Устройство для упорядоченной выборки значений параметра

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБввЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскми

Социалистические

Республик " 739527 (6l ) Дополнительное к авт. свид-вус (22) Заявлено 06.03,78(2! ) 2587969/1 8-24 (53)M. Кл. G 06 F 7/02 с присоединением заявки № -.. Говударотвеиный комитет

СССР (23) П риоритет

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень № 21 (53) УДК 681.325.,66(088.8) да делам иэооретеиий и открытий

Дата опубликования описания 08.06.80

М. Д. Скубилин, А. П. Самойленко и П. А. Шаглий (72) Авторы изобретения

Таганрогский радиотехнический институт им. Б.. Q, Калмыкова (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПОРЯДОЧЕННОЙ ВЫБОРКИ

ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРА, 1

Изобретение относится к автоматике . и вычислительной технике и может быть использовано для контроля параметров технических объектов в ЭВМ и устройствах дискретной автоматики при решении задач квазиоптимального регулирования.

Известно устройство для поиска экстремальных значений параметров, содержащее коммутатор опроса разрядов, состоящий из двоичного счетчика и дешиф»

1О ратора, управляемый генератор, триггер запуска, разрядные элементы И, разрядные элементы ИЛИ, регистры записи значений контролируемых параметров, разрядные блоки логики, двухвходовые элементы И, входы которых подключены к выходам коммутатора и разрядных бло ков логики,: блоки регистрации экстремального значения параметра и его адреса, позволяющее за цикл работы комму татора определить параметр имеющий экстремальное значение и его адрес (1).

К недостаткам известного устройства относится ограниченность функциональ

2 ных возможностей, затлючающаяся в отсутствии учета результатов анализа ин» формации о параметрах,- зйачения которых не являются экстремальными, значительных апааратурных затратах и низ ком быстродействии, обусловленном необ ходимостью поразрядного - тактирования этапов сравнения значений параметров, а также в отсутствии возможности определить величину значения искомого, отличающегося от экстремального параметра.

Наиболее близким к предложенному техническим решением является устройство для упорядоченной выборки значений параметра, содержащее т) узлов ана» лиза, информационные входы каждого из которых соединены с входными шинами устройства, а выходы 1«ых разрядов узлов анализа, где j -1, 2, ..., ттт подключены ко входам j -го элемента

ИЛИ группы, выход каждого 1-ro эле» мента ИЛИ.группы соединены с первым входом 1-го элемента И группы и че3 рез 6 -ый элемент Hh группы - со входом управления (-to разряда zaego го из узлов анализа, выходы элементов

И группы подключены ко входам элемента ИЛИ и ко входам соответствующих разрядов первого регистра, элемент И, триггеры, гейератор тактовых сигналов, дифференцирующие цепи, элементы задержки, переключатель. Кроме того, это устройство содержит триггеры регистров ре- 10 гистрации значений параметров, двухвходовые разрядные элементы ИЛИ. Это устройство .обеспечивает поиск параметра, его адрес и значение, порядковый номер (приоритет) которого по степени 15 убывания (возрастания) .задается переключателем, причем значения параметров в регистры записываются параллель но, а такие в процессе анализа - значения параметров со старшими приоритета- 2р ми из памяти устройства стираются f2).

Недостатком устройства является его низкое быстродействие.

Hem изобретения - повышение быстро действия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве выходные шины упрввле ния узлов анализа соединены со входа ми элемента И, выход которого через первую дифференцирующую цепь подключен ко входу установки в единичное состояние триггера, прямой выход которого соединен,со входом генератора тактовых сигналов, выход которого подключен ко входу второго регистра, выходы которого соединены с входными шинами -переключателя, выходная шина которого подключена ко входу установки в нулевое состоя-, ние триггера, ко вторым входам элементов И группы и через вторую дифференцирующую цепь и первый элемент задержки - к управляющим входам второго регистра, выход генератора тактовых ив .пульсов через второй алемент задержки соединен с третьими входами элементов

И группы, выход элемента ИЛИ, подключен к установочным входам всех узлов анализа, выход второго элемента задержки соединен со вторыми установочными входами всех узлов анализа и тем, чтов устройстве каждый из узлов анализа содержит ф -разрядный регистр, группы элементов И и ИЛИ, триггеры, элементы

И, ИЛИ и НЕ, причем информационные входы узла анализа соединены с первыми вкодами элементов И первой группы, а выход j-го элемента И первой группы подключен к j -,му входу nepaoro алемен27 4 та ИЛИ и ко входу g -го разряда регист ра, где 3 -1, 2,... М, выход j-го разряда регистра, где ) -2, 3..., N, соединен с ) -ым,входом второго элемента ИЛИ и первым входом j-ro алемента

