Устройство для группового сравнения двоичных чисел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 11 65007l

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 I

;ф: /", (61) N f(a —— 3

G 06F 7/04 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3 аявлено 25.03.75 (21) 2116774/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79

Гасудар стееииый комитет (53) УДК 681.325.66 (088.8) по делам изсбретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Д. Полисский и В. Х. Цингауз (71) Заявитель

Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРУППОВОГО СРАВНЕНИЯ

ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах дискретного управления и ЭВМ.

Известны устройства группового сравнения чисел, состоящие из регистров-счетчиков сравниваемых чисел с вычитающим информационным входом, входным клапаном и выходным элементом ИЛИ вЂ” фиксатором обращения в нуль содержимого регистров сравниваемых чисел, регистров-счетчиков результатов сравнения с суммирующим информационным входом, генератора счетных импульсов с выходным клапаном и элементом задержки, элемента ИЛИ вЂ” фиксатора обращения в нуль содержимого всех регистров, поразрядные узлы стирания содержимого одноименных разрядов всех регистров при их равенстве (1, 2).

Устройство (1) позволяет определить все 2 три результата сравнения, использует последовательное вычитание единиц одновременно из всех чисел, при этом в счетчике наименьшего числа подсчитываются единицы до обнуления одного из регистров, в счетчике наибольшего числа — до обнуления всех регистров и в счетчике максимальной разности — от момента первого обнуления до последнего. Однако быстродействие такого устройства невысокое. 30

Устройство для определения максимальной разности (2) имеет повышенное по сравнению с устройством (1) быстродействие, но при этом функциональные возможности данного устройства сужены, а схемная реализация усложнена.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для группового сравнения двоичных чисел (3), содержащее V счетчиков сравниваемых чисел, каждый из них состоит пз т-разрядного регистра, инверсные выходы которого соединены с первыми входами m поразрядных элементов И, а прямые выходы через соответствующий элемент ИЛИ— с вторыми входами поразрядных элементов

И, с первым входом входного элемента И и с одним из входов элемента ИЛИ обнаружения равенства нулю содержимого всех счетчиков сравниваемых чисел, выходом подключенного к одному из входов задающего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора, а выход через элемент задержки — с вторым входом входного элемента И каждого из счетчиков сравниваемых чисел. Выходы поразрядных элементов И всех счетчиков сравниваемых чисел подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ поразрядного стирания, выход каждого из которых связан с

650071 запрещающнм входом элемента «Запрет» поразрядного стирания, разрешающие входы этих элементов «Запрет» coep»;kick с выходом::àäàþùåãî элемента И, а Нх вы èды — с входами установки в нулевое состояние триггеров регистров-счетчиков сравнпвасмых чисел соотвс1сгвуlolllkfx разрядов. Устройство включает в своя такж счетчик максимальнои разности.

Недостатками этого устройства являюiс,i невысокие функциональныс возыо>кносч и н сложность реализации.

Цель изобретения — расширение функциOHBJIbHbI>I BO3iVIO>fICTBB, В HBCTII обеспечения получения всех трех результатов сравнения, и повышение ef.o быстродснствия.

Это достигается тем, что устройство ckfBo>кено счетчиками наибольшего и наим ньшего чисел, входными и поразрядными элементами И H «Запрет» управления записгно, узлом определения равенства нулю содержимого одного из счетчиков, содер>кащего

У элементов «Запрет», запрещающие входы которых соединены с выходами элементов

ИЛИ соответствующих счетчиков сравниваемых чисел, разрешающие входы — с прямыми выходами триггеров младших разрядов тех же счетчиков сравниваемых чпсс.i, а выходы — с входами общего элемента

ИЛИ, выходом связанного с запрещающими и первыми входами входных н поразрядных элементов «Запрет» и элементов И управления записью в счетчики наимсньшего числа и максимальной разности. Разрешающие входы п вторые входы ilopB=рядных элементов «Запрет» и И управления записью соответственно подключены к выходам элементов «Запрет» поразрядного стирания соответствующих разрядов, а fix выходы — к входам установки в единичное состояние счетчика максимальной разностн и наименьшего числа соответственно, входами связанных с выходами входных элементов «Запрет» и Il управления записью, другие входы которых соединены с вы .одом элемента задержки If с входом счетчика наибольшего числа, входы установки разря— дов в нулевое состояние последнего подключены к выходам поразрядных элементов

«Запрет» соответствующих разрядов.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена па чертеже.

