Устройство селекции двоичных чисел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является обеспечение возможности выбора среднего из трех двоичных двухразрядных чисел, а также минимального или максимального из двух двоичных двухразрядных чисел. Устройство содержит шесть входов устройства, два выхода устройства, три элемента НЕ, четырнадцать элементов И, семь элементов ИЛИ. 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления.

Известны устройства селекции максимального из двух двоичных чисел, например патент РФ 2298219, МПК G06F 7/02, G06F 7/06, 2007 г., которое содержит два элемента И, два элемента ИЛИ, два импликатора.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства селекции максимального из двух двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно позволяет выполнять селекцию только максимального из двух двоичных чисел.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство селекции минимального из двух двоичных чисел (патент РФ 2300133, МПК G06F 7/02, G06F 7/06, 2007 г.), содержащее четыре входа устройства, два выхода устройства, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, причем первый вход устройства соединен с первым входом первого элемента И, и через первый элемент НЕ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход устройства соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, третий вход устройства соединен через второй элемент НЕ с первым входом третьего элемента И, четвертый вход устройства соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента И.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства селекции минимального из двух двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно позволяет выполнять селекцию только минимального из двух двоичных чисел.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства селекции двоичных чисел за счет обеспечения возможности выбора среднего из трех двоичных двухразрядных чисел, а также минимального или максимального из двух двоичных двухразрядных чисел.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство селекции двоичных чисел, содержащее четыре входа устройства, два выхода устройства, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, причем первый вход устройства соединен с первым входом первого элемента И, и через первый элемент НЕ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход устройства соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, третий вход устройства соединен через второй элемент НЕ с первым входом третьего элемента И, четвертый вход устройства соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента И, дополнительно содержит пятый и шестой входы устройства, третий элемент НЕ, пять элементов ИЛИ, десять элементов И, причем первый вход устройства соединен с первыми входами пятого элемента И, шестого элемента И, седьмого элемента И, и через первый элемент НЕ соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом восьмого элемента И, вторым входом четвертого элемента И, второй вход устройства соединен с первым входом девятого элемента И, первым входом десятого элемента И, вторым входом седьмого элемента И, вторым входом третьего элемента И, третий вход устройства соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, вторым входом первого элемента И, третьим входом четвертого элемента И, первым входом двенадцатого элемента И, и через второй элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, вторым входом шестого элемента И, вторым входом восьмого элемента И, четвертый вход устройства соединен с вторым входом девятого элемента И, первым входом тринадцатого элемента И, первым входом четырнадцатого элемента И, пятый вход устройства соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И, вторым входом пятого элемента И, вторым входом тринадцатого элемента И, вторым входом десятого элемента И, третьим входом седьмого элемента И, вторым входом двенадцатого элемента И, и через третий элемент НЕ соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, четвертым входом четвертого элемента И, третьим входом шестого элемента И, шестой вход устройства соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, вторым входом второго элемента ИЛИ, вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертым входом седьмого элемента И, третьим входом третьего элемента И, вторым входом четырнадцатого элемента И, выход одиннадцатого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ и третьим входом четвертого элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым выходом устройства, выход второго элемента И соединен с четвертым входом четвертого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с третьим входом девятого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с четвертым входом шестого элемента И, выход тринадцатого элемента И соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход десятого элемента И соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом восьмого элемента И, выход двенадцатого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом четырнадцатого элемента И, выход девятого элемента И соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента И соединен с третьим входом седьмого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с четвертым входом седьмого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с пятым входом седьмого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с шестым входом седьмого элемента ИЛИ, выход четырнадцатого элемента И соединен с седьмым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым выходом устройства.