И второй группы, второй вход которого подключен к выходу (j -1) -го элемента

ИЛИ группы, выкод j -го элемента И вто рой группы соединен с первым вкодом

j -ro элемента И третьей группы и с . первым входом 1-го элемента ИЛИ группы, выход (g -1) -го элемента ИЛИ груп пы подключен к первому входу j -го алемента И четвертой группы, второй вход которого соединен с входом управления j -го разряда, выход -го элемента И четвертой группы подключен ко второму входу 1-го элемента ИЛИ группы, выход первого разряда регистра соединен с первым входом второго алемента

ИЛИ, с первым входом первого элемента

И третьей группы и с первым входом первого элемента ИЛИ группы, второй вход которого подключен ко входу управления первого разряда, выкод первого элемен тв ИЛИ соединен со входом установки в нулевое состояние первого триггера, вы ход которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы, выход IVI-го элемента ИЛИ группы соединен с первым входом элемента И и с первым входом третьего эпеь1ента ИЛИ, второй вход которо1 о подключен к первому установочному входу узла анализа, а выход - ко входу установки в единичное состояние первого триггера и ко входу установки . в нулевое состояние регистра, первый установочный вход узла анализа соединен со входом установки в единичное состоя ние второго триггера и через элемент НЕ со вторым входом элемента И, выход которого подключен ко входу установки в нулевое состояние второго триггера, третий вход элемента И соединен со вторым установочным входом узла анализа, пря-. мой выход второго триггера подключен ко вторым входам элементов И второй и третьей групп и к третьему входу элементов И четвертой группы, выход второго алемента ИЛИ соединен с выходной шиной управления узла анализа.

На чертеже приведена блок .схема устройства.

Устройство содержит узлы анализа

1,, 1>... 11, каждый из которых сос:тоит из алементов 2q, 2 ... 2 „ И, групйы элементов 3, 3>, .... 3 и . И группы элементов 4, 4 ... 4 цИЛИ, Момент включения устройства в работу определяется моментом записи те кущего значения в п»ый регистр, т. е. после записи информации в.развады ре гистров 14,п, 1,,... 14, 14,, при этом на выходах элементов 4 и 16 ИЛИ и

18 HE устанавливаются потенциалы в зависимости от величины текущих значений параметра, зафиксированных в соот ветствующих разрядах регистров 14, Так при вышеприведенных значениях парамет ра на выходе элемента 16 ИЛИ, например патого разряда будет единичный сигнал (экстремальное значение параметра в 5-ом разряде), который посредством элемента 18 НЕ инвертируется и поступает на вторые входы элементов 4 ИЛИ пятого разряда. Сигналы с выходов эле ментов 4 ИЛИ 5-го разряда соответственно поступают на вход элементов 2 И четвертого разряда, вторые входы которых соединены с единичными восходами ре- . гистра 14. С выходов элементов 2, И

4 и 2, И снимутся нулевые потенциалы, с остальных - единичные, т. е. третий и пятых регистры из дальнейшего анализа исключаются. Элемент 16 ИЛИ позволит определить экстремальное значение пара метра в 4 ом разряде. Третий, пятый и первый узлы сравнения из последующего рассмотрения исключены. Этими сигнала ми опрашивается состоание регистров, поскольку третий разряд регистра находится в нулевом состоянии, то на выходе элемента 16 ИЛИ нулевой потенциал, а на выходе элемента 18 HE единичный сигнал, тогда на выходак элементов 4

5 7305 элемента 5 ИЛИ, элемента 6 НЕ, элемента 7 И, триггера 8, элемента 9 И, элемента 10 ИЛИ, триггера 11, группы эле 4 ментов 12, 12>,... 12п И, элемента

13 ИЛИ, регистра 14, группы элементов

15, 15>.... 15 пИ. Кроме того, устройство содержит группу элементов

16, 16,... 16щ ИЛИ, группу элемейтов 17, 17 ..., 17п,И группу эле ментов 18, 18,... 18 „НЕ, три1 гер 1о

19, генератор 20 тактовых сигналов, элемент 21 И, дифференцирующие цепи

22 и 23, элементы 24 и 25 задержки, регистр 26, переключатель 27, элемент

28 ИЛИ, регистр 29. 15

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистр 14, триггер 19 находятся в нулевом состоянии, ло триггеры ll и 8 - в единичном, а в нервом разряде регистра 26 записана единица. Uem установки устройства в исход ное состояние на черте>ке не показаны.

