, 1981 (прототип) . ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащее регистр числа, сумматор, триггер, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, группы элементов И, группу регистров задания допусков, кольцевой сдвигающий регистр, группу элементов ИЛИ и и групп коммутирующих элементов И, причем информационные входы устройства соединены с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых подключены к информационным входам регистра числа, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых подключены к входам первой группы сумматора, инверсные выходы разрядов которого соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к первым входам элементов И третьей группы и первого элемента ИЛИ, вход разрешения записи устройства подключен к вторым входам элементов И первой группы и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторыми входами элементов И второй группы и через второй элемент задержки с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, вход тактовых импульсов устройства соединен с вторым входом первого элемента И, инверсный и прямой выходы знакового разряда сумматора подключены к вторым входам второго и третьего элементов И соответственно, выход второго элемента И соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым вхо" дом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в .единичное состояние триггера, выход третьего элемента И через третий элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и входом управления кольцевого сдвигающего регистра, каждый 1-й выход которого подключен к вторым входам

i-х элементов И третьей и четвертой групп, где = 1, 2, п и к первым входам коммутирующих элементов И

1-й группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами второй группы сумматора, выход четвертого элемента И подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к входу установки в нулевое состояние сумматора, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего эле1092493 аО

25 мента ИЛИ, вход начальной установки устройства подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ и к входам установки в нулевое состояние регистров группы, выходы каждого

3-го регистра группы соединены с вторыми входами коммутирующих элементов И 1 -й группы, входы задания порогов j --й группы подключены к входам i -го регистра группы, выход первого элемента И соединен с третьими входами коммутирующих элементов И всех групп, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выбора экстремальных значений сравниваемых чисел за пределами поля допусков, в него введены дополнительные группы элементов И, элементы ИЛИ, элементы задержки, причем выход первого элемента ИЛИ че1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к цифровым системам конт— роля.

Известно устройство для сравнения двоичньгх чисел, содержащее элементы И, ИЛИ, триггер, регистр, накапливающие сумматоры, элементы задержки, группы элементов И

Недостатком этого устройства является низкая надежность за счет неоднозначного сравнения для отдельных значений сравниваемых чисел.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сравнения чисел, содержащее регистр, сумматор,, триггер, элементы задержки, элементы

И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, группы элементов И, причем информационные входы устройства соединены с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых подключены к информационным входам регистра, выходы которого соединены с первыми входами элементов

И второй группы, в входы которых подключены к входам первой группы сумматора, инверсные выходы которого соединены с входами элемента

ИЛИ"НЕ, выход которого подключен к рез четвертый элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и входами установки в нулевое состояние сдвигающего регистра и регистра числа, выход которого соединен с информационными входами элементов И пятой и шестой групп, управляющие входы которых через пятый и шестой элементы задержки соединены с выходами первого и

Я-rо элементов И четвертой группы соответственно,„ а их выходы — с информационными входами первого и

N-го регистра группы, входы установки в нулевое состояние которых соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с шиной начальной установки устройства, а их вторые входы — с выходами соответственно первого и N --го элементов И четвертой группы.

2 первым входам элементов И третьей группы и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние сумматора, первый вход управления устройства подключен к вторым входам элементов И первой группы и к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторыми входами элементов И второй группы и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первым входам второго, третьего и четвертого элементов И, второй вход управления устройства соединен с вторым входом первого элемента И, инверсный и прямой выходы знакового разряда сумматора подключены к вторым входам второго и третьего элементов И соответственно, выход второго элемента

И соединен с первыми входами элемен-. тов четвертой группы, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым з 10924 входом третьего элемента ИЛИ, йыхо»» i которого подключен к входу установки в единичное состояние триггера. Устройство содержит также группу регистров, кольцевой сдвигающий регистр, группу элементов ИЛИ, и и групп коммутирующих элементов И, выход третьего элемента И через третий элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента ИПИ и с 10 входом управления кольцевого сдвигающего регистра, каждый -й выход которого подключен к вторым входам

j-х элементов И третьей и четвертой групп, где 1 = 1, 2, ..., п, и с 15 первыми входами коммутирующих элементов И 1-й группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ группы, выходы кото- . рых соединены с входами второй груп- 20 пы сумматора, выход четвертого элемента И подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом начальной установки кольцевого сдвигающего ре- 25 гистра и с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в нулевое состояние сумматора, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход начальной установки устройства подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ, к второму входу второго элемента ИЛИ и к входам установки в нулевое состояние регистров группы, выходы каждого i --го регистра группы соединены с входами второй группы входов коммутирующих элементОВ И Й группы ВхОДы задания 40 порогов » -й группы подключены к входам j-го регистра группы, выход первого элемента И соединен с третьими входами коммутирующих элементов

И всех групп (.2j.

