Устройство для сравнения чисел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ, содержащее генератор импульсов , элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, счетчики, причем управляющий вход гекератора импульсов соединен с входом запуска устройства, а выход соединен с первыми входами первого И второго элементов И, установочные входы первого и второго счетчиков подключены соответственно к входам первого и второго сравниваемых чисел устройства, а выходы переполнения соединены с входами установки в О первого и второго триггеров соответственно, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, с первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, прямой выход второготриггера соединен с вторым входом второго элемента И, с вторым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ зс вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом сигнала, разности устройства , отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем возможности сравнения чисел с учетом их знаков, в него введены две группы элементов И, две группы элементов ИЛИ, два многовходовых элемента ИЛИ, два элемента И сброса, два элемента НЕ, два элемента И, три элемента ИЛИ, три элемента 2ИИЛИ , элемент задержки и триггеры i знаковых разрядов первого и второго (Л чисел соответственно, входы установки в О которых подключены к С входам знаковых разрядов сравниваемых чисел, соответственно, а инверсные выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов И сброса, первым входам элементов И соответственно первой X и второй групп и соответственно первому и BTopoify входам первого элех мента 2И-ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с вторы00 ми входами первого и второго элементов И сброса, выходы которых 0 подключены к бходам установки в соответственно первого и второго счетчиков, синхрокизирукицие входы которых соединены с выходом генератора импульсов,.прямые выходы триггеров знакочы разрядов первого и второго чисел соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого элемента, 2И-Ш1И, вторыми входами элементов И соответственно второй и первой групп, соответствен

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 С 06 F 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3713779/24-24 (22) 20.03.84 (46) 23.09.85. Бюл. Ф 35 (72) С.В.Калабухов, С.В.Облетов и А.M.Ñòåôàíîâ (53) 681.325.5(088.8) (56) Гаврилов 10.В. и Пучко А.М.

Арифметические устройства быстродействующих ЭЦВИ. M. Советское радио, 1970, с. 237-240.

Авторское свидетельство СССР

N- 960801, кл. G 06 F 7/04, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

ЧИСЕЛ, содержащее генератор импульсов, элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, счетчики, причем управляющий вход генератора импульсов соединен с входом запуска устройства, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, установочные входы первого и вторбго счетчиков подключены соответственно к входам первого и второго сравниваемых чисел устройства, а выходы переполнения соединены с входами установки в "0" первого и второго триггеров соответственно, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, с первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, прямой выход второго. триггера соединен с вторым входом второго элемента И, с вторым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ г с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом сигнала, разности устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства .путем возможности сравнения чисел с учетом их знаков, в него введены две группы элементов И, две группы элементов ИЛИ, два многовходовых лемента ИЛИ, два элемента И сброса, два элемента НЕ, два элемента И, три элемента ИЛИ, три элемента 2ИИЛИ, элемент задержки и триггеры знаковых разрядов первого и второго чисел соответственно, входы установки в "0" которых подключены к входам знаковых разрядов сравниваемых чисел, соответственно, а инверсные выходы — к первым входам соответственно первого и второго элементов И сброса, первым входам элементов И соответственно первой и второй групп и соответственно первому и второму входам первого элемента 2И-ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с вторыми входами первого и второго элементов И сброса, выходы которых подключены к входам установки в "0" соответственно первого и второго . счетчиков, синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, прямые выходы триггеров знакочых разрядов первого и второго чисел соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого элемента, 2И-ИЛИ, вторыми входами элементов И соответственно второй и первой групп, соответствен1180878 но с первыми и вторыми входами элемента ИЛИ-HE и второго элемента ИЛИ, первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И и через элементы HF. с вторыми входами соответственно четвертого и третьего элементов И, выходы которых подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, а выходы подключены к входам установки соответственно в "0 и "1" триггера, прямой выход которого соединен с первыми объединенными входамй второго и третьего элементов 2ЦИЛИ, вторые входы которых объединены и подключены к инверсному выходу триггера, третьи входы второго и третьего элементов 2И-ИЛИ объединены и соедин «ы с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а четвертые — с выходами второго эле1

Изобретение относится к автоматике и цифровой измерительной технике и предназначено для автоматического сравнения двух чисел, представленных в цифровой форме, с учетом 5 их знаков.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем сравнения двоичных чисел с учетом !О их знаков.

