Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа

 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при создании автоматических систем повышенной надежности , аппаратуры связи и многоканальных систем обработки информации. Целью изобретения является расширение области применения за счет анализа чисел с учетом знака. Устройство содержит п-каналов анализа двоичных чисел, в каждом - канапе - входные элементы НЕ, элемент И-НЕ числа, элемент И-НЕ знака, элемент И прямого кода, элемент НЕ прямого кода, элемент И анализа нулей, триггеры, элемент И анализа единиц, элемент И выделения числа, общие для всех каналов выходное ИЛИ устройства триггер знака, пороговый элемент. Алгоритм работы устройства сводится к последовательному выбору экстремального числа при анализе одноименных разрядов двоичных чисел, поступающих в посл.едовательном коде по п-каналам, и уменьшении на одно число количества каналов за счет отключения выделенного канала, 2 ил. е ю ОО 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3839020/24-24 (22) 10.01.85 (46) 230786. Бюл. У 27 (72) Т,В, Алтунова и Е. В. Стриженов (53} 681.325 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 603994, кл. G 06 F 11/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 879591, кл. С 06 F 11/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА СРЕДНЕГО

ПО ВЕЛИЧИНЕ ДВОИЧНОГО ЧИСЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при создании автоматических систем повышенной надежности, аппаратуры связи и многоканальных систем обработки информации..

Целью изобретения является расширение области применения за счет ана„„SU„„1246О88 А1 ио 4 С 06 Р 7/06, 11/ОО лиза чисел с учетом знака. Устройство содержит п-каналов анализа двоичных чисел, в каждом-канале — входные элементы НЕ, элемент И-НЕ числа, элемент И-НЕ знака, элемент И прямого кода, элемент НЕ прямого кода, элемент И анализа нулей, триггеры, элемент И анализа единиц, элемент

И выделения числа, общие для всех каналов выходное ИЛИ устройства, триггер знака, пороговый элемент.

Алгоритм работы устройства сводится к последовательному выбору экстремального числа нри анализе одноименных разрядов двоичных чисел, поступающих в последовательном коде по п-каналам, и уменьшении на одно чис.— ло количества каналов за счет отключения выделенного канала, 2 ил.

246088

2 знака., элемент И 4 прямого кода, зле) мент НЕ 5 прямого кода, элемент И 6 анализа нулей, триггер 7, элемент

И 8 анализа единиц, триггер 9, элемент И 10 выделения числа, входы I l двоичных чисел, общий для всех каналов элемент выходное ИЛИ 1 2 устройства, выход 1.3 устройства, пороговый элемент 14,,инвертор 15, тригiO гер )6 знака, вход 17 тактовых импульсов ТИ I, вход 18 начальной уста- новки, вход 19 "Конец анализа знака".

Рассмотрим работу трехканального

)5 устройства.

Алгоритм работы приведен в таблице.

Показатели Пример 1 Пример 2

Пример 3

Число Знак Число

Знак Число нак

)010101

110001 О

1010010

О

О

Значение разрядов кода в шинах

Триггер знака (единичный выход) 111111

1010101

1111111

101ÎÎÎÎ

Значение на элементах И прямого кода

Исключаемый выход м... м...с

Значение на выходе .порогового эле1001

1010101

О 01100 1 мента

Выход устройства

О 1010101

В исходном состоянии после подачи сигнала на вход 18 начальной установки на нулевых выходах триггеров

7,9 и 16 устанавливаются единичные потенциалы, Дальнейшую работу устройства разберем на примере подачи на его входы произвольных чисел, представленных в последовательном дополнительном коде, Коды подаются, начиная со знакового разряда.

Рассмотрим пример l таблицы. При подаче на вход Ii знаковых разрядов, 4 )

Из обр ет ение относит ся к вычи слительной технике и автоматике и может быть использовано при создании автоматических систем повьппенной надежности, аппаратуры связи и многоканальных систем обработки информации.

Бель изобретения — расширение области применения за счет анализа чисел с учетом знака.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для выбора среднего по величине двоичного числа; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит в каждом из каналов входные элементы НЕ 1, элемент И-НЕ 2:числа, элемент И-НЕ 3

1 О! 001 О 1101

I 01 I 00 1 0101

О 00101 О 1001

0 111! I О !))!