Недостатком этого устройства являются его ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устрой- 50 ства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее регистр числа, сумматор, триггер, элемен- 55 ты задержки, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, группы элементов И, группу регистров задания допусков, кольцевой

93 4 сдвигающий регистр, группу элементов HJIH u h групп коммутирующих элементов И, причем информационные входы устройства соединены с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых подключены к информационным вхоцам регистра числа, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых подключены к входам первой группы сумматора, инверсные выходы разрядов которого соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к первым входам элементов И третьей группы и первого элемента ИЛИ, вход разрешения записи устройства подключен к вторым входам элементов И первой группы и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторыми входами элементов И второй группы и через второй элемент

I задержки с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, вход тактовых импульсов устройства соединен со вторым входом первого элемента И, инверсный и прямой выходы знакового разряда сумматора подключены к вторым входам второго и третьего элементов И соответственно, выход второго элемента И соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в единичное состояние триггера, выход третьего элемента И через третий элемент задержки соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и входом управления кольцевого сдвиraощего регистра, каждый »-й выход которого подключен к вторым входам

»-х элементов И третьей и четвертой групп, где » = i, 2, ...,n и к первым входам коммутирующих элементов И -й группы, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами второй группы сумматора, выход четвертого элемента,И подключен к третьему входу первоro элемента ИЛИ, выход четвер1092493

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регистр параллельного действия, накапливающий сумматор 2, группы элементов

И 3-8, элементы И 9, 10 и i!1, элемент ИЛИ-НЕ 12, группу элементов

ИЛИ 13 элементы ИЛИ 14-19, триггер

20, элементы 2 1-26 задержки, кольцевой регистр 27 сдвига, группу регистров 28, группу информационных шин 29, информационную шину 30, шины 3 1-33 управления, выходные шины 34.

Устройство работает следующим образом. того элемента ИЛИ подключен к входу установки в нулевое состояние сумматора, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход начальной установки устройства подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ и к входам установки в нулевое состояние регистров группы, выходы каждого 1 -ro регистра группы соединены с вторыми !О входами коммутирующих элементов И

j-й группы, входы задания порогов -й группы подключены к входам 1-го регистра группы, выход первого элемента И соединен с третьими входа- 15 ми коммутирующих .элементов И всех групп, введены дополнительные группы элементов И, элементы ИЛИ, элементы задержки, причем выход первого элемента ИЛИ через четвертый элемент задержки соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и входами установки в нулевое состояние сдвигающего регистра и регистра числа, выход которого соединен с информационными входами элементов

И пятой и шестой групп, управляющие входы которых через пятый и шестой элементы задержки соединены с выходами первого и N -го элемен- ЗО тов И четвертой группы соответственно, а их выходы — с информационными входами первого и N --ro регистра группы, входы установки в нулевое состояние которых соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с шиной начальной установки устройства, а их вторые входы — с выходами соот- 4о ветственно первого и N --ro элементов И четвертой группы.

В исходное состояние устройство приводится установочным импульсом, который, пос тупая на шину 33 управ. ления, очищает группу регистров 28, триггер 20, регистр 1, сумматор 2 и устанавливает кольцевой регистр

27 сдвига по цепи 33 — 1б — 27 в исходное состояние, при котором все разряды регистра находятся в состоянии 0", кроме первого младшего разряда (на схеме верхний разряд), находящегося в состоянии !!1(1

Далее работа устройства происходит в следующей последовательности: запись значений допусков Х„, в группу регистров 28, причем Х.

1; сравнение числа Х с допусками, Х1 Х z ° ° Х N, запись значения числа Х в регистр 28, если X < X„ или Х)Х!!. !