Исходная информация поступает периоди» > чески в параллельном двоичном п-раз» рядном коде через входные клеммы устройства на группу элементов 15 И всех

И регистров 14. узлов анализа, при этом первое сообщение будет через группу элементов 15 И регистра первого узла ана» лиза 1 записано в первые разряды регистра, так как группа элементов 15 И

1-го регистра высоким потенциалом с его триггера 11 открыты, в остальные (n-1) регистров информации не может

3S быть записана, т. е. по третьему входу элементы 15 И закрыты. Сигналом с выходов группы элементов 15 И через элемент 10 ИЛИ, триггер 11 будет пе реведен в нулевое состояние, группа элементов 15 И закрывается. Сигналом с прямых выходов регистра 14 через элементы 2 И группы и элемент 13 ИЛИ открываются элементы 15 И группы второго уз ла анализа. Второе сообщение занисы- . .вается только во второй регистр а т. д. .до (П-1)-го узла анализа. При поступлении h-го сообщения в узле анализа „ и его обслуживающих элементахпроизойдут выше описанные процессы, при этом информация в устройство будет записана

tl раз.

С последним И-ым сообщением элемент 21 И открывается и импульс с его выхода через дифференцируюшую пепб

22 поступает на единичный вход триггера 19, последний переходит в единичное состояние, а через управляющий вход за27 пускается генератором 20 тактовых сиг налов.

Устройство содержит 6 пятиразрядных уМов анализа. В момент Ф прибывает 6-е сообщение (текущее значение), в регистрах 14... 14 фиксируются значения параметра. Значения содержат как составляющие истинной величины параметра в моменты их поступления так и случайные составляющие помехи.

Таким образом, информационные потоки содержат суммарные величины и мо° гут принцмать значения от 00000 до

11111. Задача устройства состоит в оп» ределении упорядоченного, начиная с максимального и до минимального, в зава» симости от степени упорядочения, значения параметра с максимально возможными быстродействием, точностью и надеж ностью

7 739

ИЛИ третьего разряда сигналами сохранаютса неизменными.

При вйбранной степенй упорядочения равйой 1, переключателем 27 соединяет: ся единичный выход 2-го разряда регистра 26, при этом первым импульсом с генератора 20 тактовых сигналов единица с первого разряда регистра 26 йереводит са во второй, с выхода переключателя

27 импульс задержанный на время переходного процесса поступит на нуцевой вход триггера 19, генератор 20 тактовых сигналов остановится, будучи продифферен цированним, импульс по входу установки регистра 26 в исходное состояние пере« ведет регистр 26 в нулевое состоайае, а со сдвйгом на время определяемое элементом 24 задержки будет записана единица в первый разряд регистра 26. Первый импульс генератора 20 тактовых сигналов задержанный элементом 25 за» держки поступит совместно с импульсом с выхода переключателя 27 на эне менты 17 И, в регистр 29 запишется экстремальное, т. е. 1-ое, начиная с максимального из И записанных значе» ний, значение параметра. Череэ элемент

9 И узла анализа, в котором было ранее заггисано экстремааьное значение, так как на выходе eto элемента 4 ИЛИ младшего разряда был единичный потенциал, триггер 8 данного узла анализа был бы переведен в нулевое состояние, но с выхода элемента 28 ИЛИ импульс удер-жит триггер 18 в единичном состоянии, а через элемент 5 И регистр. будет при" "веден в. нулевое состояние, т. е. цодготовлен к приему новой ишрормации, этим же импульсом с элемента 28 ИЛИ триггер 11 переводится в единичное состоя»

" " itte",что подготовит элементы 15 И дан ного узла анализа к приеМу новой информации. С поступлением новой информа- ции о значении параметра, она будет за» писана в освободившийся регистр и цикл повторится.

При выбранной степени упорядочения отличной от 1, т. е. 2-ой, З-ей, 4-ой и т. д., например, К-ой, переключателем

14 соединяется единичный выход Зго, . 4-го и т. д. в нашем примере (К+1)-го разряда регистра 26, trptt этом каждым импульсом генератора 20 TBKTosbIK сиг налов "с порядковым номером меныпе, К-го единица в регистре 26 сдвигается . на один разряд (триггер), значение параметра в регистр 8 не записываетса, а посредством элементов 9 И триггеры

527 8

8 узлов анализа значений 1-ro, 2го, ... (К-1)-го, начиная с экстремального, переводятся в нулевое состояние, при этом высокие потенциалы со вторых входов элементов 12 И и 7 И данных регистров снимаются, на выходах элементов 12 И всех разрядов и элементов 4 ИЛИ младшего разряда этих регистров будут ну левые потенциалы и регистры значений ...

16 1-го, 2-го,... (K-1)-го, начиная с экстремального, из анализа на последующем такте генератора исключаются.

К-ым импульсом с генератора 20 через элемент 25 задержки, регистр 26, переклю- чатель 27 и элемент 1 7 И К-ое, начиная с экстремального, значение параметра из

И значений, записанных в регистры записи текугцих значений, будет определено и записано в регистр 8, а с его записью через элемент 28 ИЛИ разряды регистра 14, ранее содержавшего К-ое значение, будут приведены в нулевое сос;тояние, запись в остальных регистра сохраняется. триггеры 8 значений, 1, 2.. - ° (K-1)-го значений и триггер 11 . регистра, ранее содержавшего К-ое зна чение, будут установлены в единичное состояние. Цикл анализа после записи очередного значения параметра может быть повторен.

