Устройство для выбора числа, ближайшего к заданному

 

О П И С А Н И Е (732856

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республмк (б! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 20. 12.77 (21) 2558005/18-24 (51) М. Кл. (л 0.6 F 7/04 с присоединением заявки ¹

Ваудерстееиаый каиитет

СССР (23) Приоритет ао лелем изебретений и открытий

Опубликовано05.05.80. Бюллетень № 17 (53) УДК 681, .325.66 (088. 8) Дата опубликования описания 05.05.80 (72) Авторы изобретений

К), Д, Полисский и B. Х. Цингауз

Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ЧИСЛА, БЛИЖАЙШЕГО К ЗАДАННОМУ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и мо жет быть использовано в системах дискретного управления и ЭВМ при сравнении и анализе двоичных чисел.

Известно устройство для выбора из множества чисел числа, ближайшего к еекенному (1), которое, кроме ретнстров чисел, содержит регистр для записи заданного числа, два регистра приема

10 чисел, схему определения положения заданного числа относительно двух других, записанных на данном этапе сравнения в регистрах приема, две схемы совпадения и линии задержки. Результат дости15 гается путем выполнения цикла выбора из двух очередных чисел, числа,ближайшего к заданному.

К недостаткам этого устройства отно- т сятся невысокое быстродействие и значительное количество оборудования.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство, содержашее г кольцевых сдвигаюших регистров, регистр результата, и узлов коммутации, узел анализа, первый и второй узлы переключения, причем прямой и инверсный выходу последнего раз ряда j -го кольцевого сдвигаюшего регистра подключены к первому и второму входам -ro узла коммутации, третий вход каждого из которых подключены к информационным входам устройства, четвертые входы узлов коммутации подключены к шине управления, первый выход первого узла переключения соединен с пятыми входами всех узлов коммутации, второй выход первого узла переключения подключен к первому входу узла анализа, третий выход первого узла переключения соединен с первым входом второго узла переключения, первый выход которого подключен к шестому входу каждого узла коммутации, второй выход второго узла переключения соединен со вторым входом узла анализа и с пецвым входом первого узла переключения (2) 3 7328

Описанное устройство имеет ограничен= ные функциональные возможности. Р -зульт атом сравнения явл я етс я BbI 6 Ор т ол ьк о одного из экстремальных чисел, при этом выбрать число, ближайшее к заданному, с помощью устройства невозможно. За исключением экстремальных чисел, остальные числа массива уничтожаются, что в целом ряде практических случаев нежелательно или недопустимо. Зачастую до . to туп к регистрам массива невозможен и результат сравнения требуется выводить в отдельный регистр, что в данном уст-. ройстве не предусмотрено.

0ель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обесцечения сжатия информации.

Поставленная пель достигается тем, что в предложенном устройстве первый выход каждого узла коммутации цод- О ключен к соответствующему входу первой группы входов второго узла переклк чения, второй выход каждого узла коммутации соединен с соответствующим входом первой группы входов первого узла переключения, третий выход каждого уз-*. ла коммутации подключен к соответствующему входу первои.группы входов уз3 ла анализа, четвертый выход каждого уз:.ла коьмутации соединен с,соответствующим входом второй группы входов узла анализа. Второй вход первого узла перек лючения подключен z шине управления, а его четвертый выход соединен с третьим входом узла анализа, первый выход 3: которого подключен к третьему входу первого узла переключения и ко второму входу второго узла переключения. Третий вход второго узла переключения соединен с шиной управления, второй выход узла анализа подключен ко входу регистра результата, третий выход узла, анализа соединен с четвертым входом второго узла переключения, четвертый вы.ход узла анализа подключен к четвертому входу первого узла переключения, пятый выход узла анализа соединен с седьмым входом каждого узла комму*тации.

Каждый из узлов коммутации состоит из элементов И, ИЛИ, триггеров, причем первые входы первого r:. второго элементов И подключены к первому входу узла, первые входы третьего и четвертого элементов И подключены ко второму входу узла. Первый вход первого триггера соединен с первым входом второго триггера и подключен к четвертому

Г В 4 входу узла, второй вход первого триггера соединен с первым входом элемента

ИДИ и подключен к третьему входу узла.