Каждое число Х сравнивается с величинами Х1 Х, ..., Х 1 за один цикл сравнения, который состоит из

Я тактов. Значения допусков А„, Х ..;. Х!,, поступают по информационной шине 29 и записываются в группу регистров 28. При подаче управляющего импульса на вход 32 разрешения очередное число Х по цепи 30 — 4 — 1 записывается в регистр 1. Сравнение числа Х с полем допусков Х Х

Х!,!, выдача на вьг:оды 34 устройства о,"ного из сигналов: с ., = (Х <Х„), OZ= (X =Х1); (Х-<< X <Х2);

p+=(X =Х), Znt I X- Х„), !

„„.= (Х>Х,) осуществляется за !! тактов. В каждом цикле сравнения очередного числа X с полем допусков на шину 3 1 подается !Ч тактовых импульсов (ТИ), ТИ1, ТИ2, ..., THN ТИ поступает по цепи

31 — 9 группы элементов И 5, при этом открывается первая подгруппа элементов И из этой группы, так как на эту подгруппу с триггера младшего разряда регистра 27 сдвига поступает высокий потенциал. Значение первого допуска Х „ переписывается из первого регистра группы 28 по цепи 28 — первая подгруппа И 5 — 13 -2 в сумматор 2.

1092493

ТИ поступает также по цепи 31

9 — 21 — 3 на группу элементов И 3, элементы И 3 открываются и число Х в обратном коде переписывается в сумматор 2. В сумматоре в обратном коде образуется разность чисел (Л„ - Х ).

В зависимости от соотношения величин Х Х сумматор 2 может находить1 ся в одном из трех возможных состо1О яний: отрицательный результат, когда Х „ (Х ; "отрицательный ноль", когда К. = Х, положительный результат, когда Х„)Х, Состояние сумматора анализируется элементами И 10, 11 и ИЛИ-НЕ 12.

Если 3 ) Х, в этом случае в сум1 маторе 2 будет положительный результат, открывается элемент И 10 и ТИ поступает на нечетные (кроме 2 +1-ro) элементы И группы элементов И 6, од20 нако из этих элементов открывается лишь первый элемент группы, так как на этот элемент поступает разрешающий потенциал с триггера младшего разряда регистра 27 сдвига. В резуль25 тате на выходе устройства будет получен сигнал и = (Х < X.1). Импульс

1 с выхода q поступает на левый ре1 гистр группы регистров 28 по цепи

a„— 18 — 28 и очищает его, а также на группу элементов И 8 по цепи cd — 25 — 8, элемент И 8 открывается и значение числа X переписывается в левый регистр группы 26 по цепи 1 — 8 — 28. Теперь значе35 ние Х становится нижним значением допуска для очередного числа Х .

Импульс с выхода элемента И 10 по цепи 10 — 15 — 20 поступит также

40 на единичный вход триггера 20.

Триггер устанавливается в состояние

" 1", при этом элемент И 9 закрывается и дальнейшее поступление ТИ в устройство прекращается до нача45 ла нового цикла сравнения. Кроме этого, с выхода элемента И 10 импульс по цепям 10 — 16 — 26 — 14—

2 10 — 16 — 26 — 1" 10 — 16 — 26

27 очищает сумматор 2, регистр 1 и устанавливает регистр 27 в исходное состояние.

Если X=)(„, то в сумматоре 2 будет "отрицательный ноль", когда все триггеры сумматора находятся в единичном состоянии. Такое состояние сумматора выявляется элементом

ИЛИ-НЕ 12, входы которого подключены к нулевым выходам триггеров сумматора. При наличии в сумматоре

2 "отрицательного нуля" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 появляется сигнал, который подается на четные элементы И в группе 6. Однако при подаче ТИ1 открыт будет лишь второй элемент И в группе 6, что обеспечивается разрешающим потенциалом, поступающим с младшего разряда регистра 27 сдвига. В результате на выходе устройства появляется сигнал а = (Х = Х1). Кроме того, сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 12 по цепи 12 - 15 — 20 поступает на единичный вход триггера 20, который устанавливается в состояние "1", при этом элемент И 9 закрывается и дальнейшее поступление ТИ в устройство прекращается до начала нового цикла сравнения. С выхода элемента ИЛИ-НЕ 12 импульс по цепям

12-16-26-14 — 2; 12 — 16-261; 12 — 16 - 26 — 27 очищает сумматор 2, регистр 1 и устанавливает регистр 27 в исходное состояние.

