Устройство селекции большего из двоичных чисел
Владельцы патента RU 2791460:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство логической обработки многозначных данных. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения селекции большего из n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами. Устройство содержит
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны устройства селекции большего из двоичных чисел (см., например, патент РФ 2363034, кл. G06F7/02, 2009г.), выполняющие селекцию большего из двух n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств селекции большего из двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка 
n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство селекции большего из двоичных чисел (патент РФ 2300135, кл. G06F7/02, 2007г.), которое содержит 
элементов И-НЕ и выполняет селекцию большего из двух n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения селекции большего из n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве селекции большего из двоичных чисел, содержащем элементов И-НЕ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены 
(
) элементов И-НЕ и 
элементов НЕ, причем все элементы сгруппированы в n групп так, что k-я 
и n-я группы содержат соответственно 
элементов И-НЕ, элемент НЕ и 
элементов И-НЕ, в k-й группе первый вход i-го 
элемента И-НЕ, подключенного выходом к i-му входу 
-го элемента И-НЕ, и вход элемента НЕ соединены соответственно с первым входом 
-го элемента И-НЕ и выходом 
-го элемента И-НЕ, в k-й группе второй вход 
-го элемента И-НЕ, подключенного выходом к второму входу 
-го элемента И-НЕ, и выход i-го элемента И-НЕ соединены соответственно с выходом элемента НЕ и первым входом 
-го элемента И-НЕ, в n-й группе выход i-го элемента И-НЕ подключен к i-му входу 
-го элемента И-НЕ, первый вход i-го элемента И-НЕ первой группы и первый вход i-го элемента И-НЕ 
-й группы соединены соответственно с шиной единичного потенциала и выходом 
-го элемента И-НЕ k-й группы, а вторые входы первого, второго, …, m-го и выход 
-го элементов И-НЕ j-й 
группы подключены соответственно к j-му, 
-му, …, 
-му входам и j-му выходу устройства селекции большего из двоичных чисел.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства селекции большего из двоичных чисел.
Устройство селекции большего из двоичных чисел содержит элементы И-НЕ 
, 
() и элементы НЕ 
, причем все элементы сгруппированы в n групп так, что k-я и n-я группы содержат соответственно элементы 
, 
и элементы 
, первый вход элемента 
, подключенного выходом к i-му входу элемента 
, и вход элемента соединены соответственно с первым входом элемента 
и выходом элемента , второй вход элемента 
, подключенного выходом к второму входу элемента 
, и выход элемента 
соединены соответственно с выходом элемента и первым входом элемента 
, выход элемента 
подключен к i-му входу элемента 
, первый вход элемента 
и первый вход элемента 
соединены соответственно с шиной единичного потенциала и выходом элемента 
, а вторые входы элементов 
, 
, …, 
и выход элемента 
подключены соответственно к j-му, -му, …, -му входам и j-му выходу устройства селекции большего из двоичных чисел.
Работа предлагаемого устройства селекции большего из двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый,…,n-й, 
-й,…,
-й, …, 
-й,…,
-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы 
, 
, …, 
, которые задают подлежащих обработке n-разрядных двоичных чисел 
, 
, …, 
(
, 
, …, 
и 
, 
, …, 
определяют значения старших и младших разрядов соответственно). Тогда сигнал на j-ом выходе предлагаемого устройства, например, при 
, будет определяться выражением
, (1)
где
; (2)
; (3)
. (4)
Здесь V, и - , not есть обозначения операций ИЛИ, И и операции НЕ. В представленной ниже таблице приведены значения реализуемых выражениями (2), (3), (4) функций на всех возможных наборах значений их аргументов. Жирным в таблице выделены значения функций и их аргументов при 
.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| – | – | – | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| – | – | – | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| – | – | – | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| – | – | – | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| – | – | – | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| – | – | – | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| – | – | – | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| – | – | – | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что:
1) если 
либо 
либо 
либо 
либо 
либо 
либо 
, то соответственно 
либо 
либо 
либо 
либо 
либо 
либо 
;
2) если 
и 
либо и 
либо и 
либо и 
либо и 
либо и 
либо и 
, то соответственно 
либо 
либо 
либо либо
либо
либо
;
3) если и
либо
и
либо
и
, то соответственно
либо либо ;
4) если и
либо
и
либо
и
, то соответственно
либо
либо ;
5) если и
либо
и
либо
и
, то соответственно
либо
либо
;
6) если и
либо
и
либо
и
, то соответственно
либо
либо .
Таким образом, на первом и r-ом выходах предлагаемого устройства согласно (1) получим
(5)
и
, (6)
где ,
,
– фрагменты n-разрядных двоичных чисел
,
,
. Следовательно, с учетом (5), (6) имеем
, где
есть n-разрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами
(
и
определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно).
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает селекцию большего из n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
Устройство селекции большего из двоичных чисел, содержащее
