Устройство селекции двоичных чисел

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет обеспечения селекции минимального либо максимального из двух, либо медианного (срединного) из трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами. Устройство предназначено для обработки двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами. Устройство содержит пять мажоритарных элементов (1_{1, …,} 1₅) и элемент НЕ (2). 1 ил., 1 табл.

 

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

Известны устройства селекции двоичных чисел (патент РФ 2298219, кл. G06F 7/02, 2007 г.; патент РФ 2300133, кл. G06F 7/02, 2007 г.), выполняющие селекцию экстремального из двух двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств селекции двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется селекция второго экстремального из двух либо медианного из трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство селекции двоичных чисел (патент РФ 2622841, кл. G06F 7/02, 2017 г.), которое содержит логические элементы и выполняет селекцию минимального либо максимального из двух двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется селекция медианного из трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и большие аппаратурные затраты, поскольку прототип содержит три элемента НЕ и шесть мажоритарных элементов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения селекции минимального либо максимального из двух либо медианного (срединного) из трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и уменьшение аппаратурных затрат.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве селекции двоичных чисел, содержащем элемент НЕ и пять мажоритарных элементов, особенность заключается в том, что i-e () входы первого и пятого мажоритарных элементов соединены соответственно с вторым входом и выходом (i+1)-го мажоритарного элемента, третий вход (i+1)-го и выход первого мажоритарных элементов подключены соответственно к выходу и входу элемента НЕ, а первый, второй входы (i+1)-го и выход пятого мажоритарных элементов соединены соответственно с (2×i-1)-м, (2×i)-м входами и первым выходом устройства селекции двоичных чисел, второй выход которого подключен к выходу первого мажоритарного элемента.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства селекции двоичных чисел.

Устройство селекции двоичных чисел содержит мажоритарные элементы 1₁, …, 1₅ и элемент НЕ 2, причем i-е () входы элементов 1₁ и 1₅ соединены соответственно с вторым входом и выходом элемента 1_i+1 третий вход элемента 1_i+1 и выход элемента 1₁ подключены соответственно к выходу и входу элемента 2, а первый, второй входы элемента 1_i+1 и выход элемента 1₅ соединены соответственно с (2×i-1)-м, (2×i)-м входами и первым выходом устройства селекции двоичных чисел, второй выход которого подключен к выходу элемента 1₁.

Работа предлагаемого устройства селекции двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой входы подаются соответственно двоичные сигналы x₀,x₁,y₀,y₁,u₀,u₁∈{0,1} которые задают подлежащие обработке двухразрядные двоичные числа x₁x₀, y₁y₀ и u₁u₀, причем х₁,y₁,u₁ и x₀,y₀,u₀ определяют значения старших и младших разрядов соответственно. Сигнал на выходе трехвходового мажоритарного элемента равен 1 (0), если на двух или на трех входах этого элемента действуют сигналы, равные 1 (0). В представленной ниже таблице приведены значения выходных сигналов z₀, z₁, предлагаемого устройства, полученные с учетом работы элементов 1₁, …, 1₅, 2 при всех возможных наборах значений сигналов х₀,х₁,y₀,у₁,u₀,u₁.

Согласно представленной таблице имеем

z₁z₀=med(x_lx₀,y_ly_Q,u_lu₀) либо

где z₁z₀ - двухразрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами z₀,z₁∈{0,1} (z₁ и z₀ определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно).

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство селекции двоичных чисел обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как выполняет селекцию минимального либо максимального из двух либо медианного (срединного) из трех двухразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами. Кроме того, предлагаемое устройство обладает меньшими по сравнению с прототипом аппаратурными затратами, поскольку содержит на два элемента НЕ и один мажоритарный элемент меньше чем содержится в прототипе.

Устройство селекции двоичных чисел, содержащее элемент НЕ и пять мажоритарных элементов, отличающееся тем, что входы первого и пятого мажоритарных элементов соединены соответственно с вторым входом и выходом (i+1)-го мажоритарного элемента, третий вход (i+1)-го и выход первого мажоритарных элементов подключены соответственно к выходу и входу элемента НЕ, а первый, второй входы (i+1)-го и выход пятого мажоритарных элементов соединены соответственно с (2×i-1)-м, (2×i)-м входами и первым выходом устройства селекции двоичных чисел, второй выход которого подключен к выходу первого мажоритарного элемента.