На чертеже (Фиг.1) представлена схема устройства селекции двоичных чисел, содержит входы устройства 1, 2, 3, 4, 5, 6, три элемента НЕ 7, 8, 9, элементы И 10, 11, 12, 14, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 26, 28, 29, элементы ИЛИ 3, 15, 20, 24, 25, 27, 30, выходы устройства 31, 32. Элементы схемы устройства соединены следующим образом. Первый вход устройства 1 соединен с первым входом первого элемента И 11, с первыми входами пятого элемента И 19, шестого элемента И 21, седьмого элемента И 16, и через первый элемент НЕ 7 соединен с первым входом второго элемента И 12, с первым входом третьего элемента ИЛИ 24, первым входом восьмого элемента И 29, вторым входом четвертого элемента И 23, второй вход устройства 2 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 15, первым входом девятого элемента И 26, первым входом десятого элемента И 22, вторым входом седьмого элемента И 16, вторым входом третьего элемента И 17, третий вход устройства 3 соединен через второй элемент НЕ 8 с первым входом третьего элемента И 17, с первым входом одиннадцатого элемента И 10, вторым входом первого элемента И 11, третьим входом четвертого элемента И 23, первым входом двенадцатого элемента И 18, и через второй элемент НЕ 8 соединен с вторым входом второго элемента И 12, вторым входом шестого элемента И 21, вторым входом восьмого элемента И 29, четвертый вход устройства 4 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 13, с вторым входом девятого элемента И 26, первым входом тринадцатого элемента И 14, первым входом четырнадцатого элемента И 28, пятый вход устройства 5 соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И 10, вторым входом пятого элемента И 19, вторым входом тринадцатого элемента И 14, вторым входом десятого элемента И 22, третьим входом седьмого элемента И 16, вторым входом двенадцатого элемента И 18, и через третий элемент НЕ 9 соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 20, четвертым входом четвертого элемента И 23, третьим входом шестого элемента И 21, шестой вход устройства 6 соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 20, вторым входом второго элемента ИЛИ 13, вторым входом первого элемента ИЛИ 15, четвертым входом седьмого элемента И 16, третьим входом третьего элемента И 17, вторым входом четырнадцатого элемента И 28, выход первого элемента ИЛИ 15 соединен с первым входом четвертого элемента И 23, выход одиннадцатого элемента И 10 соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ 25, выход пятого элемента И 19 соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ 25, выход первого элемента И 11 соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ 25 и третьим входом четвертого элемента ИЛИ 20, выход пятого элемента ИЛИ 25 соединен с первым выходом устройства 31, выход второго элемента И 12 соединен с четвертым входом четвертого элемента ИЛИ 20, выход четвертого элемента ИЛИ 20 соединен с третьим входом девятого элемента И 26, выход второго элемента ИЛИ 13 соединен с четвертым входом шестого элемента И 21, выход тринадцатого элемента И 14 соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ 27, выход десятого элемента И 22 соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ 27, выход которого соединен с третьим входом восьмого элемента И 29, выход двенадцатого элемента И 18 соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 24, выход которого соединен с третьим входом четырнадцатого элемента И 28, выход девятого элемента И 26 соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход шестого элемента И 21 соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход восьмого элемента И 29 соединен с третьим входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход четвертого элемента И 23 соединен с четвертым входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход седьмого элемента И 16 соединен с пятым входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход третьего элемента И 17 соединен с шестым входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход четырнадцатого элемента И 28 соединен с седьмым входом седьмого элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с вторым выходом устройства 32.

Работа устройства селекции двоичных чисел осуществляется следующим образом.

Устройство сравнивает три двоичных двухразрядных числа А, В и С, двоичные двухразрядные коды которых соответственно (a₁a₀), (b₁b₀), (c₁c₀), где a₁, b₁, c₁ - старшие разряды. На входы устройства эти сигналы подаются следующим образом: на вход 1 - сигнал a₁, на вход 2 - сигнал а₀, на вход 3 - сигнал b₁, на вход 4 - сигнал b₀, на вход 5 - сигнал c₁, на вход 6 - сигнал с₀. Старшие разряды сравниваемых чисел: a₁, b₁, c₁,

На выходах 31 и 32 формируется двоичный код (z₁, z₀) среднего по положению среди упорядоченных значений сравниваемых чисел двоичного двухразрядного числа Ζ. На выходе 31 - старший разряд z₁, на выходе 32 - младший разряд z₀.

