DE1774822C3 - Schaltungsanordnung zum Vergleichen von binärkodierten Worten - Google Patents

Description

zugeordneten Vergleicherstufen derart miteinander 65 Aufbau und Funktionsweise der erfindungsgemäverschaltet, daß bei Vorliegen einer Ungleichheit in ßen Schaltungsanordnung und deren Varianten wereiner höher wertigeren Binärstelle an den Ausgängen den im folgenden an Hand von zwei Figuren näher der von hier aus gesehen niederwertigeren Binärstel- erläutert.

chaituuffsinrmtn.. ^P'^{el dur Die} NOR-GliederGeO bis Ge3 und GbQ bis GÖ3

V 2T A¹ , ^{Sind in 2wei 0}^PP*" zusammengefaßt, indem die

* ""maß "Fie 1 JLLl_n 1 ^unß,^ianord- Ausgänge der NOR-Glieder, denen die Binärzeichen

^nWS heraus Ji ö-irailel Γ h Γ^{8 kOmmt}· ^{der B}">ärstellen des Wortes A in Originalform zuge-

_wenn Gatterausgang, parallel geschaltet werden 5 führt werden, mit den Eia-ängen eines ersten Aus-

^mj£ Ausführunssbeisoiel der _erfi„Hn-^»™.. SS^.?^-⁰"?¹" ^i "»?die Ausgänge derjenigen

KAND auf denmct weiter eingegangen Durch die vorstehend erläuterte Zuordnung der

_wird, waren ed.gUch NOR-Glieder gegen NAND- NOR-Glieder zu den Binärstellen der zu vergleichen-Glieder auszutauschen und die andere Bedeutung der den Worte bzw. durch deren Verschaltung werden Ausgangss.gnalkombuiauonen zu berücksichtigen. durch die Kombinationen der Ausgangssignale der

Das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 1 dient zum _>5 Ausgangs-NOR-Glieder t/l und t/2 in eindeutiger Vergleich zwe.er Vierstelliger binärkodierter Worte A Weise die drei möglichen Vergleichsergebnisse, näm-„jd B, deren Bmarstelle mit uQ bis «3 bzw. 60 bis lieh A = B, A<B und A >B charakterisiert, was J3 bezeichnet sind. Die Wertigkeit dieser Binärstellen im folgenden an Hand von Beispielen kurz erläutert steigt hierbei, von aO bzw. fiO ausgehend, an. _w;_rd

Jeder der Binärstellen sind zwei NOR-Glieder zu- _ao Wenn die zu vergleichenden Worte gleichwertig geordnet. Es sind dies die NOR-GliederGaO bis sind, d.h. also jeweils in entsprechenden Binärstel- GaI und Go0 bis Gb3, von denen die NOR-Glieder len übereinstimmen, liegt an jedem der Eingänge GaO und G60 der Bmarstelle mit der niedrigsten der NOR-Glieder GaO bis Ga3 und GbO bis G63, Wertigkeit und die NOR-GliederGa3 und Gb3 der denen die Binärzeichen bzw. die invertierten Binär-Binärstelle mit der höchsten Wertigkeit zugeordnet 25 zeichen zugeführt werden das Binärzeichen 0 und sind. Jedem der NOR-Glieder werden jeweils das das Binä.zeichen L an. Auf Grund ihrer Verknüp-Binärzeichen einer Bmarstelle des einen Wortes und fungseigenschaften, die ja denen eines Inklusivdas invertierte Binärzeichen der gleichen Binärstelle ODER-Gliedes mit negiertem Ausgang entspricht, des anderen Wortes zugeführt. So werden beispiels- geben alle diese NOR-Glieder das Binärzeichen 0 ab, weise beim der höchsten Binärstelle zugeordneten 30 so daß die Ausgangs-NOR-Glieder Ul und Vl, Paar von NOR-Gliedern dem einen NOR-Glied Ga3 denen diese Ausgangssignale zugeführt werden, beide das Binärzeichen der Binärsteile a3 und das inver- das Binärzeichen L abgeben. Diese Kombination der tierte Binärzeichen der Binärstelle b3 also 53 und Ausgangssignale, die dem Vergleichsergebnis A = B dem anderen NOR-Glied Gb3 das Binärzeichen der entspricht, kann bei keinem anderen Vergleichs-Binärstelle63 und das invertierte Binärzeichen der 35 ergebnis auftreten.