О 01000 ) l l l l

О 001 10 О 0000

1) ) )1 1 1001

) 01100 О 1001

I имеющих нулевое значение, на выходе устройства появляется нулевой потенциал., причем триггеры 7 и 9 сохраняют исходное состояние. Триггер 5 знака находится в исходном состоянии при котором для прохождения входных сигналов открыты элементы -HE 3 знака и закрыты элементы И-HE 2 числа, Одновременно с поступлением на входы 1) первых старших разрядов сравниваемых чисел на единичный вход триггера )6 знака по входу )9 по! 2 108!» лы. Тактовый импульс ТИ 1 входной

3 д1» с тся сиГН лл Ко11е»! а нал11за .»11 1к а

Г1ри этом триггер 16 знака переходит в единичное состояние, разрешая прохождение сигналов через элементы

И-НЕ 2 числа и закрывая элементы

И-НЕ 3 знака.

Единичные потенциалы старших разрядов, пройдя через элементы И 10 выделения числа и элемент выходное

IIIIII 1 2 устройства, попадают на выход устройства.

Следующие разряды входных кодов поступают в комбинации 010. При этом на выходах соответствующих элементов И 4 прямого кода. будет также комбинация 010, в результате чего на выходе порогового элемента 14 появится нулевой уровень . На входах элемента И 8 анализа единиц второго канала с элемента И 4 прямого кода второго канала и с порогового элемента 14 через элемент 5 НЕ появляются два разрешающих потенциала.

Тактовый импульс ТИ 1 пройдет через элемент И 8 анализа единиц второго канала на вход триггера 9 этого канала и установит его в единичное состояние. Разрешающий потенциал снимается с элемента И 10 выделения числа второго канала и элемента И-HE

2 числа этого канала. На выходе элемента И-НЕ 2 числа появляется единичный потенциал, который через элемент И 4 прямого кода этого канала поступает на вход порогового элемента 14, Этот единичный потенциал остается без изменения до окончания цикла независимо от значений сигнала на входе второго канала.

В дальнейшем устройство реагирует только на сигналы по входам 11 первого и третьего каналов.

Одновременное появление единичныХ или нулевых потенциалов на входах первого и третьего каналов и далее на выходах элементов И 4 прямого кода этих каналов приводит к тому, что на выходе порогового элемента 14 появляются уровни единицы или нуля в соответствии с входной информацией.

При этом ни один из элементов И 8 анализа единиц или элементов И 6 анализа нулей в разрешенных каналах не открыт для прохождения тактовых импульсов ТИ 1. .Состояние триггеров 7 и 9 не меняется, и на выходе 13 устройства повторяется входная информация °

10 !

ЭО

Г1ояв»1е1п»е единичного сиги;»л;1 т11.,11 " ко на оляом из оста»»111ихся входеr» 11, как в примере таблицы — в первом канале, приводит к тому, что на выходе порогового элемента 14 с учетом единичного потенциала с отключенного второго канала появляется единичный уровень. В этом случае на входах элемента И 6 анализа нуля третьего канала будут разрешающие потенциалы с. порогового элемента 14 и с элемента НЕ 5 прямого кода третьего канала. Тактовый импульс ТИ 1, пройдя через элемент И 6 анализа нулей третьего канала, устанавливает триггер 7 этого канала в единичное состояние.

В результате снимается разрешающий потенциал с элемента И 10 выделения числа третьего канала и элемента И 4 прямого кода, с выхода которого на вход порогового элемента 14 в этом случае поступает уровень нуля, который остается без изменения до окончания цикла. Сигналы с входа 11 третьего канала перестают поступать через элемент И 10 вьщеления числа на элемент выходное .ИЛИ 12 .

Таким образом, определяется вход

11, по которому поступает код среднего двоичного числа. В рассмотренном примере число, среднее по величине из трех сравниваемых положительных чисел, поступает по первому каналу, большее число поступает по второму и меньшее число — по третьему каналу.

Разберем работу устройства с числами, имеющими. разные знаки (примеры 2 и 3 таблицы) .