Например, числа А=1, В=2, С=0, упорядоченные в порядке возрастания У=(0, 1, 2), среднее значение будет Z=1. Для значений А=0, В=1, С=0, упорядоченные в порядке возрастания У=(0, 0, 1), среднее значение будет Ζ=0, и т.д.

Для выбора наименьшего из двух двоичных двухразрядных чисел А и В на входы 5 и 6 подается сигнал «0», а для выбора наибольшего из двух двоичных двухразрядных чисел А и В на входы 5 и 6 подается сигнал «1». На выходах 31 и 32 устройства формируются коды выбранного двоичного числа.

В табл. 1 и табл. 2 приведены значения сигналов на выходах устройства и на выходах всех элементов схемы для всех возможных значений входных сигналов.

Сравнение характеристик прототипа и заявляемого устройства показывает, что заявленное устройство имеет более широкие функциональные возможности, т.к. позволяет производить выбор среднего из трех двоичных двухразрядных чисел, а также минимального или максимального из двух двоичных двухразрядных чисел.

Использованные источники

1. Устройство селекции максимального из двух двоичных чисел (RU №2298219 C1, МПК G06F 7/02, G06F 7/06, заявлено 02.12.2005, опубликовано 27.04.2007).

2. Устройство селекции минимального из двух двоичных чисел (RU №2300133 C1, МПК G06F 7/02, G06F 7/06, заявлено 02.12.2005, опубликовано 27.05.2007).

Устройство селекции двоичных чисел, содержащее четыре входа устройства, два выхода устройства, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, причем первый вход устройства соединен с первым входом первого элемента И, и через первый элемент НЕ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход устройства соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, третий вход устройства соединен через второй элемент НЕ с первым входом третьего элемента И, четвертый вход устройства соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента И, отличающееся тем, что дополнительно содержит пятый и шестой входы устройства, третий элемент НЕ, пять элементов ИЛИ, десять элементов И, причем первый вход устройства соединен с первыми входами пятого элемента И, шестого элемента И, седьмого элемента И, и через первый элемент НЕ соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом восьмого элемента И, вторым входом четвертого элемента И, второй вход устройства соединен с первым входом девятого элемента И, первым входом десятого элемента И, вторым входом седьмого элемента И, вторым входом третьего элемента И, третий вход устройства соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, вторым входом первого элемента И, третьим входом четвертого элемента И, первым входом двенадцатого элемента И, и через второй элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, вторым входом шестого элемента И, вторым входом восьмого элемента И, четвертый вход устройства соединен с вторым входом девятого элемента И, первым входом тринадцатого элемента И, первым входом четырнадцатого элемента И, пятый вход устройства соединен с вторым входом одиннадцатого элемента И, вторым входом пятого элемента И, вторым входом тринадцатого элемента И, вторым входом десятого элемента И, третьим входом седьмого элемента И, вторым входом двенадцатого элемента И, и через третий элемент НЕ соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, четвертым входом четвертого элемента И, третьим входом шестого элемента И, шестой вход устройства соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, вторым входом второго элемента ИЛИ, вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертым входом седьмого элемента И, третьим входом третьего элемента И, вторым входом четырнадцатого элемента И, выход одиннадцатого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ и третьим входом четвертого элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым выходом устройства, выход второго элемента И соединен с четвертым входом четвертого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с третьим входом девятого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с четвертым входом шестого элемента И, выход тринадцатого элемента И соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход десятого элемента И соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом восьмого элемента И, выход двенадцатого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом четырнадцатого элемента И, выход девятого элемента И соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента И соединен с третьим входом седьмого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с четвертым входом седьмого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с пятым входом седьмого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с шестым входом седьмого элемента ИЛИ, выход четырнадцатого элемента И соединен с седьмым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым выходом устройства.