Устройство для определения положения числа на числовой оси

 

Устройство относится К вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов. Устройство обеспечивает с высоким быстродействием сортировку чисел в границах заданных диапазонов. Устройство содержит входной счетчик-, управляющий триггер , генератор импульсов, элементы И, формирователи импульсов, счетчи- ;КН диапазонов, элементы ИСКЛЮЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ, группы элементов 2И-ИЛИ. Исследуемый диапазон разбивается на поддиапазоны. Значения разности границ поддиапазонов записываются в счетчики поддиапазонов, Код числа записывается во входной счетчик. В зависимости от его величины, определяемой по старшему разряду, устройство переходит в один из двух режимов работы - счета от нуля, если на вход поступило число 0 , т.е. в первой половине разрядной сетки , или счета от верхнего значения границ диапазонов, если на вход поступило число , т.е. во второй половине разрядной сетки, что увеличивает быстродействие устройства . 2 ил. а « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И) (А(14 G 06 F 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 381 7081/24-24 (22) 27. 11, 84 (46) 15.05.86. Вюл. ¹ 18 (72) А.Н.Мурашко (53) 681.325(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) Авторское свидетельство СССР № 486317, кл, G 06 F 7/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1097998, кл . G 06 F 7/06, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ЧИСЛА НА ЧИСЛОВОЙ ОСИ (57) Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов. Устройство обеспечивает с высоким быстродействием сортировку чисел в границах заданных диапазонов. Устройство содержит входной счетчик„ управляюший тригr ep, генератор импульсов, элементы

И, формирователи импульсов, счетчики диапазонов, элементы ИСКЛЮЧАЮ-

ЩЕЕ ИЛИ, группы элементов 2И-ИЛИ.

Исследуемый диапазон разбивается на поддиапазоны. Значения разности границ поддиапазонов записываются в счетчики поддиапазонов. Код числа записывается во входной счетчик. В зависимости от его величины, определяемой по старшему разряду, устройство переходит в один из двух режимов работы — счета от нуля, если на вход поступило число Оg а„с а„„,/2, т. е. в первой половине разрядной сетки, или счета от верхнего значения границ диапазонов, если на вход поступило число а„,„, /2- а „а „„т. е. во второй половине разрядной сетки, что увеличивает быстродействие устройства. 2 ил.

1231497 це сортировки числа по диапазонам в случае,, когда старший разряд числа а!, содержит "0"

Формирователь импульсов 8 служит для выработки строб-импульса в конце сортировки числа по диапазонам в случае, когда старший разряд числа а„ содержит "!". Первая группа элементов 2И-ИЛИ 9» -9, служат дпя выра !O ботки имп ульсов счета, Счетчики 10»-10„„ служат для записи диапазонов Х,, (Х -Х,),...(1(„ —

Х,»)у ° ° Хpp где 1»ьХ ю Х; ХИ>

Х, — границы диапазонов. !

5 Триггеры 11, -11„„ диапазонов служат для запоминания поступления сигналов с выхдда счетчиков l0» -1Ов+, диапазонов.

Элементы ИСКХПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ !2! †!2„

20 и вторая группа элементов 2И-ИЛИ

1Зэ -13„»» служат дпя выработки сигналов сортировки на выходах устройства.

Элементы устройства счетчики, 25 триггеры, элементы И, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

2И-ИЛИ могут быть исполнены на базе типовых цифровых интегральных серий типа 133, 155, 561 и т.д.

Формирователи и генератор импульсов могут быть выполнены, например, на базе микросхемы К!55 АГЗ, К155АГ! с соответствующими схемами запуска.

Генератор 3 импульсов служит для выработки синхронизирующих импульсов,. поступающих на первые входы первого

4 и второго 5 элементов И, причем ,запуск:;råíåpàòîðà 3 осуществляется по заднему фронту (О 1) сигнала . по входу 17 устройства, а останов генератора — только по заднему фрон< у (Π†» 1)сигнала с выхода третьего элемента И 6, Первый 4 и второй 5 элементы И служат для клапанирования синхронизирующих импульсов в зависимости от содержимого старшего разряда сортируемого числа.

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано в системах обработки информации для определения положения числа в заданном диапазоне, в системах распознавания образцов.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства! на фиг. 2— временная диаграмма работы элементов устройства.

Устройство содержит входной счетчик 1, управляющий триггер 2, генератор .3 импульсов, элементы И 4-6, формирователи импульсов 7 и 8,группу элементов 2И-ИЛИ 9„ -9(„,1, счетчики 10, — 10„„ диапазонов, триггеры

11;-11„„ диапазонов, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12»-12„, группу элементов 2И-ИЛИ 13,-13„,, выход "Меньше" !