Binärstelle a3, also αΊ, zugeführt. Entsprechendes Wenn es sich bei den zu vergleichenden Worten

gilt für die den übrigen Binärstellen zugeordneten beispielsweise um die binärkodierten Zahlen 5 und 2 Paare von NOR-Gliedern. Zur Anlieferung der Bi- handelt, so sind die Binärzeichenkombinationei. OLOL närstellen können hier nicht dargestellte bistabile und 00LO zu vergleichen, wobei in dieser Schreib-Kippstufen verwendet werden, deren einer Ausgang 40 weise die Wertigkeit der Binärzeichen von links nach gemäß einer entsprechenden Vereinbarung das Binär- rechts abfällt. Der für das Endergebnis des Verzeichen in Originalform und deren anderer Ausgang gleichs ausschlaggebende Unterschied liegt bei diesem dementsprechend das Binärzeichen in invertierter Beispiel in der Binärstelle mit der zweithöchsten Wer-Form abgibt. tigkeit. Um das richtige Vergleichsergebnis zu erbal-

Außer bei dem der höchsten Binäistelle zugeord- 45 ten, darf dieses also von den Unterschieden in den neten Paar von NOR-Gliedern Ga3 und Gb3 weist niedriger wertigen Binärstellen nicht beeinflußt werjcweils eines der NOR-Glieder der Paare mehr als den. Bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 zwei Eingänge auf. Beim NOR-Glied GaZ sind es wird dieses Verhalten bei dem gewählten Vergleichsdrei Eingänge, beim NOR-Glied GoI sind es vier, beispiel durch das Ausgangssignal des NOR-Glieds und beim NOR-Glied GaO sind es fünf Eingänge. Bei 50 GbZ erzwungen. Dieses NOR-Glied gibt nämlich, da dem einen NOR-Glied dieser Paare, das mehr Ein- seinen beiden Eingängen das Binärzeichen 0 zugegänge aufweist, werden nämlich außer den Binär- führt wird, das Binärzeichen 1 ab und veranlaßt so zeichen bzw. invertierten Binärzeichen der zugeord- einerseits, daß die Gatter GaI und Gab der niederneten Binärstcllen jeweils die Ausgangssignale des wertigeren Paare von NOR-Gattern auf jeden Fall bezüglich der zugeführte Eingangssignale andersarti- 55 das Binärzeichen 0 abgeben und andererseits, daß gen NOR-Gliedes aller höher wertigen Siellen züge- - auch das Ausgan^-NOR-Gatter Ul unabhängig daführt. So wird beispielsweise bei dem Paar von NOR- ' von, welche Binärzeichen ihm von NOR-Gliedern Gliedern, das der niedrigstwertigen Binärstelle züge- niederwertigerer Paare von NOR-Gliedern zugeführt ordnet ist, dem NOR-Glied GaO, außer dem Binär- werden, das Binärzeichen 0 abgibt. Das der höchsten zeichen der BinäirstelleaO des Wortes A und dem 60 Binärstelle zugeordnete Paar von NOR-GliedernGai invertierten Binärzeichen der Binärstelle feO des Wor- und Gb3 liefert, da die beiden höchstwertigen Binärtesß die Ausgangssignale aller jener NOR-Glieder zeichen im gewählten Beispiel gleich sind, sowohl an von höher wertigen Paaren zugeführt, deren Eingän- das Ausgangs-NOR-Glied Ul als auch an das Ausgen die jeweils andere Kombination von Eingangs- gangs-NOR-Glicd Ul das Binärzeichen 0 und hat größen, nämlich jeweils das Binärzeichen der Binär- 65 demnach keinen Einfluß auf die Kombination LO der stelle des Wortes B in Originalform und das Binär- Ausgangssignale der Ausgangs-NOR-Glieder t/l und zeichen der Binärstelle des Wortes A in invertierter U2. Diese Kombination LO der Ausgangssignale gibt Form zueeführt wird. an. daß das Wort A erößcr ist als das Wort B. Die