Подадим на входы 11 знаковые разряды кодов в сочетании 110 ("l. отрицательное число, "0" — положительное число) в соответствии с примером 2. При анализе знаков для прохождения сигнала открыты элементы

И-НЕ 3 анализа знака, на выходе которых появляется комбинация 001 и, пройдя через элементы И 4 прямого кода, попадает на входы порогового элемента 14. В результате воздействия этой комбинации на выходе порогового элемента 14 будет нулевой потенциал. На входах элемента И 8 анализа единиц третьего канала с элемента И 4 прямого кода этого канала и с элемента 5 НЕ, инвертирующего выходной сигнал порогового элемента

14, появляются разрешающие потенциа-1

12460

50

55 5 шины 17, пройдя через элемент И 8 анализа единиц третьего канала, устанавливает триггер 9 этого канала в единичное состояние. В результате снимается разрешающий потенциал с

5 элемента И 10 выделения числа третьего канала, с элемента И вЂ” НЕ 3 знака и с элемента И-НЕ 2 числа этого канала. На выходах элементов И-НЕ 2 и 3 появляются единичные потенциалы, ко- 1а торые обеспечивают единичный потенциал на выходе элемечта И 4 прямого кода до конца цикла. Третий канал отключается от выходного элемента

ИЛИ 12. 15

На выходе 13 устройства будет единичный потенциал от значения знаковых разрядов первого и второго каналов, При оценке чисел по знаку в примере 2 таблицы положительное число исключается, как наибольшее, и последующий выбор среднего по величине числа идет путем определения и исклю-чения меньшего из двух оставшихся отрицательных чисел. :?5

После. анализа знаковых разрядов на входы устройства поступают старшие разряды сравниваемых чисел.

В это время происходит переключение триггера 16 знака путем подачи сигнала "Конец анализа знака" по входной шине 19 и в разрешенных каналах (первом и втором) начинается анализ поступающих по входам 11 кодов чисел.

При одновременном появлении на входах 11 разрешенных каналов нулевых или единичных потенциалов в одноименных разрядах на выходе !3 устройства повторяется входная информация, которая проходит через элементы И 10 выделения числа и выходной элемент ИЛИ 12.

Появление единичного потенциала только на одном из оставшихся входах 11, например на входе 11 второго канала (пример 2}, приводит к появлению единичного потенциала на выходе элемента И 4 прямого кода этого канала. В результате на выхо;., де порогового элемента 14 также будет единичный пбтенциал, который поступает на входы элементов И 6 анализа нуля всех каналов. На вход элемента И 6 анапиза нуля первого канала поступает также единичный потенциал с элемента HE 5 прямого кода этого канала. Тактовый импульс

ТИ 1, пройдя через элемент И 6 ана88 Ь лиза нуля первого канала, переводит триггер 7 этого канала в единичное состояние. С элемента И 10 выделения числа первого канала и с элемента

И 4 прямого кода этого канала снимается разрешающий единичный потенциал и на их выходах устанавливаются нулевые уровни до конца цикла.

Первый канал отключается от выходного элемента ИЛИ 1 2 9

Таким образом, определяется канал„ по которому поступает код среднего двоичного числа. В примере 2 таблицы таким каналом является второй. Положительное число, поступающее по третьему каналу, erne no знаку оценивается как наибольшее, а из двух отрицательных число с большим модулем, поступающее по первому каналу, принимается за наименьшее.

В примере 3 таблицы на вход устройства поступают два положительных о и одно отрицательное число в комбинации знакового разряда 010. Отрицательное число, поступающее по второму каналу, уже по знаку оценивается как наименьшее, и второй канал отключается от выходного элемента ИЛИ„ Из двух оставшихся положительных чисел большее по модулю число, поступающее по первому каналу, принимается за большее; а канал отключается. Таким образом, двоичное положительное число, поступаю

mee на вход третьего канала устройства„ является средним в примере 3 и оно поступает иа выход устройства., 3 случае, если йа входы устройства поступают только отрицательные числа, среднее число выбирается по модулю путем поразрядного сравнения и отключения от выхода устройства тех каналов, по которым поступают наибольшее и наименьшее по модулю числа (аналогично примеру 1 таблицы) .

Временная диаграмма (фиг ° 2) двух циклов работы устройства при обработке входной информации соответствует примерам 1и 2 таблицы. На диаграмме даны состояния на входах и выходах всех входящих элементов, кроме .инверторов, в течение всего цикла работы устройства по выбору среднего по величине двоичного кода.

Перед началом каждого цикла по входу 18 поступает сигнал для уста конки устройства в исходное состояние

10 !

7 I

Подача информации на входы 1 уст, ройства происходит синхронно с тактовой частотой ТИ 2, представленной вместе с тактовой частотой ТИ 1 на временной диаграмме. Информация на входах сохраняется без изменения н интервалы времени от ТИ 1 до ТИ 2 и изменяется по заднему фронту последнего. Этот временной интервал является тактом работы устройства. Число тактов в цикле зависит от числа разрядов в сравниваемых кодах. В течение одного такта с помощью тактовой частоты ТИ 1 производится анализ поступившей инфорйации и отключение по результатам анализа определенных каналов от выходного элемента ИЛИ !2, После прохождения тактового импульса

ТИ 1 и до конца такта на выходе устройства находится среднее значение контролируемого разряда.

