Устройство для выделения экстремального числа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО ЧИСЛА, содержащее m поразрядных узлов анализа (т - количество разрядов сравниваемых чисел), каждый из которых включает многовходовый элемент ИЛИ, элементы И и НЕ, причем шина каждого -го разряда первого числа устройства, где 1.2, ...,т, соединена с первьм вхо .дом многовходового элемента ИЛИ (т- 1 + 1)-Го поразрядного узла анализа, шина i -го разряда каждого из R остальных чисел соединена с одним из П остальных входов многовходового элемента ИЛИ i -го поразрядного узла анализа, BI -м поразрядном узле анализа выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого является выходом t-го разряда экстремального числа устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей 5 устройства за счет вь дeJfeния кроме максимального также минимального числа, в каждый поразрядный узел анализа введены второй и третий элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ, 1выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы вторых элементов И всех поразрядных узлов анализа соединены с шиной разрешения выделения максимального числа устройства, подключенной также к первому входу двухвходового элемента ИЛИ и третьему входу второго элемента И первого поразрядного узла анализа, выход вто (Л рого элемента И i-го поразрядного узла анализа, где j 1,2, ...-, (m- t), соединен с первым входом, двухвходового элемента ИЛИ и третьим входом второго элемента И (j + 1)-го поразрядного узла анализа, вторые входы третьих элементов И всех поразрядных узлов анализа соединены с шиной, разрешения вццеления минимальСП него числа устройства, подключенной ф также к второму входу двухвходового ср элемента ИЛИ и третьему входу третьеСП го элемента Ит-го поразрядного узла анализа, второй вход двухвходового элемента ИЛИ и третий вход третьего элемента И j-го поразрядного узла анализа подключены к выходу третьего элемента И (J + 1)-го поразрядного узла анализа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (!9! (! !) 60 А

4(5!) С 06 F 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3683175/24-24 (22) 02.01.84 (46) 15.05.85. Бюл. ¹ 18 (72} В.П.Карелин и Б.Н.Миронов (71) Таганрогский радиотехнический институт нм. В.Д.Калмыкова (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР р 763889, кл. G 06 Г 7/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1024902, кл. G 06 Г 7/02, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ

ЭКСТРЕМАЛЬНОГО ЧИСЛА, содержащее m поразрядных узлов анализа (и! — количество разрядов сравниваемых чисел}, каждый из которых вкх!ючает многовходовый элемент ИЛИ, элементы И и НЕ, причем шина каждого < -ro разряда первого числа устройства, где

1.2, ...,е, соединена с первым вхо.дом многовходового элемента ИЛИ (и! - 1 + 1)-ro поразрядного узла анализа, шина 4 -ro разряда каждого из и остальных чисел соединена с одним из (1 остальных входов многовходового элемента ИЛИ q -го поразрядного узла анализа, в s -м поразрядном узле анализа выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого . элемента И, выход которого является выходом t -ro разряда экстремального числа устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устроиства за счет выделения кроме максимального также минимального числа, в каждый поразрядный узел анализа введены второй и третий элементы И и двухвходовой элемент

ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с первыми входами второго и третьего элементов

И, вторые входы вторых элементов И всех поразрядных узлов анализа соединены с шиной разрешения выделения максимального числа устройства, подключенной также к первому входу двухвходового элемента ИЛИ и третьему входу второго элемента И первого поразрядного узла анализа, выход второго элемента И j --го поразрядного узла анализа, где = 1,2, (rn — 1), соединен с первым входом, двухвходового элемента ИЛИ и третьим входом второго элемента И (J + 1)-го поразрядного узла анализа, вторые входы третьих элементов И всех поразрядных узлов анализа соединены с шиной. разрешения выделения минимального числа устройства, подключенной также к второму входу двухвходового элемента ИЛИ и третьему входу третьего элемента И !!! -го поразрядного узла анализа, второй вход двухвходового элемента ИЛИ и третий вход третьего

t элемента И -го поразрядного узла анализа подключены к выходу третьего элемента И () + 1)-ro поразрядного узла анализа.