restlichen beiden der möglichen Kombinationen von Ausgangssignalen der Ausgangs-NOR-ülicder 00 bzw. OL geben an, daß das Wort A von niedrigerer Wertigkeit ist als das Wort B. Wenn beispielsweise das Wort A die binärkodierte Zahl 2 und das Wort B die binärkodierte Zahl 5 darstellen soll, sind wiederum die Binärzeichenkombinationen OOLO und OLOL zu vergleichen. Nun aber bestimmt das Ausgangssignal des NOR-Gliedes GaI das Vergleichsergebnis. Dieses Ausgangssignal, das dem Ausgangs-NOR-Glied Ui zugeführt wird, veranlaßt nämlich, daß dieses Ausgangs-NOR-Glied das Binärzeichen 0 abgibt, was unabhängig von dem vom Ausgang des Ausgangs-NOR-Glieds Ul abgegebenen Binärzeichens bedeutet, daß das Wort/i kleiner ist als das Wort B. Bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ist es daher auch nicht notwendig, daß der Ausgang des NOR-Glieds Ga2 und die Ausgänge gleichartiger NOR-Glieder in anderen Paaren von NOR-Gliedern mit den Eingängen von NOR-Gliedern niederwertigerer Paare verbunden werden muß. Beim vorliegenden Zahlenbeispiel ist auch das vom Ausgangs-NOR-Glied U 2 abgegebene Binärzeichen 0, da an seinen Eingang vom NOR-Glied GtI das Binärzeichen L geliefert wird.

Bei einem vierten Beispiel stellt das Wort Λ die binärkodierte Zahl 2 und das Wort B die binärkodierte Zahl 7 dar. Es sind also die Binärzeichenkombinationen 00LO und OLLL zu vergleichen. Auch hier bestimmt die höchstwertige Ungleichheit das Vergleichsergebnis. Auf Grund des von NOR-Glied G« 2 abgegebenen Binärzeichens 1 gibt nämlich das Au5gangs-NOR-Glied Ul das Binärzeichen 0 ab, womit, wie oben schon angegeben, das Vergleichsergebnis A < B angezeigt wird. Das andere Ausgangs-NOR-Glicd i/2 gibt in diesem Fall das Binärzeichen L ab. da allen seinen Eingängen das Binärzeichen 0 zugeführt wird.

GemäG einer weiteren Ausgestaltung der crfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden mit den vier möglichen Kombinationen der Ausgangssignale der Ausgangs-NOR-Glieder i/l und i/2 entsprechend ihrer Zuordnung zu den drei möglichen Vergleichscrgebnissen jeweils einer von drei Anzeigeausgängen markiert. Zur dementsprechenden Erweiterung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden ebenfall.=; lediglich NOR-Glieder verwendet, wie ebenfalls aus der Fig. 1 ersichtlich ist. Hier sind nämlich noch drei Anzeige-NOR-Glieder Zl, Z 2 und Z 3 dargestellt, von denen das NOR-Glied Zl dem Vergleichsergebnis A<B, das NOR-Glied Z2 dem Vereleichsergebnis A > B und das NOR-Glied Z 3 dem Vergleichsergebnis A == B zugeordnet ist. Dem die Gleichheit anzeigenden Anzeige-NOR-Glied Z 3 werden die Ausgangssignale der Ausgangs-NOR-Glieder Ul und t/2 jeweils in invertierter, Form zugeführt. Hierzu werden diese Ausgangssianale über lediglich als NICHT-Glieder ausgenutzte NOR-Glieder Nl bzw. N 2 geleitet. Das Anzeige-NOR-Glied Z3 gibt demnach also nur dann das Binärzeichen L ab, wenn sowohl am Ausgang des Ausgangs-NOR-Glieds l/l als auch am Ausgang des Ausgangs-NOR-Glieds 1/2 das Binärzeichen L abgegeben wird.