Выход первого триггера соединен со вторыми входами первого и третьего элементов И. Первый вход пятого элемента И подключен к пятому входу узла, второй вход пятого элемента И соединен с выходом второго элемента И, третий вход пятого элемента И подключен к первому входу шестого элемента И и соединен с седьмым входом узла. Второй вход щи=того элемента И подключен к выходу четвертого элемента И, третий вход шестого элемента И соединен с шестым входом узла. Выходы пятого и шестого элементов И подключены ко второму и третьему входам элемента ИЛИ соответственно., Выход элемента ИГИ соединен со вторым входом второго .триггера, выход которого подключен ко вторн м входам второго и четвертого элементов И. Выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов

Б с<ждинены с первым, третьим вторым и четвертым выходамл узла соответственно.

Узел анализа состоит из элементов

И, ИЛИ, HE причем входы первого элемента ИЛИ подключены к первой группе входов узла, а ого выход — к первым входам первого и второго элементов И и к четвертому выходу узла. Входы второго элемента ИЛИ соединены со второй группой входов узла, а его выход — со вторыми входами первсго и второго элемен-тов И, с первым входом третьего элемента И и с третьим выходом узла. Вы= ход второго элемэн.а И подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, к пятому выходу узла и через Э элемент HE — ко второму входу третьегс элемента И и к первому выходу узла, Вторые входы четвертого и пятого элементов И соединень с первым и третьим входами узла соответственно, третий вход ,четвертого элемента И подключен ко вто-, рому входу узла, третий выход первого элемента И соедине с третьим входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И соответственно,. выход эл= мента ИЛИ подключен ко второму выхо..:: узпае

Первый узел переключения содержиг элементы И, ИЛИ, триггер, причем входи . элемента ИЛИ соединены со входами: .уппы входов узла, а «го выход — с первь —.

5 73 ми входами первого и второго элементов

И и четвертым выходом узла. Второй и третий ьходы первого элемента И подключены к третьему и четвертому входам узла, а его выход — к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым ьходом второго элемента И,и с первым входом узла. Выход третьего элемента И подключен к первому ьходу триггера, второй вход которого соединен со вторым ьходом узла, а прямой выход — со ьходом элемента ИЛИ и со вторым выходом узла. Инверсный вы- ход триггера и выход второго элемента .И подипочен к третьему и первому выходам узла соответственно.

Второй узел переключения содержит элементы И, ИЛИ, триггер, причем входы элемента ИЛИ соединены со ьходами группы входов узла, à его выход - с первым входом первого и второго эле-, ментов И. Второй и третий входы первого элемента И подключены ко второму и четвертому входам узла, а его выходк первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента. И и с первым входом узла. Выход третьего элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым ьходом узла, а прямой выходсо входом элемента ИЛИ, инверсный выход триггера и выход второго элемента

И подключен ко второму и первому выходам узла соответственно. бгруктурная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит кольцевые сдвигающие регистры 14 — 1п регистр ре1 зультата 2; узлы коммутации 3h - Зг r каждый из которых состоит из элементов И 4, 5, элемента ИЛИ 6, триггера

7, элемента И 8, триггера 9, элементов И 10, 11, 12, узел анализа 13, состоящий из элемента И 14, элементов

ИЛИ 15, 16, элемента И 17, элемента

НЕ 18, элементов И 19, 20, 21 элемент ИЛИ 22; первый узел переключения 23 состоящий из элемента ИЛИ 24, элементов И 25, 26, 27, триггера 28; ° второй узел переключения 29, состоящий из элемента ИЛИ 30, элементов И 31, 32, 33, триггера 34.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в кольцевых сдвигаюших регистрах 1„- 1 записаны числа, имеются сигналы на инверс28 56 6 чых выходах триггеров 7 и 34, регистр результата 2 в состоянии «О», Пусть подан сигнал на информационные входы, что соответствует выбору числа, записанного в регистре I в качестве заданного. При этом появится сигнал на прямом выходе риггера 9, на входе элемента ИЛИ 6, а следовательно, на ьходе триггера 7. Триггер 7 уста о новится в состояние 1 и отключит тем самым от участия в.последующей работе устройства элементы И 10 и 11 Множество остальных чисел (после исключения заданного числа) будем называть массивом. Сигнал с прямого выхода триггера 9 подготавливает схемы И 12 и 8

Возможны три случая представления информации.