4, информационные выходы 15, выход ."Больше" 16, вход запуска устройства 17, входы анализируемого числа устройства 18.

Входной счетчик 1 служит для запи. си исходного сортируемого числа и определения конца цикла сортировки числа по диапазонам и выработки сигнала на своих выходах: на своем выходе ("заем", «+ О) при поступлении импульсов на вычитающий вход счетчика 1, на своем третьем выходе ("переполнение",3 n) прн поступлении соответствующего числа импульсов на суммирующий вход счетчика 1.

Управляющий триггер 2 предназначен для хранения признака (значения) старшего информационного разряда в поступающем числе а с первого выхода счетчика 1.

Формирователь. импульсов 7 служит для выработки строб-импульса в конУстройство работает слецующнм об.

PG3OM»

Исследуемый диапазон (Х;... Х„) разбит на поддиапазоны, где Х,,Х, ...,Х„ — границы поддиапазонов.

Триггеры 11, -11 обнуляются. На информационные входы счетчиков il0,—

I0 ., поступают значения Х, (Х.,-Х„), Х,„сООтветственнО, ПО синх!2аимпуль сам на соответствующих сннхровходах

45 счетчиков 10, -!О„„значения разности границ переписываются в соответствующие счетчики 1О» -10„„„ (цепи обнуления и начальной записи не показаны),. Таким образом, перед началом работы в счетчиках 10 будут содер.жаться значения разности значений соответствующих соседних границ диапазонов, а в счетчик 10„„ заносится разность между максимальным значением числа в избранной двоичной разрядной сетке а „ н значением верхнего поддиапазона Х,, т.е. его инверсное значение Х„=а„„,-х„, 12314 то

25 число а„(30

40

50

На вход 17 запуска устройства поступает импульс запуска (фиг. 2),а на информационный вход IS поступает исследуемое число а, которое необходимо определить в соответствующих диапазонах. По переднему фронту (1 0) .сигнала запуска по входу !

7 устройства код числа а переписывается-во входной счетчик 1. В зависимости от величины поступающих чисел а„ устройство переходит в один из двух режимов работы: в режим если на вход поступило число 0 =4 ап

c — "-- т.е. в первой половине раз рядной сетки, в режим 2 если на вход

d макс поступило число — — — < а с а т.е. во второй половине разрядной сетки.

Пусть максимальное число двоичных разрядов в исследуемом диапазоне двоичных чисел составляет, например, восемь разрядов, а границы поддиапазонов Х,=1, Х =З, Хз=9,..., Х„.,=249, Х„=253, Х 255-2S3=2

Режим 1.

На вход 18 поступило

G макс

< -- †вЂ, например а„=4. По переднему фронту (1 О) сигнала со входа 17 устройства число переписывается во входной счетчик 1 так, что на его первом вьжоде (старшем двоичном разряде) установится нулевой потенциал. По заднему фронту (Π— 1) сигнала по входу 17 нулевой потенциал с первого вьгхода.счетчика 1 переписывается в триггер 2 так, что на его прямом выходе — нулевой потенциал, а на его инверсном — единичный потенциал. Далее, по заднему фронту сигнала по входу 17 устройства запускается генератор 3 импульсов и на его выходе появляются импульсы (фиг. 2). Поскольку триггер 2 установлен в нулевое состояние, то на втором входе элемента И 4 — единичный потенциал, а на втором входе элемента И 5 — нулевой потенциал. На выходе элемента И 4 появляются импульсы, поступающие на нычитающие входы счетчика I, счетчика 10, диапазонов и первые входы первой группы элементов 2И-ИЛИ 9, -9„,. Поскольку в исходном состоянии все триггеры

ll, -ll„ в нулевом состоянии, то ну леные потенциалы с их прямых выхо97 4 дов блокируют срабатывание первой группы элементов 2И-ИЛИ 9, -9„, по третьим и четвертым входам. Таким образом, импульсы с выхода элемента

И 4 вызывают вначале изменение состояния счетчика 1 и счетчика 1О! до тех пор, пока число поступивших импульсов превысит значение границы первого диапазона. Для случая при

Х,=I, после первого же импульса на выходе счетчика IO< появляется от-, рицательный импульс, по заднему фронту которого (Π†1) устанавливается триггер 11, в единичное состояние, разрешение с прямого выхода которого гоступает на третий вход элемента 2И-ИЛИ 9 первой группы. Второй импульс с выхода первого элемента

И 4 поступает на вычитающий вход счетчика 1 и вход счетчика 10g через элемент 2И вЂ И 9,. При Х =3, (Х, — Х,) =