Dem Anzeige-NOR-Glied Z 2 wird das Ausgangssignal des Ausgangs-NOR-Glieds 1/2 in negierter Form zugeführt, wobei zur Negierung wiederum das als NICHT-Glicd betriebene NOR-Glied Nl verwendet wird, und das Ausgangssignal d>ss Ausgangs-NOR-Glieds i/2 in Originalform zugeführt. Auf Grund dieser Verknüpfung der Aiisgangssignalc der Aiisgungs-NOR-Glicder U1 und U 2 kanu das Anzeige-NOR-Glied Z2 immer nur dann das Binärzeichen I. abgeben, wenn das Ausgangs-'NOR-Glied i/l ebenfalls das Binärzeichen L abgibü, das Ausgangs-NOR-Glied dagegen das Biiriärzcichen 0 abgibt.

ίο Dem dritten Anzeige-NOR-Glied Zl wird lediglich das Ausgangssignal des Ausgangs-NOR-Glicds t/l zugeführt. Dieses Anzeige-NOR-Glied gibt demnach immer dann das Binärzeichen L ab, wenn das Ausgangssignal des Ausgangs-NOR-Glieds 17.1 das Binärzeichen 0 abgibt, was, wie oben erläutert, ein Anzeichen dafür ist, daß das Wort/1 niedriger wertiger als das Wort B ist.

Die drei Anzeige-NOR-Glieder Zl, Z2 und Z3 weisen außer den Eingängen, übi:r die ihnen die Ausgangssignale bzw. invertierten Ausiiangssignah der Ausgangs-NOR-Glieder UI und UV. zugeführt werden, jeweils· einen Takteingang aut^:, d« mit einer gemeinsamen Taktleitung t verbunden ist. Über diese Taktleitung liegt, bevor das Vergleiclrsergcbnis ausgegeben weiden soll, das demBinärzeichenL entsprechende Potential an. Es kann daher in diesem Zustand der Schaltungsanordnung an keinem der Ausgänge der Anzeige-NOR-Glieder d*:s Binärzeichen L auftreten. Erst wenn mit Sicherheit das richtige Vcrglcichscrgebnis angezeigt werden kann, wird über die Taktleitung t das dem Bip.ärzcichcn 0 entsprechende Potential angelegt, so daß an einem der Ausgänge der Anzeige-NOR-Glieder das Btnänteichenl. auftreten kann. Auf diese Weise wird verhindert, daß infolge nicht gleichzeitigen EinlrelTcns der Binärzeichen der zu vergleichenden Worte an den Eingängen der NOR-Glieder GnO bis Ga3 und GI)O bis Gf>3, Gb3 kurzzeitig ein falsches Vergleichsergebnis angezeigt wird. Außerdem wird hierdurch erreicht, daß bei jedem Vergleich immer nur an einem einzigen Anzeigeausgang ein Binäizeichenwechscl, und zwar der Wechsel vom Binärzeichen 0 zum Binärzeichen L stattfindet, und zwar unabhängig von dem Ergebnis vorhergegangener Vergleiche. Dies ist dann von Bedeutung. wenn das Verglcichsergebiris mit Hilfe einer nachgeschaltetcn bistabilen Kippstufe gespeichert werden soll.

An Hand der Fig. 2 wird nun erläuten, wie die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 noch vereinfacht werden kann, wenn die NOR-Glieder, denen die Binärzeichen der zu vergleichenden Worte zugeführt werden, so aufgebaut sind, daß bei der Parallelschaltung ihrer Ausgänge keine Rückwirkungen auftreten. Die Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung gemäß dei Fig. t im vvesentlichen dadurch, daß die: Ausgänge derjenigen NOR-Glieder der Paare, denen außer den Binärzeichen der zu vergleichenden Worte dtas Ausgangs signal eines der NOR-Glieder der vorhergehender Paare und das Ausgangssignal des dementsprechenden NOR-Glieds bei dem der höchstwertigen Binärstelle zugeordneten Paar zugeführt werden, also di( Ausgänge der NOR-Glieder Ger3, GaI bis GaO gal· vanisch miteinander verbunden sind. Hierdurch wire als Ausgangsverknüpfungsglied an Stelle: eines NOR Glieds mit einer der Anzahl der Binärstellen entsprechenden Anzahl an Eingängen lediglich ein NICHT-Glicd i/l benö'igt. Die Ausgänge der jeweils ande

ren NOR-Glieder der Paare von NOR-Gliedern sind wie bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 mit jeweils einem dsr Eingänge des Ausgangs-NOR-Glieds 1/2 verbunden. Infolge der vorgenannten Schaltmaßnahme wird außerdem für den der Auswertung dienenden Teil der Schaltungsanordnung ein NICH7 -Glied weniger als bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 benötigt. Als dasjenige Eingangssignal der Anzeige-NOR-Glieder Z 2 und Z 3, das dem negierten Ausgangssignal des Ausgangs-