1156060

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано для построения технических средств классификации, распознавания образов, поиска информации и автома- 5 тизации принятия решений в нечетких условиях.

Устройство предназначено для реализации операций дизъюнкции, конъюнкции и импликации над нечеткими пере- 10 менными (высказываниями) в нечетной логике Л.Заде, где результат С операции дизъюнкции и нечетных переменных

В, (< = 1,2, ... П ) вычисляется по формуле С = ma< 8;, результат k 1$ операции конъюнкции Ь нечетких переменных 8, вычисляется по формуле

k -= а1п 8,, а результат П операции импликации A - В, двух нечетких переменных A и Ь„ вычисляется по формуле 20

Д = в ох (1 -А, 8; ).

Здесь А, В, (= 1,2, ... я ) < П, .исла из интервала (0,1J, представленные rA-разрядным унитарным кодом (один из m ). Кроме того, уст- 25 ройство можно использовать для выделения крайней старшей или крайней младшей единиц из щ-разрядного двоичного кода числа.

Целью изобретения является рас- Зо ширение функциональных воэможностей.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устрочство состоит из в поразрядная узлов анализа 1 1, 1, ..., 1„,, содержащих элемент ИЛИ 2, элемент

ИЛИ 3, элементы И 4-6 и элемент НЕ 7, группу шин 8, 8, ..., 8„„ для подачи первого числа, rn групп 9, 9, 9 по я шин в каждой для подачи О соответственно 1-го, 2-го ...Ф -ro разряда каждого из п остальных чисел, шины М4М 10 разрешения вьщеления максимального числа, шины М и 11 разрешения вьщеления минимального числа и выходных шин 12 1, 12, 12„.

Назначение каждого из п идентичных поразрядных узлов анализа состоит в выполнении диэъюнкции соответствующих 11 разрядов унитарных кодов чисел, поданных на вход элемента ИЛИ 3, в выдаче результата дизъюнкции на выход узла через незаблокированный элемент И 4, в выработке сигнала для блокировки И элементов И 4 младших узлов анализа в режиме выделения максимального числа и для блокировки элементов И 4 старших узлов анализа в режиме выделения минимального числа.

В каждом из N поразрядных узлов анализа все информационные входы являются соответствующими входами элемента ИЛИ 3, первым управляющим входом — вход элемента И 5, вторым управляющим входом — вход элемента И 6, первый блокировочный вход соединен с входом элемента ИЛИ 2 и с входом элемента И 5, второй блокировочный вход соединен с входом элемента ИЛИ 2 и с входом элемента

И.6, первым блокировочным входом является выход элемента И 5, вторым блокировочным выходом — выход элемента И 6, информационным выходом является выход элемента И 4, выход элемента ИЛИ 2 соединен с входом элемента И 4, выход элемента ИЛИ 3 соединен с входами элементов И 4 и

НЕ 7, выход которого соединен с входами элементов И 5 и 6.

Первый информационный вход каждого

1-го узла анализа соединен с шиной

8 первого числа А, где k = (ю — +

+ 1), а каждый из остальных П информационных входов соединен с шиной

9; q -го разряда одвогo из и -.тальных чисел В. Шина МАМ 10 соединена с первым управляющим входом каждого

< --ro поразрядного узла анализа 1, и с первым блокировочным входом первого узла анализа 1 . Шина llhl é 1 соединена с вторым управляющим входом каждого i --ro поразрядного узла анализа 1; и с вторым блокировочным входом последнего nl-го узла анализа

1 . Первый блокировочный выход и второй блокировочный вход q-го узла анализа соединены соответственно с первым блокировочным входом и вторым блокировочным выходом (+1)-го узла анализа 1;, где i =1,2, m-1.Информационные выходыпоразрядных узлов анализа. являются выходными 12„

l2, ..., 12„, устройства. ъ

Использование унитарного кода приводит к экономии оборудования, необходимого для вычисления резуль.— татов операции дизъюнкции, конъюнкции и импликации. Зкономия возрастает с уменьшением числа разрядов для представления вводимой информации„ что особенно существенно для устройств, реализующих операции нечеткой логики, где нет необходимости представлять числа с большой точностью. Последнее