Выходы элементов 17 И могут ис йойЮоватьса"s качестве выходов устройства. Для синхронизации работы регистра 29 йулевые входы его триггеров следует через дифференцируюшие цепочки соединить с вы»одом элемента

21 И.

Таким образом; предложенное устрой.ство расширяет функциональные возмож40 ности прототипа, т. е. обеспечивает воз Можйость определения упорядоченного значения из последовательных. сообщений значений параметра,,причем степень упорядочения выбирается переключателем.

Формула изобретении

1. Устройство для упорядоченной вы-

50 . борки значений параметра, содержащее

П узлов анализа, информационные входы каждо о из которых соединены с вход ными шинами устройства, а выходы

1- ых разрядов узлов анализа, где 1-1, 2,..., гг1 подключены ко входам 1-гб элемента ИЛИ группы, выход каждого

i -го элемента ИЛИ группы соединен

- с первым .входом 1-го элемента И группы и через 1-ый элемент НЕ группы739527

9 со входом управления (-го разряда каждого. из узлов анализа, выходы элементов И группы подключены ко входам еле мента ИЛИ и ко входам соответствующих разрядов первого регистра, элемент И, триггеры, генератор тактовых сигналов, дифференцирующие цепи, элементы задери» ки, переключатель, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем выходные шины )0 управления узлов анализа. соединены со г входами элемента И, выход которого через первую дифференцирующую цепь под ключен ко входу установки в единичное со<.гояние триггера, прямой выход кото- И рого со входом генератора тактовых сигналов, выход которого подключен ко входу второго регистра, выходы которого соединены с входными шинами пере» ключателя, выходная шина которого подключена ко входу установки в нулевое состояние триггера, ко вторым входам элементов И группы и через вторую дифференцирующую цепь и первый элемент задержки - к управляющим входам второго регистра, выход генератора тактовых импульсов через второй элемент задержки соединен с третьими входами элементов И группы „ выход элемента

ИЛИ подключен к установочным входам всех узлов анализа, выход второго эле-мента задержки соединен со вторыми установочными входами всех узлов ана« лиза.

2. Устройство по п. 1, о т л и - 35 чающееся тем,чтовнемкаждый нз узлов анализа содержит щ -раз- рядный регистр, группы элементов И и

ИЛИ, триггеры, элементы И, ИЛИ и НЕ, причем информационные входы узла анализа соединены с первыми входамн эле, ментов И первой группы, а выход 1-го элемента И первой группы подключен к

1 -му входу первого элемента ИЛИ и ко входу т -го разряда регистра, где .(-1, 2,... и1, выход j го.разряда регистра )-2, 3,... пт соединен с т-ым входом второго элемента ИЛИ и первым входом -ro элемента И вто рой группы, второй вход которого подклю чен к выходу (j-1)-го элемента ИЛИ группы, выход j -ro элемента И второй

10 группы соединен с первым входом )-го элемента И третьей группы и с первым входом -го элемента ИЛИ группы, выход (3- 1) -го.эиемента ИЛИ группы под ключен к первому входу j-го элемента

И четвертой группы, второй вход которого соединен с входом управления (го разряда, выход j-го элемента И четвертой группы подключен- ко второму входу -го элемента ИЛИ группы, вы ход первого разряда регистра соединен . с первым входом второго элемента ИЛИ, с первым входом первого элемента И третьей группы и с первым входом нер» вого элемента ИЛИ группы, второй вход которого подключен ко входу управления первого разряда, выход первого элемента ИЛИ соединен со входом установки в нулевое состояние первого триггера, вы ход которого подключен ко вторым входам элементов И первой группы, выход О}-го элемента ИЛИ группы соединен с, первым входом элемента И и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому установочному входу узла анализа, а выход - ко входу установки и единичное состояние первого триггера и ко входу установки в нулевое состояние регистра, первый установочный вход узла анализа соединен со входом установки в единичное состояние второго триггера и через элемент HE - со вторым входом элемента И, выход которого подключен ко входу установки в нулевое состояние второго триггера, третий вход элемента И соединен со вторым устаяс вочным входом узла анализа, прямой вы ход второго триггера подключен ко вторым входам элементов И второй и третьей групп и к третьему входу элементов И четвертой группы, выход второго элемента ИЛИ соединен с выходной шиной управления узла анализа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 534762, кл. G 06 F 7/02, 15. 03. 75.

2. Авторское свндетельство СССР

М 525083, кл. 5 06 F 7/06

16.04.78 (прототип).