NOR-Glieds t/l entspricht, kann nun nämlich direkt das Eingangssignal des Ausgangs-NOR-Glieds l/l verwendet werden. Dementsprechend ist der Eingang des Ausgangs-NOR-Glieds t/l außerdem noch mit jeweils einem der Eingänge der beiden Anzeige-NOR-Glieder Z2 und Z3 verbunden. Der übrige nicht beschriebene Aufbau der Schaltungsanordnung und die Vorgänge, die sich bei der Anzeige eines Vergleichsergebnisses abspielen, sind jeweils dieselben, wie an Hand der F i g. 1 beschrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

i 774 822 1 2 len zugeordneten Vergleicherstufen in jedem Fall die Patentansprüche: bei Gleichheit auftretenden Potentialverhältnisse er zwungen werden, unabhängig davon, ob tatsächlich

1. Schaltungsanordnung zum Kleiner-Gleich- Gleichheit dieser Binärstellen vorliegt ader nicht Größer-Vergleich zweier Worte mittels gleich- 5 (deutsche Auslegeschrift 1151961).

artiger Verknüpfungsglieder (NOR- oder NAND- Bei weiteren bekannten Schaltungsanordnungen

Glieder), bei der der Vergleich bitstellenweise eines anderen Typs (schweizerische Patentschriften von der höheren zur niedriger wertigen Bitstelle 431145; 397 283) ist die Anzahl der erforderlichen seriell und in zwei Zweigen bitstellenweise parallel Verknüpfungsglieder noch weiter verringert. Das erfolgt, wobei in jedem Zweig für jede Bitstelle io Grundprinzip dieser bekannten Schaltungsanordnundas jeweilige Bit des einen Wortes mit dem stel- gen besteht darin, daß nicht nur eine Verknüpfung lenmäßig entsprechenden invertierten Bit des der einzelnen Binärzeichen jedes Wortes jeweils mit anderen Wortes verglichen wird und die Aus- dem invertierten Wert des Binärzeichens der gleichgangssignale aller Verknupfungsglieder jedes wertigen Binärstelle des anderen Wortes vorgenom-Zweiges je ein weiteres gleichartiges Verknüp- 15 men wird, sondern daß die Ergebnisse dieser Verfungsglied steuern und wobei diese weiteren Ver- knüpfungen jeweils wieder mit entsprechenden Werteknüpfungsglieder in Kombination mit zusätzlichen paaren sämtlicher niedriger wertigen Binärstellen ver-Verknüpfungsgliedern die für die drei möglichen knüpft werden. Auf Grund dieses Prinzips steigt mit Vergleichsergebnisse notwendigen Signale erzeu- abfallender Wertigkeit der Wertepaare die Anzahl gen, dadurch gekennzeichnet, daß die ao der Eingänge bei den diesen Paa.-tn /ageordneten Ausgangssigi.ale der Verknüpfungsglieder des Verknüpfungsgliedern. Außerdem hat die Anwenersten Zweiges (Ga 3 bis GaO) nur dem diesem dung dieses Prinzips zur Folge, daß von dem Ver-Zweig nachgeschalteten weiteren Verknüpfungs- knüpf ungsergebnis, das sich auf Grund des Vergleichs glied (f71) zugeführt werden, daß die Verknüp- der höchstwertigen Binärzeichenpaare ergibt, sämtfungsglieder des zweiten Zweiges (Gb3 bis GZjO) 25 liehe Verknüpfungsglieder nacheinander durchlaufen in allen Vergleichsstufen nur Eingänge für das werden, so daß die Laufzeit bis zur Bildung des jeweilige Bit des einen Worte-, und für das inver- Gesamtergebnisses lang ist.