1156060 объясняется тем, что степени истинности (значения) нечетных переменных или высказываний, являющихся аргументами,,устанавливаются субъективно оператором, для которого точность 5 оценки степеней истинности нечетных переменных, равная 0.1, уже является достаточно высокой. Для представления чисел с шагом 0.1 в диапазоне от О до требуется всего 11 разрядов !р унитарного кода. Каждый разряд, начиная справа, кодирует последовательно числа 0, О. 1, 0,2, ..., 1. Такое дискретное представление чисел не приводит к потере точности при нычис- 1 лениях, поскольку для логических операций область определения аргумента и область значений результата являются одним и тем же множеством.

Алгоритм работы устройства следу- 2р ющий. Вычисление дизъюнкции и нечетных переменных состоит в выполнении поразрядной дизъюнкции унитарных кодов этих чисел и в последующем выделении из полученного кода старшей 25 единицы. Вычисление конъюнкции ь не.четных переменных состоит также в вы-! полнении поразрядной дизъюнкции унитарных кодов этих чисел и в последующем выделении из полученного кода младшей единицы, а не старшей, как при вычислении дизъюнкции. Простота этих алгоритмов свидетельствует о преимуществе унитарного кода перед двоичным в данном случае.

Вычисление результата D импликации

4 -" В; двух нечетких переменных Й и

8„ состоит в получении разности (1-A) и нахождении дизъюнкции чисел (1-4) и 8; в указанном порядке. 40

Для получения унитарного кода разности 1-!! необходимо единицу, состоящую в 1 -м разряде я! -разрядного унитарного кода числа A переписать в (я!-1+1)-й разряд, а в 1 -м разряде 45 записать О. Например, при N =11 н

A=0,3 единица в коде числа 4 будет в 8-м разряде слева (считая от самого старшего разряда), а в коде 1-A--0,7 единица будет в 4-м разряде слева, 50 так как 11-8+1=4. В устройстве значение разности 1- А образуется за счет инверсного порядка подключения шин разрядов числа A к первым входам элементов ИЛИ 3 всех поразрядных узлов анализа, Тем самым вместо кода числа А Фактически подается код числа

Устройство работает следующим образом.

При вычислении операции дизъюнкции

:п нечетких переменных на все шины 8 и шину М и 11 подаются нулевые сигналы, а на шину МЙХ 10 — единичный сигнал. На шины 9; подаются -е разряды унитарных кодов каждого из п,чисел В1 В, ..., 8 „ . Если требуется выполнить дизъюнкцию меньшего числа нечетких переменных, то на шины остальных переменных подаются нулевые сигналы. На выходах элементов ИЛИ 3 поразрядных узлов анализа образуется код, представляющий собой поразрядную дизъюнкцню кодов чисел 8 В,, ..., 8.1, Пусть в этом коде старшая единица находится в 1-м разряде ° Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 3 в первом узле анализа через элемент

И 4 поступает на выход 12! устройства, так как на другой вход элемента И 4 подается единичный сигнал с шины М4> 10 через элемент ИЛИ 2.

Кроме того, этот же единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 3, инвертируясь элементом HE 7, запирает всю цепочку из

tn последовательно соединенных элементов И 5, обусловленная тем самым нулевой сигнал на первом из входов элемента

ИЛИ 2 в каждом поразрядном узле анализа 1, 1

На второй вход элемента ИЛИ 2

t каждого -го из поразрядных. узлов анализа подается нулевой сигнал с шины

Mi1! 11 через элемент И 6 (+1)-го порязрядного узла анализа, где =1, 2, ..., m -1, а на второй вход элемента ИЛИ 2 последнего m-го узла анализа нулевой сигнал подается непосредственно с шины М g !1. Нулевой сигнал с выхода элемента ИПИ 2 в каЖдом из поразрядных узлов анализа 1, 1>, ..., 1„ блокирует элемент

И 4, обуславливая тем самым нулевой сигнал на выходе соответствующего узла анализа независимо от состояния выходов элементов ИЛИ 3 в этих узлах анализа.