Если X > Х„, то в сумматоре 2 будет отрицательный результат. При поступлении ТИ1 открывается элемент

И 11, импульс с выхода И 11 сдвигает на один разряд единицу в кольцевом регистре 27 сдвига по цепи 11

23 — 27 и очищает сумматор 2 по це пи 11 — 23 — 14 — 2. В результате этого устройство будет подготовлено ко второму такту. При подаче ТИ2 осуществляется сравнение числа X c

X . .При этом работа устройства ана2 логична работе при поступлении ТИ1, однако во втором такте в сдвигающем регистре 27 "1" будет записана во втором триггере, поэтому при поступлении ТИ2 в сумматор 2 из группы регистров 28 будет выдано число Х .

На выходе устройства во втором такте могут быть выработаны сигналы С13 — (Х (Х(Х ) или c{ = (Х

1 Я

=Х ), так как в группе элементов И б во втором такте открыты 3 и 4-й элементы И.

Если X )Х2, та во втором такте импульсы с выхода И 11 по цепям

11 — 23 — 27 и 17 — 23 — 14 — 2 подготавливают устройство к третьему такту, сдвигая "1" на один разряд в регистре 7 и очищая сумматор 2.

Процесс сравнения числа X с до— пусками Х.1, Х2, Х3, ° ° °, Х,„ продолжается до N -го такта, если

1092493

В N --м такте вырабатывается

Один из сигналов 1 а, .. (Х 1.1<3(<Х ) а „(Х - Х1Ч) Ъч 1 >xhtЕсли Х<Х11, в сумматоре 2 после подачи ТИ будет положительный результат, в этом случае (2 -1)-й элемент

И группы 6 будет открыт разрешающим

10 потенциалом, подаваемым с Я -го триггера регистра 27, и импульс с выхода И 10 по цепи 10-(2N-1)-й элемент И группы 6 поступит на выход устройства. Сигнал а2 на выходе устройства появится в М -м такте, 15 если Хи =3. Если Х>Х, то в этом случае в М -м такте трехвходовый элемент И группы 6 будет открыт, так как на его трех входах будут сигналы, поступающие с регистра 27, с выхода элемента И 11 (так как при Х >Хм в сумматоре 2 будет отрицательный результат и элемент И 11 открыт) и с выхода элемента 22 задержки. На выходе (2N + 1)-го элемента И группы

6 1IQHBHTcR сигнала 1 1+1- (,Х 7 Х 1 1 ) .

Импульс с выхода элемента Иа „поступит на правый регистр 28 груйпй по пепи Ы 1.1.1) — 19 — 28 и очистит его, а также на группу элементов

И 7 йо цепи (а 1+„) — 24 — 7, элементы И 7 открываются и значение числа

)(переписывается в правый регистр 28 группы. Теперь значение X становится верхним значением допуска для очередного числа Х. Импульс с выхоqa элемента Иа н „по цепяма.,1 „- 16

26 — 14 — 2;а „,„- 16 — 26 — 1, 16 — 26 — 27 устанавливает сумматор 2, регистры 1 и 27 в исходное состояние к следующему циклу сравнения очередного числа Х с веX„, Х2,Х, ..., Хм поля допусков и в этом случае Մ— наименьшее значение Х и Х1 — наибольшее значение Х из предыдущего цикла сравнения.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает сравнение двоичных чисел с полем допусков Х1, ..., („„ н сохранение экстремальных значений чисел Х, значение которых выходит за пределы заданных нижнего и верхнего допусков Х < Х„, Х Х1.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности и области применения устройства, так как предложенное техническое решение позволяет выполнить сравнение текущих значений двоичных чисел с полем допусков y„, Х, ..., Х1 а также выбрать экстремальные значения Х при выходе их за пределы заданного поля, т. е ° Х < Х „, X >,X 1„.

1092493

29Составитель Е. Иванова

Редактор M. Петрова Техред М.Кузьма КоРРектоР С. Щекмар

Заказ 3255/32 Тираж б99 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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