=2, после двух поступивших на вход счетчика IO импульсов на его выходе появляется отрицательный импульс, по заднему фронту которого (Π†1) устанавливается триггер II в единичное состояние, разрешение с прямого выхода которого поступает на третий вход элемента 2И-ИЛИ 9 . Таким образом, после установления триггеров III u Ilq в единичное. состояние, сработает элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ !2, поскольку на его первом входе — единичный потенциал, а на его втором входе — нулевой потенциал. С выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 12 единичный потенциал поступает на третий вход элемента 2И-ИЛИ 13 второй группы. На выходах остальных элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, 12з, ...,12„ — нулевые потенциалы, поскольку на первом и втором входах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12i — единичные потенциалы, а на нходах остальных элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ вЂ” нулевые потенциалы.

При последующем поступлении импульсон счета через элемент 2И-ИЛИ 9г второй группы на нычитающий вход счетчика 1Ог, а также на нычитающий вход счетчика 1, на втором ньгходе которого после поступления на него четырех импульсов (при ад=4)появляется отрицательный импульс (фиг.2), по заднему фронту (O — + 1) которого запускается формирователь импульсов

На выходе формирователя импульсон 7 появляется строб-импульс и на

123!497 первом и третьем входах элемента

2И-ИЛИ 13, — единичные потенциалы, Срабатывает элемент 2И-ИЛИ 13> а на выходе 15 " единичный потенциал, что соответствует определению числа а „ в границах соответствующего диапазона (X,-Х,7, а на всех остальных выходах 14, 15,, 15, . °,15„,, 16 устройства — нулевой потенциал.

По заднему фронту сигнала (О - 1) со второго выхода входного счетчика 1 через элемент И б блокируется работа генератора 3 импульсов по второму входу последнего, Устройство закончило цикл сортировки числа в заданных границах Х,Х,...,X> диапазонов, Перед сортировкой следующего числа а 1 триггеры 11, 11,. ° .,11 » обнуляются, а в счетчики 10,— )0»< записываются разности значений соответствующих соседних границ диапазонов.

Режим 2.

На вход )8 устройства поступило число -- — — — а «а а мд«

И Ма«С > например а = о

=250. По переднему фронту (1 — + 0) сигнала с входа 17 устройства это число переписывается во входной счетчик 1 так, что на его первом выходе (старшем двоичном разряде) установится единичный потенциал, По заднему фронту (О - 1) сигнала по входу 17 устройства единичный потенциал .с первого выхода счетчика

1 переписывается в триггер 2 так, что íà его прямом выходе — единичный потенциал, а на его инверсном выходе — нулевой потенциал. Далее., по заднему фронту сигнала по входу

17 устройства запускается генератор

3 импульсов и на его выходе появляются импульсы, которые поступают на выход элемента И 5 и далее на суммирующий вход счетчика 1, вычитающий вход счетчика 10ÄÄ диапазонов и вторые входы группы элементов 2И-ИЛИ

9 -9„1. Поскольку в исходном состоянии все триггеры 11, — 11, — в нулевом состоянии, то нулевые потенциалы с их прямых выходов блокируют срабатывание группы элементов 2И-ИЛИ

9 -9>, по третьим и четвертым вхо— дам.

Для случая Х 2, после второго импульса на выходе счетчика 10,, появляется отрицательный импульс, по заднему фронту которого (Π— +1) устанавливается триггер 11„„ в еди50

5

45 ничное состояние, разрешение с прямого выхода которого поступает на четвертый вход элемента 2И-ИЛИ 9„т первой группы. Третий импульс с выхода элемента И 5 поступает на суммирующий вход счетчика 1 и вычитающий вход счетчика 10„ через элемент

2И-ИЛИ 9 1 „ При Х„,=249, Х„=253, a„=250 I,X„-X„ )=4, после поступления пяти импульсов счета на суммирующий вход счетчика 1 на третьем выходе последнего появляется отрицательный импульс (фиг. 2), по переднему фронту (1 - О) которого запускается формирователь импульсов 8.

На выходе формироватепя импульсов 8 появляется строб-импульс, а на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 .— единичный потенциал, так как ранее триггер 11 „ был установлен в единичное состояние. По совпадению единичных уровней на втором и четвертом входах элемента 2И-ИЛИ 13< на его выходе появляется единичный потенциал (выход 15 < устройства), Это соответствует определению числа а =250 в границах диапазона (X„-Х„,1, например (253 †24 . На всех остальных выходах 14, 151, 15,...,15„, 16 устройства будет нулевой потенциал.