tierte Bit des anderen Wortes besitzen und daß Aufgabe der Er.nndung ist es daher, einen optima-

die Ausgangssignale der Vtrknüpfungsglieder des len Kompromiß zwischen der Anzahl der erforderzweiten Zweiges (Gb3 bis GbI) sowohl dem die- 30 liehen Verknüpfungsglieder und der Anzahl ihrer sem Zweig ''abgeschalteten weiteren Verknüp- Eingänge einerseits und der für die Bildung des fungsglied (U2) als auch allen stellenmäßig nied- Gesamtergebnisses erforderlichen Laufzeit andererriger wertigen Verknüpfung,gliedes des ersten seit zu finden.
Zweiges (Ga2 bis GaO) zugeführt werden. Die Erfindung betrifft also eine Schaltungsanord-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 35 nung zum Kleiner-Größer-Vergleich zweier Worte durch gekennzeichnet, daß das dem ersten Zweig mittels gleichartiger Verknüpfungsglieder (NOR-nachgeschaltete weitere Verknüpfungsglied (Ul) oder NAND-Glieder), bei der der Vergleich bitsteiein NICHT-Glied ist, an dessen Eingang die lenweise von der höherer, zur niedriger wertigen Bitgalvanisch miteinander verbundenen Ausgänge stelle seriell und in zwei Zweigen bitstellenweise parder Verknüpfungsglieder des ersten Zweiges (Ga3 40 allel erfolgt, wobei in jedem Zweig für jede Bitstelle bis GaO) liegen. das jeweilige Bit des einen Wortes mit dem stellenmäßig entsprechenden invertierten Bit des anderen

Wortes verglichen wird und die Ausgangssignale aller

Verknüpfungsglieder jedes Zweiges je ein weiteres 45 gleichartiges Verknüpfungsglied steuern, und daß

Die Anmeldung betrifft eine Vergleichsschaltung, diese weiteren Verknüpfungsglieder in Kombination mit der zwei binärkodierte Worte auf ihr Größen- mit zusätzlichen Verknüpfungsgliedern die für die Verhältnis (Größer-Gleich-Kleiner) verglichen werden. drei möglichen Vergleichsergebnisse notwendigen

Um bei einer Ungleichheit der zu vergleichenden Signale erzeugen.

Worte eine Aussage über die Art der Ungleichheit 50 Bei einer derartigen Schaltungsanordnung wird die machen zu können, d. h. also darüber, welches der zu der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe erfindungsvergleichenden Worte das höher bzw. niedriger gemäß dadurch gelöst, daß die Ausgangssignale der wertige ist, werden bei einer bekannten Schaltungs- Verknüpfungsglieder des ersten Zweiges nur dem anordnung (USA.-Patentschrift 2 885 655) die Aus- diesem Zweig nachgeschalteten weiteren Verknüpgänge der Vergleicherstufen über Verknüpfungsglie- 55 fungsglied zugeführt werden, daß die Verknüpfungsder derart zusammengefaßt, daß sich bei Vorliegen glieder des zweiten Zweiges in allen Vergleichsstufen von Ungleichheit immer die Aussage der einer höher nur Eingänge für das jeweilige Bit des einen Wortes wertigen Einärstelle zugeordneten Vergleicherstufe und für das invertierte jeweilige Bit des anderen gegenüber den Aussagen von niederwertigeren Binär- Wortes besitzen und daß die Ausgangssignale der stellen zugeordneten Stufen durchsetzt. 60 Verknüpfungsglieder des zweiten Zweiges sowohl

Eine Verringerung des Aufwandes an aktive Schalt- dem diesem Zweig nachgeschalteten weiteren Verelemente enthaltenden Teilschaltungen, also an Ver- knüpfungsglied als auch allen stellenmäßig niedriger knüpfungsgliedern, Nichtgliedern und Flip-Flops er- wertigen Verknüpfungsgliedern des ersten Zweiges reicht man, wenn man die den einzelnen Binärstellen zugeführt werden.