20 l Пусть в старшем разряде заданного числа записана "1", старшие разряды чисел массива равны между собой и их триггеры установлены в 0". В этом случае на первом такте сравнения

25 имеется сигнал на обоих ьходах элемен- та И 12 регистра заданного числа. Следовательно, имеется сигнал на его выходе, выходе элемента ИЛИ 24 и первых входах элементов И 25, 26 узла перекЗо лючения 23 и третьем входе элемента И

21, Имеется также сигнал на инверсном выходе триггеров 28 и 34, что приводит к появлению сигнала на вторых входах элементов И 25, 27 узла 23 и элеменЗ5.тов И 31, 33 узла 29, Наличие сигнала на выходах триггеров 7 узлов коммутации, кольцевых сдвигающих регистров

14, - 1д и на инверсных выходах их анализируемых разрядов приводит к появле4О нию сигнала только на выходе элемента

ИЛИ 16, а следовательно, на втором ьхо дэ элемента И 17, втором ьходе элемента И 26 узла 23 и втором. входе элемента И 19. Отсутствие сигнала на втором

45 ьходе элемента И 17 приводит к появле,нию сигнала на выходе элемента НЕ 18, и соответственно, на третьем . ьходе элемента И 26 и втором ьходе элемента

И 20. Наличие сигнала на всех ьходах элемента И 26 узла 23 приводит к появ лению сигнала и на первом входе элемента И 27, следовательно, на его выходе.

Триггер 28 устанавливается в l и появ-, ляющийся сигнал на его прямом выходе

55 поступает на вход элемента ИЛИ 24 узла

23. Таким образом, до окончания цикла сравнения имеются сигналы на прямом выходе триггера 28 и на выходе элемен50

7 7328 та ИЛИ 24 узла 23 и на инверсном выходе триггера 34 ужа 29. Появляется сигнал на выходе элемента И 25 узла 23 следовательно, на первых входах элемента И 5. Однако отсутствуют сигналы на его остальных входах, поэтому никаких переключений в узле коммутации не прои-: зойдет, Следовательно, в анализируемом разряде регистра результата 2 останется

«О". 10

В дальнейшем работа устройства сводится к поиску среди остальных чисел наибольшего, которое и будет ближайшим к заданному, Эта процедура состоит в следующем, На всех последующих тактах 15 при равенстве анализируемых разрядов повторится рассмотренная ситуация, т.е. изменений в схеме не произойдет, а в соответствующий разряд регистра результата запишется число, содержащееся в 20 этом разряде сравниваемых чис ел, так как при равенстве анализируемого разряда нулю запишется "0" (ситуация рас смотрена), а при равенстве. единице появится сигнал на первом входе триг25 гера 28, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 22 появится сигнал и "1» запишется в регистр результата 2.

При неравенстве значений анализируемых разрядов массива появляются сигналы на входах элементов ИЛИ 15 и 16, следовательно,. на обоих входах элемента И 17 и на выходе элемента НЕ 18, и на третьих входах элементов И 4 и 5 всех узлов коммутации. Сигнал появляется на вторых входах элементов И 5 тех регистров, в анализируемых разрядах которых записан 0 . В этом случае сигнал с выхода элемента И 5 через элемент ИЛИ 6 перебрасывает триггер 7 со-40 с7ГВетствующих узлов коммутацииу В p& зультате чего соответствующие регистры исключаются из дальнейшей процедуры сравнения.

Наличие сигнала на всех входах эле- 45 ментов И 19 и 141приводит к появлению сигнала на выходе элемента ИЛИ 22.

Следствием этого является запись 1" в анализируемый разряд регистра резуль тата.

2, Пусть в старшем разряде заданного числа записан .0", а старшие разряды чисел массивов равны между собой и в них записана "1 . В этом случае на первом такте сравнения имеется сигнал на обоих входах элемента И 8 регистра заданного числа. Спедовательно, появляется сигнал на выходе элемен56 8 та И 30 узла 29. Дальнейшее прохождение сигналов аналогично описанному для узла 23. В результате до окончания цикла работы устройства будет сигнал на прямом выходе триггера 34 узла

29 и инверсном выходе триггера 28 узла 23, а также на выходе элемента И 31 узла 29.

