Устройство для сравнения чисел

 

(72) Авторы изобретения

В.И. Свищ, Н.Т. Березюк, В.0. Веселый, Л.И ° Ляшевич и О.А. Иирошниченко (7t) Заявятель

1 (S4) УСТРОЙСТВО go РАВНКНИЛ WCCa

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено дпя использования в системах преобразования и обработки информации.

Известно устройство для сравнения

S чисел, содержащее регистры приема сравниваемых чисел, элементы И, ИЛИ, счетчики, триггеры $1).

Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее два и-разрядных регистра, связанных по выходам разрядов с элементами изменения направленности светового потока, источник света и фотоприемники, выходы которых соединены с входами схемы анализа. Элементы изменения направленности светового потока выполнены в виде подвижных отражателей и оптически связаны попарно последовательно, а выходы пар при их неравнозначном со,стоянии оптически связаны через лин- зу со входами фотоприемников "Больше А" или "Больше Б", а при равнозначном состоянии последовательно с входами паследущей пары элементов изменения направленности светового потока. Выход равнозначности последней пары оптически связан с фотоприемником "А равно Б". Коды сравниваемых чисел поступают в регистры, где запоминаются. Запоминающие элементы разрядов регистров в соответствии с кодом возбуждают элементы изменения направленности светового потока, на которых производится поразрядное сравнение кодов. Таким образом, во время получения результата сравнения . включается время срабатывания регистра приема кодов $2).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

932486 4

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения чисел, содержащее 2п поразрядных узлов сравнения, источник светового потока опроса, узел анализа результата, причем вход каждого k-го разряда первого числа оптически соединен с информационным входом (2n-1)-ro поразрядного узла сравнения, вход каждого k-го разряда второго числа оптически сое- 10 динен с информационным входом 2k-го поразрядного узла сравнения, выход источника светового потока опроса оптически связан с первым управляющим входом первого поразрядного узла сравЧ5 нения, прямой и инверсный выходы переносов каждого i-го поразрядного узла сравнения, где i=1,3,...,2n-1, оптически соединены с первым и вторым входами управления соответствен- щ но (i+1)-ro поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы результатов сравнения каждого j-го поразрядного узла сравнения, где

j=2,4,...,2ï, оптически подключены 25 к первому и второму входам соответственно блока анализа результата, введен источник светового потока блокировки и 2п узлов блокировки, выход источника светового потока блоки- зв ровки оптически соединен с входом блокировки первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы передачи блокировки каждого k-ro rloразрядного узла сравнения, где k =1,3,...,2п, оптически соединены с первым и вторым информационными входами соответственно k-ro узла блокировки, выход внутренней блокировки каждого иэ которых оптически соеди нен с информационным входом k-го поразрядного узла сравнения, выход передачи блокировки k-го узла блокировки оптически соединен с входом блокировки (k+1)-ГО поразрядного уэ ла сравнения.

Кроме того, каждый узел блокировки содержит делитель светового потока, дихроичное зеркало и неподвижные отражатели, причвм первый информационный вход узла оптически соединен с первым неподвижным отражателем и делителем светового потока, первый выход которого оптически соединен с входом отражения дихроичного зеркала, второй вход которого оптически соеди1 нен с выходом первого неподвижного отражателя, а выход оптически подключен к выходу передачи блокировки узла, второй выход делителя светового потока оптически соединен с вторым неподвижным отражателем, выход которого оптически подключен к выходу внутренней блокировки узла.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - его функциональная схема.

Устройство содержит источник 1 светового потока опроса, источник 2 светового потока блокировки, поразрядные узлы 3л,32, ° .,321 сравнения, узлы 4q 42,...,4 1 блокировки, узел 5 анализа результата, информационные входы 6,62,...,62п, выходы 7-9

Источники 1 и 2 светового потока опроса и блокировки подают коллимированные световые потоки на поразрядный узел 3л сравнения с разной направленностью (под разными углами падения).

Узлы 3 поразрядного сравнения направляют по разным выходам (направлениям) световые потоки, поступающие на их входы с разной направленностью и изменяют направленность выходных световых потоков при возбуждении уп- . равляющего элемента.