Пусть в коде, образованном состояниями выходов элементов ИЛИ 3 всех поразрядных узлов анализа, старшая единица находится в -м разряде, где

2 i = m. В этом случае описание.работы группы поразрядных узлов анализа

14, 1;.„, ° ° ° !А ан логично рассмот- ренному, если с выхода элемента И 5

1156060 (< — 1)-го узла анализа на первый блокировочный вход < -го узла анализа подан единичный сигнал. Покажем, что для .рассматриваемого случая на выходах элементов И 5 всех поразрядных 5 злов ана. и а 1, 1г, ..., 1; будет единичный сигнал.

Действительно, во всех этих поразрядных узлах анализа на выходах элементов ИЛИ 3 имеется нулевой сигнал, а на первых блокировочных входах имеется единичный сигнал. Для первого узла анализа этот единичный сигнал снимается с шины iN 5> 10 и, поступая затем на вход элемента И 5 совместно 15 с нулевым сигналом, снятым с выхода элемента ИЛИ 3 и проиввертированным элементом НЕ 7, и с сигналом с шины

МАХ 10, обусловит единичный сигнал на выходе элемента И 5 и тем самым 36 единичный сигнал на первом блокировочном входе второго узла анализа.

Аналогичным образом происходит формирование единичного сигнала на выходах элементов И 5 поразрядных узлов 2Ç анализа 1, 1

На информационных выходах 12 <, 12, ..., 12„ соответствующих узлов анализа будут нулевые сигналы, про ведшие с выходов элементов ИЛИ 3 « ц через элементы И 4. Таким образом, на выходе устройства будет унитарный код с единицей в -и разряде, что соответствует унитарному коду максимального из чисел Â1, 8, ..., 8П . ®

При вычислении операции конъюнкции устройство работает аналогично, как и при вычислении диэъвикции. Бины 8 и 9 находятся в том же состоянии. Отличие заключается лишь в следующем.

На шину Л1Д 10 подается нулевой сигнал, а на шину INtN 11 — единичный сигнал. Нулевые сигналы с шины ЦА 10 запирают элементы HF, всех поразрядных узлов анализа. Единичный сигнал с шины 911Ч 11, поступая на входы всех элементов И 6 и на второй блокировоч. ный вход младшего -го поразрядного узла анализа, подготавливает цепочку из последовательно соединенных эле-, ментов И 6 к работе, аналогичной работе элементов И 5 при вычислении операции дизъюнкции. Таким образом, передача блокирующих сигналов происходит не .от старших разрядов к младшим, как при вычислении дизъюнкции, а в обратном направлении. Это и обусловит выделение на выходах устройства не старшей единицы из кода, образованного состояниями выходов всех элементов ИЛИ 3, а младшей, что и означает выделение унитарного кода минимального из чисел б,, В

8„.

При вычислении операции импликации двух нечетких переменных А и 8; на шины 8 подается унитарный код числа и .

При этом на первых входах эле;:.ентов

ИЛИ 3 образуется унитарный код числа

1 -4. Так как результат операции импликации определяется как дизъюнкция чисел 1- и и 8;, то, подав число

8; на входы 9 описанным выше образом, нулевой сигнал — на шину М)И 11, единичный сигнал — на шину МО 10, на выходах 12 устройства получим унитарный код результата операции импли-. кации чисел. h и В;

1156060 и I0 f1

ВНИИПИ Заказ 3146/45 Тирах 710 Подписное

Филиал ПНП "Патент", г.Ухгород, ул.йроекчйай, 4

I

1