В момент времени t íà входы 11 устройства согласно примеру 1 таблицы подают нулевые уровни, соотнетствующие значению знаковых разрядов вводимых кодов. При этом на выходе порогового элемента 14 присутствует единичный уровень, а на выходе 13 устройства находится нулевой уровень.

В этом же такте синхронно с тактовым импульсом ТИ 2 по входу 19 поступает сигнал "Конец анализа знака" и переводит триггер знака 16 в единичное состояние.

В следующем такте на входы уст:— ройства поступают единичные уровни, соответствующие значениям старших разрядов сравниваемых двоичных кодов, При этом на ныходе порогового элемента 14 и на выходе 13 устройства присутствует единичный уровень. До этого момента времени включительно невозможно определить среднее по величине число, так как на всех входах

11 поступающие разряды имеют одинаковое значение и на выходе 13 эти числа полностью воспроизводятся в момент их появления, Момент времени t соответствует поступлению на входы 11 устройства комбинации 010. Тогда на выходе порогового элемента 14 появляется нулевой уровень, при этом на входе элемента И 8 анализа единиц второго канала соответственно появляются разрешающие потенциалы с выхода элемента И 4< прямого кода и от проинвертированного сигнала с выхода пора-/ гового элемеп ra 14. На выходе элемента

246088

И 8 анализа единиц поянляеtcH импульс н момент прохождения тактового импульса ТИ Под действием этого импульса триггер 9z устананли— нается в единичное состояние и на его нулевом выходе появляется нулевой уронень, которым отключается от выходного элемента ИЛИ 12 второй канал устройства и элемент И-HF. 2 2 числа этого канала, на выходе которого до конца цикла появляется единичный уровень. На выходе 13 устройства после прохождения тактового импульса ТИ l появляется нулевой уро вень.

В момент времени t4 на входы 11 поступает комбинация 101 следующих разрядов, При этом на выходах элементов И 4 прямого кода но всех трех каналах присутствует единичный .уровень, На входах выходного элемента

ИЛИ 12 с выходов элементов 10 и

10 выбора числа присутствуют единич3 ные уровни, в результате чего на выходе 13 устройства также имеется единичный уровень.

В момент времени t на входы поступает комбинация 000 и соответственно на выходе 13 также появляет- . ся нулевой уровень.

Момент времени t соответствует введению в устройство значений разрядов 110 ° В этом случае на выходах элементов И 4 прямого кода появляется комбинация 110 и на выходе

З5 порогового элемента 14 будет соответственно единичный уровень, который является разрешающим для элемента

И 6 анализа нуля третьего канала вместе с единичным уровнем, посту-.

40 пающим на вход элемента И 6 анали=,à нуля с элемента НЕ 5 прямого кода. На выходе элемента 6 появляется импульс в момент прохожцения тактового импульса ТИ 1, Под дейст45 вием этого импульса триггер 7 третьего канала устанавливается в единичное состояние и на его нулевом выходе появляется нулевой уровень, который отключает от выходного зле 0 мента ИЛИ 1 2 третий канал устройства подав запрещающий потенциал на элемент И 10 выбора числа и элемент

И 41 прямого кода до конца цикла, Иа выходе 13 устройства после прохождения тактового импульса ТИ присутствует единичный уровень.

После отключения второго и третье" го каналов устройства в моменты 9 и с до конца цикла на выход 13 яро- в должает поступать информация с первого канала, величина которой является средней из трех сравниваемых последовательных кодов е

В примере 2 таблицы производится сравнение кодов, имеющих разные знаки. До начала цикла производится установка устройства в исходн:ое состояние. В момент на входы 1 подаются знаковые разряды н комбинации

110. Один из трех кодов, поступающих по третьему каналу, положительный, .и после анализа по тактовому импульсу ТИ 1 происходит отключение этого канала rro признаку наибольшего числа

Это происходит в результате прохождения импульса ТИ 1 на выход элемента И 6 анализа нулей, от которого триггер 9 переходит в единичное сос. тояние и на его нулевом выходе появляется нулевой уровень. Этот нулевой уровень запрещает прохождение входной информации через элемент И 10 выделения числа, элемент И-НЕ 2 числа и элемент И-НЕ 3 знака. На выходе элемента И 4> прямого кода до конца цикла сохраняется единичный уровень . На выходе устройства разряд знака представлен единичным уровнем.