Узлы 4 блокировки при поступлении светового потока одной направленности делят световой поток на две части . Одна часть (меньше 1/2n) поступает на управляющий вход предыдущего узла 3, а оставшаяся часть поступает на вход блокировки последующего узла 3 изменения направленности светового потока. При поступлении светового потока другой направленности на вход узла 4 блокировки последний передает световой поток без деления с той же направленностью, что и при делении на вход блокировки последующего узла 3.

Каждый поразрядный узел 3 сравнения содержит оптический вход 9 управления, двухпоэиционный отражатель 10 и неподвижный отражатель 11. Каждый узел 4 блокировки содержит неподвижные отражатели 12 и 13, делитель 14 светового потока и дихроичное зеркало 15 °

Узел 5 анализа результатов содержит собирательную линзу 16 и фотоприемники 17.

Устройство работает следующим образом.

5 932

В исходном состоянии источник 1 светового потока связан с одним входом первого поразрядного узла 3 сравнения, а источник 2 светового потока блокировки с вторым входом первого поразрядного узла 31 сравнения.

Световой поток опроса с выхода узла 3 поступает на вход опроса второго узла, а с выхода второго узла

3g на вход опроса узла 3 с той же направленностью, что и световой поток источника 1 светового потока опроса. Так последовательно световой поток опроса проходит через все узлы

3 и попадает на вход "Равно" узла 5.

Световой поток блокировки с выхода узла 3 поступает на вход блокировки узла 4, с выхода которого поступает на вход блокировки последующего узла 3 изменения направленнос- 2в ти светового потока. Таким образом, световой поток блокировки проходит все узлы 3 и

При поступлении импульсов кодов (электрических или световых) на 2S все Узлы 3, узлы 3 возбуждаются, световой поток блокировки поступает по выходам узлов 3 на входы узлов 4.

Теперь световой поток блокировки делится в каждом узле 4 и части его эе (1/2п) поступают на управляющие входы предмдущих узлов 3 . Таким образом, и после снятия кода с входов узлы 3 остаются возбужденными.

И

Световой поток опроса с выхода первого возбужденнного узла 3 по« ступает на второй вход второго узла 3>, Поскольку он также возбужден, то на его выходе световой поток опроса не изменяет направленности и поступает на узел 3 . Таким образом, световой поток опроса проходит все узлы 3 и поступает на вход "Равно" узла 5 анализа.

4Я

Если коды сравниваемых чисел равны, то световой поток опроса проходит аналогично через все узлы 3 изменения направленности светового потока и тоже поступает на вход "Равно" узла 5. Световой же поток блокировки делится лишь в узлах 4, стоящих после возбужденнных узлов 3.

При неравенстве J-ых разрядов, первых, начиная со старших, световой поток опроса после второго узла 3

J-ой пары выходит по одному иэ выходов в зависимости от комбинации кодов в j-ом разряде и попадает на

486 6 один из входов узла 5 "Больше А" или "Больше Б", не попадая на входы последующих узлов 3.

Для возврата устройства в исходное состояние может использоваться снятие напряжения эгпитки или отключение источника 2 светового потока блокировки.

Рассмотрим работу устройства в

c0oTветствии с функциональной схемой (фиг. 2), на которой представлены две группы по и двухпозиционных отражателей 10 с оптическими входами 9 управления, делители 14, группы неподвижных отражателей 11-13, дихроич-ные зеркала 15, собирательная линза

16, фотоприемники 17, узел 5 анализа, источники 1 и 2 светового потока.

Двухпозиционные отражатели 10 разворачиваются вокруг оси, герпендикулярной плоскости распространения световых потоков, относительно исходного положения на некоторый угол 4 и возвращаются в исходное положение по .сбросу.

Если возбудить один из отражателей 1О пары, то световой поток отклоняется на угол 206, например вниз, относительно исходного, при возбуждении другого отражателя этой пары световой поток отклоняется на угол

2 вверх относительно исходного. При возбуждении обоих отражателей одновременно световой поток не изменяет .своего направления относительно исходкого, так как отклонения компенсируются, и световой поток поступает на вход последующей пары младшего разряда.