Устройство содер>кит счетчики lь 1,..., 1 сравниваемых чисел, каждый из которых состоит из т-разрядного регистра, выполненного на триггерах; входные элементы И

2i, 2, ..., 2 -, элементы ИЛИ 3i, 32, ..., З.ч, регистр-счетчик 4 максимальной разности с суммирующим информационным входом и входами управления триггерами разрядов; генератор 5 счетных импульсов; задающий элемент И 6; элементы задержки 7; элемент

ИЛИ 8; поразрядные узлы 9ь 9>, ..., 9 стирания содержимого одноименных разрядов

1;)

IfI

65 всех регистров при их равенстве, состоящие из элементов ИЛИ 10ь 10, ..., 10„„и элементов «Запрет» l l i, 112,, 11„,„; регистр-счетчик

12 наибольшего числа с суммирующим информационным входом и входами управлсяпя триггерами разрядов; регистр-счетчик

13 напмсш,шсго числа с суммир ющнм информационным входом li входами управления триггерами разрядов; входной 14 и поразрядные 15i, I5,..., 15 узлы управления записью информации в регистры 4 и 13, выполненные каждый на элементе И lб, элементах И 17ь 17>,..., 17, элементе «Запрет» 18, элементах «Запрет» 19ь 192,..., 19»,. поразрядные элементы И 201,ь 201,2,..., 20,mt 20> ь..., 20>,my 20 р,m на каждый регистр сравниваемых чисел; узел 21 определения равенства нулю содер>кимого одного из счетчиков сравниваемых чисел, состоящий из элементов «Запрет» 22ь 222,..., 22 - и элемента ИЛИ 23.

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии на счетчиках li, 1,..., 1; записаны сравниваемые числа, причем нри нулевом состоянии триггеров регистров единичный сигнал — на инверсном выходе каждого триггера, Включается генератор 5. Сигнал с выхода генератора проходит через элемент И б па разрешающие входы элементов «Запрет» 1 lь..., 11„,.

При наличии единиц в одноименных разрядах всех счетчиков l ь 1:,..., 1 - на всех входах соответствующего элемента ИЛИ

10ь 10,..., 10, сигналы отсутствуют, следовательно, нст сигнала и на запрещающем входе элсмепта «Запрет» 1 lь 11>,..., 11„,.

Появляющийся на его выходе сигнал стирает содержимое данного разряда всех счетчиков li, 1... 1 - и подает единицу в этот разряд регистров 12 и 13.

После окончания переходных процессов в схеме сигнал генератора появляется на элементе 7 и поступает на информационные входы счетчиков l ь 12,, 1 -, 12 н

13. Содержимое всех регистров сравниваемых чисел уменьшается на единицу, а в регистрах 12 и 13 единица подсчитывается.

Прп следующем сигнале генератора осуществляются аналогичные операции. Это происходит до тех пор, пока содержимое хотя бы одного из счетчиков 1ь 1, ..., 1 Hс станет равным нулю. В этом случае исчезает сигнал на выходе соответствующего элемента ИЛИ Зь 32, ..., Зх-, в результате чего прекращается поступление единиц на информационный вход данного регистра. С исчезновением сигнала на выходе одного (или нескольких) элемента ИЛИ 3i, 32, ..., 3>- прекращается подача сигналов содержимого всех разрядов данного регистра на входы элементов ИЛИ 10ь 102, ..., 10 и снимается запрет с соответствующей схемы из элементов 22ь 22,..., 22,;. В результате сигнал, появляющийся на левом плече триггера младшего разряда данного реги650071 стра, поступает на запрещающие входы элементов 18, 19ь 192,..., 19, отключая, таким образом, регистр 13, поскольку в нем уже записано наименьшее число. Кроме того, этот сигнал подготавливает элементы И

16, 17ь 172, ..., 17 .

После прихода очередного импульса генератора в том случае, если в остальных ненулевых счетчиках 11, 1, ..., 1. в одноименных разрядах записаны единицы, они стираются. При этом сигнал стирания поступает также на соответствующие триггеры нулевого регистра. Однако поскольку эти триггеры находятся в нулевом состоянии, изменения их состояния не происходит. Одновременно со стиранием подается единица в соответствующие разряды регистра 12 и через подготовленные элементы

И 17ь 17>, ..., 17 в соответствующие разряды регистра 4. Поступающий с выхода элемента 7 на информационные входы ненулевых счетчиков 1ь 1>, ..., 1>, 12, а также через подготовленный элемент И 16 на информационный вход регистра 4 сигнал уменьшает на единицу содержимое регистров сравниваемых чисел и увеличивает на единицу содержимое регистров наибольшего числа и максимальной разности. Такое чередование стирания равных разрядов регистров сравниваемых чисел и подачи единиц в эти разряды регистров наибольшего числа и максимальной разности с вычитанием единиц из регистров сравниваемых чисел и суммированием их в регистрах наибольшего числа и максимальной разности происходит до обращения в нуль содержимого всех регистров чисел. Исчезает сигнал на выходе элемента ИЛИ 8 и на втором входе элемента И б, и подача сигналов генератора в схему прекращается. В результате в регистре 12 оказывается записанным наибольшее число, в регистре 4— максимальная разность.