На фиг.1 и 2 представлены функциональные схемы устройства..

Устройство содержит генератор 1 15 импульсов, входы 2 и 3 знаковых разрядов, триггеры 4 и 5 знаковых разрядов первого и второго чисел, элементы И 6 и 7, первый счетчик 8, первый триггер 9, второй счетчик 10, 2О группы элементов И 11 и 12, группы . элементов ИЛИ 13 и 14, многовходовые элементы ИЛИ 15 и 16, элементы И

17 и 18 сброса, второй триггер 1,9, элемент 2И-ИЛИ 20, элемент 21 за-, 25 держки, вход 22 запуска, входы 23 и 24 сравниваемых чисел, элементьг

НЕ 25-28, эпементы И 29-32, элемент мента ИЛИ, выходы второго и третьего элементов 2И-ИЛИ являются выходами неравенства устройства, выходы разрядов первого и второго счетчиков подключены к третьим входам соответствующих элементов И соответственно первой и второй групп, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго многовходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с третьими входами соответственно первого и второго элементов И сброса, выходы первого и второго элементов И подключены к первым входам первых элементов ИЛИ соответственно первой и второй групп, вторые входы элементов ИЛИ первой и второй групп соединены с выходами соответствующих элементов И соответственно второй и первой групп, а выходы подключены к информационным входам соответствующих триггеров соответственно первого и второго счетчиков.

ИЛИ-НЕ 33, элементы ИЛИ 34-36, элементы 2И-ИЛИ 37.и 38, триггер 39.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии генератор 1 заперт, триггеры 4,5,9,19 и 39 установлены в "1". По входам 23 и 24 сравниваемые числа в двоичном виде поступают соответственно в первый 8 и второй 10 счетчики. Знаки сравниваемых чисел определяются наличием или отсутствиеМ сигналов на входах знаков второго 2 и первого 3 числа.

Если числа положительные, то на входах 2 и 3 знаков устанавливаются нулевые сигналы. Если числа отрица тельные, то на входах знаков 2 и 3 устанавливаются единичные сигналы, что вызывает переключение обоих триггеров 4 и 5 знаков в "0". Если знаки чисел различны, например первое число положительное, а второе отрицательное, то на входе 2 знака второго числа устанавливается "1", а на входе 3 знака первого числа—

"0", таким образом, триггер 4 знака первого числа остается в "1", а

3 1 триггер 5 знака второго числа у танавливается в "0".

Счетчики состоят нз N триггеров, т.е. имеют разрядность, равную числу N. Сравниваемые же числа могут иметь разрядность не выше N-1, так как будет описано ниже. При сравнении чисел с разными знаками в устройстве производится перенос отрицательного числа, записанного в один из счетчиков, в другой счетчик, в котором образуется сумма по модулю два сравниваемых чисел. Поэтому разряд необходим для записи единицы переполнения в случае наличия единиц в N-1 разрядах в обоих числах.

Работу устройства рассмотрим в трех вариантах, определяемых возможными комбинациями чисел: оба числа положительные, оба числа отрицательные, числа имеют разные знаки. .Первый вариант — оба числа положительные.

По команде запуска генератор 1 начинает вырабатывать прямоугольные импульсы определенной частоты. Эти импульсы одновременно поступают на первые входы элементов И 6 и 7. В исходном состоянии триггеры 9 и 19 находятся в "1", что обеспечивает уровень разрешающего сигнала на вторых входах элементов И 6 и 7.