По заднему фронту сигнала (О - 1) с третьего выхода входного счетчика 1 через элемент И 6 блокируется работа генератора 3 импульсов по второму входу последнего. Устройство закончило цикл сортировки числа ац в задан-, ных границах Х,,Х,...,Х„ диапазонов за пять тактовых импульсов, начиная с верхней границы Х .

Таким образом, при сортировке числе. а„,, близкого к максимальному значению кода в разрядной сетке счетчиков, сортировка в режиме 2 происходит, начиная с верхних значений границ диапазонов, что увеличивает быстродействие устройства. формула изобретения

Устройство для определения положения числа на числовой оси, содержа— щее и счетчиков диапазонов, (п-)j элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где п число границ диапазонов, элементы И, причем установочные входы каждого счетчика диапазона подключены к шине начальной установки устройства, выход первого элемента И подключен к вычитающему входу первого счетчи) 23) 497 ка, о т л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью повышения быстродействия, в него введены (и+1)-й счетчик диапазонов,)п-й элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входной счетчик, управляющий триггер, первый и второй r .þðìèрователи импульсов, первая группа (n-1) элементов 2И вЂ И, (n+!) триггеров диапазонов, вторая группа (п+

+1) элементов 2И вЂ И и генератор импульсов, вход запуска которого соединен с входом запуска устройства и синхровходами входного счетчика и управляющего триггера, а выход подключен к первым входам первого и второго элементов И, установочные входы (и+1)-ro счетчика диапазона подключены к шине начальной установки устройства, входы анализируемого числа устройства соединены с информа- о ционными входами входного счетчика, выход старшего разряда которого соединен с информационным входом управляющего триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены с вторыми д5 входами соответственно первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с первыми входами элементов 2И-ИЛИ первой группы и вычитающим входом входного счетчика, выход второго элемента И подключен к вторым входам элементов 2И-ИЛИ первой группы, вычитающему входу (n+

+1)-ro счетчика и суммирующему входу входного счетчика, выходы заема и переполнения кот:..рого подключены со35 ответственно к первому и второму входам третьего элемента И и через первый и второй формирователи импульсов соединены соответственно с

<о первыми и вторыми входами элементов

2И-ИЛИ второй группы, выход третьего элемента И подключен к входу останова генератора импульсов, выход

i-ro элемента 2И-ИЛИ первой группы, где i=),2. ..(n-l), соединен с вы45 читающим входом (i+1)-ro счетчика, выход заема j-ãà,ñ÷åò÷èêà диапазона, где,j =!,2, ...,(n+)), соединен с синхровходом j-го триггера диапазона, информационные входы триггеров диапазонов поцключены к входу логической единицы устройства, прямой выход i-го триггера диапазона соединен с первым входом i-го элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, прямой и инверсный выходы первого триггера диапазона подключены к третьим входам первых элементов 2И вЂ И соответственно первой и второй групп, прямой выход второго триггера диапазона подключен к четвертому входу первого элемента 2И-ИЛИ второй группы, второму входу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к третье-, му входу второго элемента 2И-ИЛИ пер" вой группы, прямой выход К-ro триггера диапазона, где К=3,4,,(n-1) соединен с вторым входом (k-1)-ro элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с четвертым входом (k-2)-го элемента 2И-HJIH первой группы и с третьим входом

k-го элемента 2И-ИЛИ первой группы, прямой выход и — го триггера диапазона соединен с первым входом и-го элемента ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторым входом (n-1)-ro элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третьим входом (и+))-ro элемента

2И-ИЛИ второй группы и с четвертым входом (n-2)-го элемента 2И-ИЛИ первой группы, прямой выход (n+I)-ro триггера диапазона соединен со вторым входом и-ro элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с четвертым входом (п-1)-ro элемента 2И-ИЛИ первой группы, инверсный выход (и+1)-ro триггера диапазона соединен с четвертым входом (и+1)-го элемента 2И-ИЛИ второй группы, выходы первого и (n+I)-ro элементов 2И-ИЛИ второй группы являются выходами "))еньше и Больше" устройства,,выходы элементов 2И вЂ И второй группы со второго по и-й являются информационными выходами устройства.

1231497

41ичюР

МВееаеюЮ Лф

Der&

4awaP åå 11

Рамена РР савееюе

АюеР п

eve

Аке юР форн

АаеР

АюИ ,ермек,ич Я4, Явим/

pep

Составитель Е.Иванова

Редактор И. Сегляник Техред И;Гайдощ 1(орректор M.Ìàêñèìèøèêåö

Заказ 2652/52 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород,ул..Проектная, 4