Оборудование устройства сравнения регистрами-счетчиками наибольшего и наименьшего чисел с суммирующим информационным входом и входами управления триггерами разрядов с соответствующими связями позволяет расширить его функциональные возможности, поскольку дает комплексное решение задачи сравнения.

Введение входного и поразрядных узлов управления записью информации в регистры наименьшего числа и максимальной разности с подключением последних и входов управления триггерами разрядов регистра наибольшего числа к соответствующим узлам стирания содержимого одноименных разрядов значительно сокращает время сравнения, так как в отличие от прототипа чередование стирания равных разрядов с вычитанием единиц пз сравниваемых чисел продолжается и после обращения одного из чисел в нуль. Кроме того, данное устройство выгодно отличается тем, 5

Со

65 что отпадает необходимость в досчптыванпп единицами остатка последнего ненулевого числа, в результате чего вместо количества тактов вычитания, равного этому остатку, требуется всего один такт стирания единиц в этом остатке.

Сравнение, например, чисел

А = 1001111011, В = 1100111110, С = 0000111010, Д = 0011001001 устройством-прототипом требует четырех тактов до обращения в нуль наименьшего числа и 772 тактов до окончания цикла сравнения. Общее время сравнения в этом случае Т =

= 776 тактов.

Сравнение этих же чисел предлагаемым устройством требует всего Т вЂ” — 31 такта, т. е. ускорение процесса сравнения составляет g = Т1 Т вЂ” 25 раз.

Получение указанных результатов сравнения с помощью известных устройств приводит к значительным аппаратурным затратам, в то время как предлагаемое устройство отличается простотой.

Формула изобретения

Устройство для группового сравнения двоичных чисел, содержащее Л счетчиков сравниваемых чисел, каждый из которых состоит из т-разрядного регистра, инверсные выходы которого соединены с первыми входами т поразрядных элементов И, а прямые выходы через соответствующий элемент ИЛИ вЂ” с вторыми входами поразрядных элементов И, с первым входом входного элемента И и с одним из входов элемента ИЛИ обнаружения равенства нулю содержимого всех счетчиков сравниваемых чисел, выход которого подключен к одному из входов задающего элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора, а выход через элемент задержки — с вторым входом входного элемента

И каждого из счетчиков сравниваемых чисел, выходы поразрядных элементов И всех счетчиков сравниваемых чисел подключены к входам соответствующих элементов

ИЛИ поразрядного стирания, выход каждого из которых соединен с запрещающим входом элемента «Запрет» поразрядного стирания, разрешающие входы этих элементов «Запрет» соединены с выходом задающего элемента И, а их выходы — с входами установки в нулевое состояние триггеров регистров-счетчиков сравниваемых чисел соответствующих разрядов, счетчик максимальной разности, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения быстродействия, оно снабжено счетчиками наибольшего и наименьшего чисел, входными и поразрядными элементами И и «Запрет» управления записью, узлом определения равенства нулю содержимого одного из счетчиков, содержащего Л элементов «Запрет», запрещающие входы которых соедп65007jj меньшего числа соответственно, входы которых соединены соответственно с выходами входных элементов «Запрет» и И управления записью, другие входы которых соединены с выходом элемента задержки и с входом счетчика наибольшего числа, входы установки разрядов в нулевое состояние которого подключены к выходам поразрядных элементов «Запрет» соответствующих р азрядов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 234003, кл, G 06F 7/00, 17.05.64.

2. Авторское свидетельство СССР № 169890, кл. G 06D 7/07, 07.05.64.

3. Авторское свидетельство СССР № 404080, кл. G 06F 7/02, 29.12.70.! !

| ! ! !

1-, Г !

1 г-1 -,1--,--:, Г - - 1.

: -!; ! Я

2 — 1 .- -

° / . JL !

) ! ! ! ! 1 ( — !!1 ! ! ! ! ! !, ) — г

I j l !, — — гг г

; — -г --:

Г !

:-. 3 !.

Д;- — (Г 1;

Заказ 2713/12

Изд. ¹o 167 Тираж 779

НПО

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 иены с выходами элементов ИЛИ соответствующих счетчиков сравниваемых чисел, разрешающие входы — с прямыми выходами триггеров младших разрядов тех же счетчиков сравниваемых чисел, а выходы— с входами общего элемента ИЛИ, выход которого соединен с запрещающими и первыми входами входных и поразрядных элементов «Запрет» и элементов И управления записью в счетчики наименьшего числа и максимальной разности, разрешающие входы и вторые входы поразрядных элементов «Запрет» и И управления записью соответственно подключены к выходам элементов «Запрет» поразрядного стирания соответствующих разрядов, а их выходы — к входам установки в единичное состояние счетчика максимальной разности и наи