В дальнейшем работа устройства сводится к поиску среди массива чисел наименьшего, которое и будет ближайшим к заданному. Эта процедура аналогична описанной при поиске наибольшего числа с той разницей, что подготовленными яв-. ляются первый и третий входы элемен.та И 4, второй вход которого подоготовляется при равенстве " 1" анализируемого разряда массива. При этом исключаютс:я из процедуры сравнения регистры, в анализируемых разрядах которых записана

"1". В соответствующем разряде регистра результата сохранится "0 .

3. Старшие разряды чисел не равны между собой. В этом случае имеются сигналы на входах элементов ИЛИ 15 и 16, следовательно, на и.х выходах и обоих входах элемента И 17. Сигнал с выхода элемента И 17 подается на третьи входы всех элементов И 4 и 5. Если при этом в asia- лизируемом разряде заданного числа записана "1, то имеется сигнал на выходе элемента ИЛИ 24 узла 23, следовательно, на первом входе элемента И 25, на втором входе которого имеется сигнал с инверсного выхода триггера 34 узла 29,.

Сигнал с выхода элемента И 25 узла 23 подается на первые входы элемента И 5.

Сигналы на вторых входах элемента И 5 появятся только в тех ужах коммутации, в анализируемых разрядах регистров которых записан "0". Аналогично описанному исчезает сигнал на инверсном выходе триггера 7, и число исключается из дальнейшего рассмотрения. Аналогично описанному появится сигнал .на выходе элемента ИЛИ 22, и в рассматриваемый разряд регистра результата запишется 1 .

Если в анализируем:ом разряде заданного числа записан "О, то появляется сигнал на выходе элемента И 31 узла 29, следовательно, на первых входах элементов И 4. При этом из дальнейшего сравнения исключаются регистры, в анализируемом разряде которых записана 1».

Сигнал на выходе элемента ИЛИ 22 от=сугствует(ситуация рас:смотрена ранее) g

7328 и в соответствующем разряде регистра результата 2 останется 0".

Таким образом, при несовпадении значений анализируемых разрядов чисел из дальнейшего рассмотрения исключаются те из них, анализируемый разряд которых не совпадает с соответстсвующим разрядом заданного числа.

Если на очередном такте возникает ситуация, когда анализируемый разряд за- 10 данного числа равен 1 (0 ), a анализируемый разряд чисел массива-соответственно 0" (1 ), то устройство продолжает поиск аналогично пп. 1 и 2 описания работы устройства. !5

Теким образом, после окончания цикла работы устройстве в регистре 2 записан результат выбора — число, ближайшее к заданному. Состояние 01 триггеров

7 и 9 индицирует заданное число, а состояние 00" этих же триггеров - число, ближайшее к заданному.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства, поскольку дает возможность при достаточно высоком быстродействии находить в массиве число, ближайшее к заданному, сохранять информацию, индицировать задан ное число и число, ближайшее к нему, а также выводить не отдельный регистр результат выбора.

Формула изобретения

1. Устройство для выбора числа, ближайшего к заданному, содержащее»» коль, цевых сдвигающих регистров, регистр результата, »1 узлов коммутации, узел анализа, первый и второй узлы переключения, причем прямой и инверсный выхо40 ды последнего разряда i -го кольцевого сдвигеющего регистра подключены к первому и второму входам 1 -го (i =1,2...Ы узле коммутации, третий вход каждого иэ которых подключен к Hnôîðìàöèîníûì ьхо35 дам . устройстве1четвертые входы узлов коммутации подключены к шине управления, первый выход первого узла переключения соединен с пятыми входами всех узлов коммутации, второй выход первого

50 узла переключения подключен к первому

Входу узла анализа, третий выход первого узла переключения соединен с -первым входом второго узла переключения, пер вый выход которого подключен к шестому

55 входу каждого узла коммутации, второй выход второго узле переключения соединен со вторым «ходом узла анализа и с

56 10 первым Входом первого узла переключения, отличающееся тем,что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения сжатия информации, в нем первый выход каждого узла коммутации подключен,к соответствующему Входу перво-"» группы ьходов второго узле переключения, второй выход каждого узла коммутации соединен с соответствующим ВхОдОм перВОй группы входов первого узла переключения, третий выход каждого узла коммутации подключен к соответствующему ьходу первой группы ьходов узла анализа, четвертый выход каждого узла коммутации соединен с соответствующим входом вто. рой группы входов узла анализа, второй вход первого узла переключения подключен к шине управления, а его четвертый выход соединен с третьим входом узла анализа, первый выход которого подключен к третьему входу первого узла перек— лючения и ко второму входу второго узла переключения, третий ьход которого соединен с шиной управлени, второй выход узла анализа подключен ко ьходу регистра результата, третий выход узла анализа соединен с четвертым входом второго узла переключения, четвертый выход узла анализа подключен к четвертому входу первого узла переключения, пятый выход узла анализа соединен с седьмым входом каждого узла коммутации..

2, Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в нем каждый из узлов коммутации состоит из элементов

И, ИЛИ, триггеров, причем первые входы первого и второго элементов И подключены к первому Входу узла, первые входы третьего и четвертого элементов И подключены ко второму ьходу узле, первый ьход первого триггера соединен с первым входом второго триггера и подключен к четвертому ьходу узла, второй вход первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к третьему входу узла, выход первого триггера соединен со вторыми Входами первого и третьего элементов И, первый вход пятого элемента И подключен к пятому владу узла, второй Вход пятого элемента И соединен с выходом второго элемента И, третий ахоп пятого элемента И подключен к первому ьходу шестого элемента И и соединен с седьмым .Входом узла, второй вход шестого элемента И подключен к выходу четвертого элемента И, третий вход шестого элемента И соединен с шес73 тым входом узла, выходы пятого и шестого элементов И подключены ко второму и третьему входам элемента ИЛИ соответственно, выход элемента ИЛИ соединен со вторым входом второго триггера, выход которого подключен ко вторым входам второго и четвертого элементов И, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с первым третьим, вторым и. четвертым выходам узла соответственно.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что в нем узел анализа состоит . из элементов И, ИЛИ, НЕ, причем входы первого элемента ИЛИ подключены к первой группе входов узла, а его выход - к первым входам первого и вто-. рого элементов И и к четвертому выходу узла, входы второго элемента ИЛИ соединены со второй группой входов узла, а его выход - co вторыми входами первого и второго элементов И, с первым входом третьего элемента И и с третьим вы= .ходом узла, выход второго элемента И подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, к пятому выходу узла и через элемент HE — ко второму входу третьего элемента И и к первому выходу узла, вторые входы четвертого и пятого элементов И соединены с первым и третьим входами узла соответственно, третий вход четвертого элемента

И подключен ко второму входу узла, тре. тий выход первого элемента И соединен с третьим входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй и третий входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И соответственно, выход элемента ИЛИ подключен ко второму выходу узла. . 4. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я . тем, что в нем первый узел переключения содержит элементы И, ИЛИ, триггер, причем входы элемента ИЛИ соединены со входами группы входов уз2856 12 аа, а его выход — с первыми входами первого и второго элементов И и четвертым выходом узла, второй и третий входы первого элемента И подключены к третьему и четвертому входам узла, а его выход — к первому иходу третьего элемента И, ° второй вход которого сое динен со вторым входом второго элемента И и с первым входом узла, выход

10 третьего элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен со вторым входом узла, а прямой выход — со входом элемента ИЛИ и со вторым выходом узла, инверсный

15 выход триггера и выход второго элемен.та И подключены к третьему и первому выходам узла соответственно.

5. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что. в нем второй

20 узел переключения содержит элементь.. И, ИЛИ, триггер, причем входы элемента

ИЛИ соединены со входами группы входов узпа, à его выход — с первым входом первого, и второго элементов И, второй и третий входы первого элемента И подключены ко второму и четвертому ахс . дам узла, а его выход — к первому входу третьего элемента И, второй вход .кото— рого соединен со вторым входом второго

30 элемента И, и с первым входом узла, выход третьего элемента И подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом узла, а прямой выход - со входом элемента

ИЛИ, инверсный выход триггера и выход второго элемента И подключен ко второму и первому выходам узла соответственно.

Источники информации, принятые во внимание йри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 356643, кл. Q 06 F 7/Ог, 23 10, 72.

2. Авторское свидетельство СССР № 193160, кл. Cj 06 F 7/02

02.03. 67 (п рототип).

7328 56

Составитель В. Белкин

Редактор Т. Орловская Техред Ж. Кастелевич Корректор Е. Папп

Заказ 1737/38 Тираж 751, Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Москва, ?K 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгоро, ул. Проектная, 4