Таким образом, в случае равенства воздействий ("О" или "1") на двухпсзиционные отражатели !О пар светово: поток последовательно отражаясь от каждого иэ возбужденных отражателеи и неподвижных отражателей 11, поступает на фотоприемник 17< и возбужда" ет узел 5 сравнения по входу Равно".

При неравенстве кодов в одноименных разрядах чисел один из отражате" лей возбуждается, и световой поток отклоняется вверх или вниз относительно неподвижного отражателя !! в зависимости от соотйошения разргдов чисел А и Б.

Световой поток от источника не попадает на вход последующей пары и далее на, фотоприемник 17у, а через собирательную линзу 16 попадает на один из фотоприемников 1.7 или 17

932

7 и возбуждает узел 5 сравнения по соответствующему входу "Больше Ан или "Больше Б". Световой поток через отражатель 13, попадает на соответствующий фотоприемник, так как лучи от всех разрядов при "Большем А" отличаются по направлению от лучей всех разрядов при "Большем Б" на угол 46.

Световой поток источника 2 после- 10 довательно отражается от всех неотклоненных отражателей, неподвижных отражателей, проходя через дихроичные зеркала 15. Если же возбудить любой двухпозиционный отражатель по входу, 1$ то он отклоняется, и световой поток источника 2 попадает на делитель 14, часть его проходит далее на дихроичное зеркало 15 и далее на последующий двухпозиционный отражатель под тем рэ же углом, что и при неотклоненном предыдущем отражателе.

Другая же часть светового потока после делителя 14, отражаясь от неподвижного отражателя 13, поступает и на оптический вход 9 управления двухпозиционного отражателя, отклонивше-, го световой поток на делитель 14. Таким образом, при снятии входного кода чисел подвижные отражатели, со ответствующие кодам чисел А и Б, остаются отклоненными благодаря бло" кировке с помощью светового потока источника 2 через соответствующие делители 14 и неподвижные отражатели 13.

Управление отклонением отражателей можно осуществлять, например, используя свойство пьезокристаллов изменять свои размеры под действи-. ем приложенного напряжения или элект- ростатическое взаимодействие заряженных проводников. Причем подачу управляющих напряжений помимо непосредственной подачи на пьезокристалл или проводники можно осуществлять через фотодиод или фототранзистор.

Делители 14 могут быть выполнены, например, на основе тонкой пластинки, установленной под определенным углом

SO к световому потоку. 8 зависимости от угла установки часть светового потока (в нашем случае 1/2n) отражает(2n-1) ся, а часть преломляется и п проходит дальше.

Дихроичные зеркала 15 отражают полностью световой поток, поступающий на них с одной стороны и пропускают

486 8 световой поток, поступающий с другой стороны.. Это достигается путем соответствующей металлизации тонкой пластинки.

Для упрощения чертежа цепи питания, а такие цепи электрического ввода сравниваемых чисел и цепи сброса двухпозиционных отражателей не показаны, но их наличие предполагается.

В исходном состоянии двухпозиционные отражатели не возбуждены.

Световой поток источника 2 света, попадая последовательно на двухпозиционные отражатели 10, неподвижные отражатели 12 через дихроичные зеркала 15, проходит всех их последовательно и далее не используется.

При возбуждении двухпозиционных отражателей по управляющим входам (оптическим или электрическим) световой поток источника 2 света после отражения от отклоненных двухпозиционных отражателей попадает на соответствующие им делители 14. Иинуя неподвижные отражатели 12 часть светоsoro потока попадает на дихроичные зеркала 15 с другой стороны (со стороны отражения) и, отражаясь от дихроичного зеркала 1.5, поступает под неизменным углом на последующий двухпоэиционный отражатель. Часть же светового потока с делителя 14 попадает на неподвижный отражатель

13 и оптический вход возбужденного двухпозиционного отражателя. Теперь снятие входных кодов чисел А и Б не изменяет состояния двухпозиционных отражателей, а их сброс осуществляется по цепям сброса (не показаны).

Световой поток источника 1 света, попадая иа двухпозиционный отражатель 10 первой пэры, соответствующей старшему разряду числа А, отражается от него под углом и, отражаясь от неподвижного отражателя 11, nona" дает под таким углом Р на вход последующей пары. Так, пройдя все пары, световой поток поступает на фотоприемник 17.