Таким образом, импульсы генератора 1 через элементы И 6 и ИЛИ 13 для первого счетчика и элементы И 7 и ИЛИ 14 для второго счетчика поступают одновременно на входы обоих счетчиков, заполняя их.

I

Определение соотношения между сравниваемыми числами А и В, записанными в счетчиках, производится по взаимному расположению сигналов переполнения счетчиков на временной шкале. Например, если А ) В, то сигнал переполнения сначала появляется в первом счетчике, а затем во втором (при Ас В последовательность появления сигналов переполнения обратная). Сигнал переполнения с выхода триггера 9 одновременно поступает на второй вход элемента И 6, запрещая прохождение импульсов генератора 1 на вход переполнения первого счетчика, на первый вход элемента И 29 и через элемент НЕ 25 на первый вход элемента И 30. При этом с выхода элемента И 20 единичный сигнал поступает на первый вход эле1808 8 4 мента ИЛИ 35, на выходе которог< формируется положительный перепад напряжения, и на второй вход элемента ИЛИ 36. Так как триггер 39 в исхОднОМ сОстОянии нахОдится В 1 то единичный сигнал, поступивший с выхода элемента ИЛИ 35, не изменяет его состояния. Положительный перепад напряжения с прямого выхода триггера 39 поступает на четвертый вход элемента И-ИЛИ 37 и на первый вход элемента И-ИЛИ 38. Так как числа положительные, то триггеры знаков

-.обоих чисел остаются в исходном "1"

15 состОЯнии, Сигналы с прЯмых выхОДОВ триггеров 4 и 5 поступают на входы элемента ИЛИ Зч, с выхода которого единичный сигнал поступает на третий вход элемента И-ИЛИ 37 и на третий вход элемента И-ИЛИ 38. В,цанном случае единичный сигнал появляется с выхода элемента И-ИЛИ 3 7,,что соответствует А > В.

После переполнения второго счет25 чика сигнал переполнения с выхода триггера 19 одновременно поступает на второй вход элемента И 7, запрещая прохождение импульсов генератора 1 на вход переполнившегося второго счетчика на второй вход элемента И 30 и через элемент НЕ: 26 на второй вход элемента И 29 ° При этом на выходе элемента И 30 пропадает единичный сигнал, что приводит к разблокировке входа установки триг35

Н гера 39 в 0 и формированию на выходе элемента ИЛИ 35 отрицательного перепада напряжения.

На этом оканчивается цикл опера40 ции сравнения чисел А и В, в результате до проведения следующего цикла на выходе элемента И-ИЛИ 45 сохраняется единичный сигнал, соответствующий случаю А т В. Длительность

45 формируемого на выходе элемента ИЛИ

35 единичного сигнала пропорциональна абсолютной величине разности чисел А и В, т.е. =К /(А-В)/.

50 Схема работает аналогичным образом и при соотношении чисел А и В, с той лишь разницей, что сначала появляется сигнал переполнения второго счетчика, а затем первого счетчика, 55 т.е. на выхоце элемента ИЛИ 35 длительность единичного сигнала будет следущщая t =K ((В-А)/, а также по.ложительный перепад напряжения будет

1180878 на выходе. элемента И-ИЛИ 38, что соответствует А (В.

Второй вариант — оба числа отрицательные.

При данном варианте работа схемы мало отличается от первого варианта.

Перед циклом сравнения на оба входа знаков 2 и 3 подаются единичные сигналы, что приводит к установке триг=еров 4 и 5 знаков обоих чисел в

"0", единичный сигнал поступает на элементы И-ИЛИ 37 и 38 с элемента

ИЛИ-НЕ 33, что приводит к следующему: при соотношении абсолютных величин чисел/А/ «/Б/, положительный перепад напряжения будет на выходе элемента И-ИЛИ 38, т. е. А (В, если же соотла. ение абсолютных чисел

/A/ ° /В/, то положительный перепад напряжения будет на выходе элемента И вЂ” ИЛИ 37, т.е. А> В.