В момент времени, и t« rro первому и второму каналам поступает одина= коная информация, которая без изменения проходит на выход 13 устрой"тва.

В момент времени t на входы 11 поступает комбинация 011. При этом на выходе элемент И 6 анализа нул лей в момент, прохождения тактового импульса ТИ 1 появляется импульс, от которого триггер 71 переходит в единичное состояние. Элемент И 10 выделения числа и элемент И 4 прямого кода запираются нулевым уровнем с нулевого выхода триггера 7,, и весь первый канал устройства отключается от выходного элемента ИЛИ

1 2. На выходе 13 устройства появляется единичный уровень.

В последующих тактах t u на вход 11 продолжает поступать йнформация с второго канала, которая в данном примере имеет среднее по величине значение двоичного числа с учетом знака, 246()КЯ I« жащеc 1l л х(ч! tпл. ?, t с;лсt! t r1)3 I I! о элементов И прямого к; дя, пс M нт

НЕ, пороговый элемент. и ..э.теменroн

И яняли.- a нулей и и элементов И анаФорм ул а из об р ет ен ия

Устройство для выбора среднего по величине двоичного числа, содерлиза единиц, п триггеров анализа нулей, триггер управления, и дополнительных элементов И анализа нулей, п элементов И выделения числа, выходной элемент ИЛИ, причем входы анализируемых чисел устройства через соответствующие входные элементы

НЕ подключены к первым входам соответствующих дополнительных элементов

И анализа нулей, выходы элементов

И прямого кода соединены с соответстнуюпплми входами порогового элемента., входы установки в "0" всех триггерон "оединены с входом начальной устанозки устройства, выходы элементов И выделения числа подключены к соответствующим входам вьходного элемента ИЛИ, вь.ход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, тто, с целью расширения области применения за счет анализа чисел с учетом знака, н него введены и элементов И-НЕ знака, п элементов HE числя, г элементов НЕ прямого кода,п триггеров анализа единиц, причем первые входы элементов И-НЕ "íàêà подключены к входам соответствующих анализируемых чисел устройства, вторые входы элементов И-НЕ знака соединены с инверсным выходом триггера управления, прямой выход триг ге р а упр авл ения подклкчен к вторым входам дополнительных элементов И анализа нулей,третин вход элемента И-НЕ знака объединен с третьим входом соответствующего дополнительного элемента

И анализа нулей и подключен к инверсному выходу соответствующего триггера анализа единиц, первые входы элементов И прямого коде соединены с инверсными выходами соответствующих триггеров анализа нулей, к вторым входам, через элементы НЕ числа подключены выходы соответстнующих дополнительных элементов И

;анализа нулей, а к третьим входам элементов И прямого кода — выходы соответствующих элементов И-HE знака, выходы эпементов И прямого коца подключены к первым входам соответствующих элементов И анализа единиц и через элементы HE прямого кода — к первым входам соответствующих элементов И анализа нулей, вторые нхо}} } 24 6(>88 }2 ды которых соединены с выходом порого- подключены к входам анализируемых чнвого элемента, и через элемент }}Š— сел устройства, вторые и третьи входы с вторыми входами элементов И анали- элементов И выделения числа подключеза единиц, а третьи входы всех эле- ны к инверсным выходам соответствуюментов И анализа нулей и единиц под- щих триггеров анализа соответствующих ключены к входу тактовых импульсов нулей и единиц, вход установки в "} " устройства, выходы элементов И ана- григгера управления подключен к входу лиза нулей и единиц подключены к еди- "Конец анализа знака" устройства,вхоничным входам соответствующих тригге- ды установки в "О" всех триггеров ана- ров анализа нулей и единиц, первые }О лиза единиц соединены с входом начальвходы элементов И выделения числа ной установки устройства.

1246088 ти и

ТИ2

ВХОдНай (11

MHlPoPh1 g-1 12 ция

П

Cfpgc !8 и

16 г, 22

Z3

31

Эг

33

"г

4z

Ч

1×

Выяод ц б

6z бд

71

72

73

8, 30

1

Составитель В.Журавлев едактор Н, Тупица Техред З.Чижмар Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4000/41 Тираж б71 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