При одновременном возбуждении обоих двухпозиционных отражателей 10 па-. ры световой поток источника 1, последовательно отражаясь от двухпозиционного отражателя, нечетного неподвижного отражателя 1121,,1, второго двухпозиционного отражателя пары и четного неподвижного отражателя 11 поступает на вход последующей пары

932486 10 переносов каждого i-ro поразрядного узла сравнения, где i=1,3,...,2п-.l оптически соединены с первым и вторым входами управления соответственно (i+1)-го поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы реэультатов сравнения каждого j --ro поразрядного узла сравнения, где j

=2,4,...,2п) оптически подключены

1Г) к первому и второму входам соответственно блока анализа результата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введен источник

М светового потока блокировки и 2п узлов блокировки, выходы источника светового потока блокировки оптичес-ки соединен с входом блокировки первого поразрядного узла сравнения, 20 прямой и инверсный выходы передачи блокировки каждого k-ãî поразрядного узла сравнения, где k=1,3, ° ..,2n, оптически соединены с первым и вторым инфориационныии входаии соответ2s ственно k-го узла блокировки, выход внутренней блокировки каждого из которых оптически соединен с информационныи входом k"го поразрядного узла сравнения, выход передачи бло- . зв кировки k-го узла блокировки оптически соединен с)входном блокировки (k+1)-ro поразрядного узла сравнения.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый узел блокировки содеРжит делитель светового потока, дихроичное зеркало и неподвижные отражатели, причем первый н- информационный вход узла оптически соединен с первым неподвижным отражателеи и делителем светового потока, первый выход которого оптически соединен с вхадои отражения дихроичного зеркала, второй вход которого оптически соединен с выходом первого не подвижного отражателя, а выход оптически подключен к выходу передачи блокировки узла, второй выход делите" ля светового потока оптически соединен с вторым неподвижным отражателем, выход которого оптически подключен к выходу внутренней блокировки узла.

Формула изобретенияотражателей с тем же направлением, так как отклонения светового потока скомпенсированы.

Следовательно, если возбуждение на двухпозиционных отражателях 10, образующих пары двоичных разрядов одинакового порядка, равны, то световой поток, пройдя последовательно, начиная со старших разрядов, через каждую пару двухпозиционных отражателей 10, неподвижных отражателей

11, поступает на фотоприемник 171 и возбуждает узел 5 оценки результата сравнения по входу "Равно".

При неравенстве возбуждений в разрядах одинакового порядка один из пары двухпоэиционных отражателей 10 возбуждается, и пара отклоняет свето вой поток на угол 2а вверх или вниз в зависимости от соотношения разрядов чисел А и Б. При этом световой поток не попадает на неподвижный от ражатель 11 1, на вход следующей пары и далее на фотоприемник 17<, а через собирательную линзу 16 попадает на соответствующий фотоприеиник

17) или 17 и возбуждает узел 5 оценки результата по соответствующему входу ИБольше А" или "Больше 6".

Предлагаемая совокупность признаков позволяет повысить быстродействие устройства сравнения чисел, так как время сравнения меньше на время срабатывания регистров приема чисел

А и Б по сравнению с известныии устройствами.

Схема сравнения, кроме этого, может принимать информацию, представле ную не только в электрической форме, :wo и в оптической.

1. Устройство для сравнерия чисел, содержащее 2п поразрядных узлов срав" нения, источник светового потока onроса, узел анализа результата, причем вход каждого k-го разряда первого числа оптически соединен с информацион« ным входом (2п-1)-го поразрядного

50 узла сравнения, вход каждого k-го разряда второго числа оптически соединен с информационным входом 2k-го поразрядного узла сравнения, выход источника светового потока опроса

И оптически связан с первым управляющим входом первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 521566, кл. G 06 F ?/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

lC 736092) кл. 6 06 F 7/04, 1979 (прототип).

932486

Заказ 3785/69

Тираж 732 Подли сное

ВНИИПИ Государственного ком тета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал flflll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель 8. Белкин

Редактор Е. flann . Техред A. Ач Корректор Г. Огар