Третий вариант — числа имеют разные знаки.

Длз определенности предположим, что А ) В, т.е. А — положительное число, а В - отрицательное. В этом с.пучае единичный сигнал подается па вход 2, что приводит к установке грнгт.ера 5 знака второго числа в "0". 30

Епипи шы» сигналы, снимаемые с прям:>. о ни хода триггера 4 и .инверсного плода триггера 5, поступают на р.=:тий и четвертый входы соответст;-.;.по элемента И-ИЛИ 20 что при«

-;i;r к пояглению единичного сигнан» выходе элемента И-ИЛИ 20, к<>горый поступает на вход элемента

21 задержки, а также поступает на входы соответственно элементов И 12 . рунпы, которые подключены к прямым

r-.ttõîäëì второго счетчика 10. Так как во втором счетчике записано число В, то определенные триггеры этого счетчика находятся в "1", поэтому с выходов соответствующих элементов

И, единичный сигнал поступает:на вход триггера того же разряда первого счетчика. Тем самым в первом счетчике получается сумма по модулю два абсолютных величин чисел А и В.

Например, предположим, что счетчики трехразрядные, сравниваемые. числа

A=2 (в двоичном коде 010), В=-З(110), тогда в первом счетчике получаем сумму абсолютных величин этих чисел

С=/А/ + / В/=5 (101), которая соответ ствует искомой разности чисел A и В.

Время задержки С элемента 21 задержки должно быть больше времени, необходимого для срабатывания элемента Иэлемента ИЛИ вЂ” „„„и триггера т.е.

« о иьи гг

Для интегральных микросхем (ИМС) серия 155 (3), например, для элементов И К 155ЛИТ вЂ” t 30 нс, для элементов ИЛИ К155ЛЛ1 — tenu 25 нс и для триггера К155ТМ2 — t = 60 нс.

Тогда получаем г.. «30+25+б0=115 нс, т.е.ь «115 нс

Таким образом, не менее, чем через 115 нс, на выходе элемента 21 задержки появляется единичный сигнал, который поступает на первый вход элемента И 18, с выхода которого положительный перепад напряжения поступает на входы сброса в "0" каждого из триггеров второго счетчика, Поэтому до начала цикла сравнения чисел, т.е. до поступления управляющего сигнала на вход запуска, в первом счетчике находится сумма абсолютных величин сравниваемых чисел, а второй счетчик сброшен в "0".

Дальнейшая работа схемы аналогична работе при первом варианте, однако есть отличие при определении соотношения между числами (количественная оценка разницы между числами производится аналотично первому варианту). С прямых выходов триггеров

4 и 5 знаков снимаются соответственно единичный и нулевой сигналы, которые поступают на входы элементов

НЕ 27 и 28, элементов И 31 и 32, элемента ИЛИ 34 и элемента ИЛИ-НЕ 33.

С выхода элемента И 32 единичный сигнал через элемент ИЛИ 35 поступает на вход установки в "1" триггера 39, с прямого выхода которого единичный сигнал поступает на четвертый вход элемента И-ИЛИ 37 и на первый вход элемента И-ИЛИ 38 ° С выхода элемента ИЛИ 34 единичный сигнал поступает на третий вход элемента И-ИЛИ 37 и на третий вход элемента И-ИЛИ 38, что

I вызывает появление единичного сигнала, соответствующего соотношению

А ) В, на выходе элемента И-ИЛИ 37.

Таким образом, при третьем варианте еще дэ сравнения чисел схема определяет их соотношение.

113п878

Фиг. f

11808! 8

ВНИИПВ Заказ 5926/47 Тираж 709 йоддисиое

I ill I

Филиал ППП "Патеит®, r.Óàãîðîä, уа.Проехтим, 4