RU11361U1 - Устройство сортировки - Google Patents

Abstract

Устройство сортировки, содержащее первую группу параллельно соединенных компараторов, входы которых являются входами устройства, а выходы являются входами второй группы параллельно соединенных компараторов, выходы которых являются входами третьей группы параллельно соединенных компараторов, выходы которых являются входами четвертой группы параллельно соединенных компараторов, выходы которых являются входами пятой группы параллельно соединенных компараторов и второй группы элементов задержки, выходы которых являются входами шестой группы параллельно соединенных компараторов и третьей группы элементов задержки, выходы которых являются входами седьмой группы параллельно соединенных компараторов и четвертой группы элементов задержки, выходы которых являются выходами устройства, а также первую группу последовательно соединенных элементов задержки, в которой вход первого элемента задержки является управляющим входом устройства и управляющими входами первой группы параллельно соединенных компараторов, а выходы элементов задержки первой группы подключаются к входам остальных групп параллельно соединенных компараторов, отличающееся тем, что оно содержит первую группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора первой группы является первым входом первого компаратора второй группы, второй выход первого компаратора первой группы является вторым входом пятого компаратора второй группы, первый выход второго компаратора первой группы является первым входом второго компаратора второй группы, второй выход второго компаратора первой группы является первым

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки изображений.

В частности, предлагаемое устройство можно использовать, например, для медианной фильтрации изображений с целью подавления шума.

Известно «Устройство для обработки изображений объектов, авторы В.В. Грицык, А.Ю. Луцык и P.M. Паленичка, описанное в патенте SU 1226500 кл. G 06 К 9/36, опубликованное в 1986 году, в котором используется алгоритм параллельной обменной сортировки, основанный на попарной параллельной перестановке чисел сортируемой последовательности. Для этого служат компараторы, каждый из которых имеет два информационных входа, управляющий вход и два информационных выхода, и элеп/1енты задержки, каждый из которых имеет один вход и один выход. При этом предложенное устройство реализует метод «пузырьковой сортировки и для девяти элементов выполняет свои функции с задержкой равной девяти. В предлагаемом устройстве путем изменения процесса сортировки время задержки сокращается до семи. Данная система является наиболее близким аналогом предлагаемой.

В заявке Л.В. Петрова, М.В. Гукасовой и Г.В. Сакварелидзе «Устройство обработки изображений, опубликованной в 1991 году №1621058 кл. G06 К 9/36, и являющейся продолжением вышеописанной заявки, с целью упрощения устройства из блока сортировки исключаются компараторы и элементы задержки, а выполнение функции обеспечивается введением блоков памяти, выполненных в виде ПЗУ. Данный подход не обеспечивает увеличения быстродействия сортировки, т.е. предлагаемого технического результата.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена схема конкретной реализации предлагаемого устройства; на фиг.2 - вариант представления устройства сетью сортировки.

Устройство содержит входы 1-10, управляющий вход 11, первую группу последовательно соединенных элементов задержки 12, первую группу параллельно соединенных компараторов 13, вторую группу параллельно соединенных компараторов 14, третью группу параллельно соединенных компараторов 15, четвертую группу параллельно соединенных компараторов 16, пятую группу параллельно соединенных компараторов 17, шестую группу

параллельно соединенных компараторов 18, седьмую группу параллельно соединенных компараторов 19; вторую группу элементов задержки 20, третью группу элементов задержки 21; четвертую группу элементов задержки 22.

Устройство работает следующим образом.

Устройство осуществляет параллельно-последовательную сортировку входной последовательности двоичных чисел, например, элементов изображения.

Исходная последовательность подается на входы 1-10. Если требуется отсортировать число элементов меньше десяти, то на соответствующие входы 110 подается нулевой потенциал.

На управляющий вход 11 поступает сигнал установки групп компараторов 13-19 в начальное состояние перед сравнением каждой новой пары чисел. Этот сигнал может быть выработан, например, компаратором, который осуществляет сравнение кода количества тактовых импульсов и кода количества разрядов элементов входного изображения для подачи кодов элементов сортируемой последовательности на входы 1-10. Время задержки элемента задержки 12 равно времени задержки элементов задержки 20-22, которое в свою очередь определяется временем задержки компараторов 13-19.

Для доказательства работоспособности устройства сортировки его схематично можно представить в виде сети сортировки показанной на фиг.2. В этой сети числа поступают слева, а компараторные модули изображены вертикальными соединениями между двумя прямыми. Существует теорема, с помощью которой можно доказать, что предлагаемое устройство полностью выполняет возложенную на него функцию сортировки.

Теорема. Если сеть с п входами сортирует в неубывающем порядке все 2 последовательностей из нулей и единиц, то она будет сортировать в неубывающем порядке любую последовательность п чисел.

Доказательство. Если /jfxj -любая монотонная функция, для которой f(x)(y) при , и если данная сеть преобразует {Xi,...,Xn} в {у-1,...,Уп} , то как не трудно видеть, эта сеть преобразует {f(xi),...,f(Xn)} в {1(у),...,1(у„)} . Если при некотором / , то рассмотрим монотонную функцию f, которая для всех чисел у/ принимает значение О, а для всех чисел у, - значение 1. Эта функция определяет последовательность нулей и единиц {f(x),...,f(Xn)}, которая не сортируется данной

сетью. Следовательно, если все последовательности нулей и единиц поддаются сортировке, то будем иметь для всех 1 л . Что и требовалось доказать.

Из теоремы следует, что если на сеть, представленную на фиг.2, будут поступать двоичные коды чисел от О до 2 -1 (в нашем случае ), то легко убедится, что все 1024 последовательности будут отсортированы. Следовательно, возможна сортировка любой последовательности десяти чисел.

Claims (1)

1. Устройство сортировки, содержащее первую группу параллельно соединенных компараторов, входы которых являются входами устройства, а выходы являются входами второй группы параллельно соединенных компараторов, выходы которых являются входами третьей группы параллельно соединенных компараторов, выходы которых являются входами четвертой группы параллельно соединенных компараторов, выходы которых являются входами пятой группы параллельно соединенных компараторов и второй группы элементов задержки, выходы которых являются входами шестой группы параллельно соединенных компараторов и третьей группы элементов задержки, выходы которых являются входами седьмой группы параллельно соединенных компараторов и четвертой группы элементов задержки, выходы которых являются выходами устройства, а также первую группу последовательно соединенных элементов задержки, в которой вход первого элемента задержки является управляющим входом устройства и управляющими входами первой группы параллельно соединенных компараторов, а выходы элементов задержки первой группы подключаются к входам остальных групп параллельно соединенных компараторов, отличающееся тем, что оно содержит первую группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора первой группы является первым входом первого компаратора второй группы, второй выход первого компаратора первой группы является вторым входом пятого компаратора второй группы, первый выход второго компаратора первой группы является первым входом второго компаратора второй группы, второй выход второго компаратора первой группы является первым входом третьего компаратора второй группы, первый выход третьего компаратора первой группы является вторым входом второго компаратора второй группы, второй выход третьего компаратора первой группы является вторым входом третьего компаратора второй группы, первый выход четвертого компаратора первой группы является первым входом четвертого компаратора второй группы, второй выход четвертого компаратора первой группы является вторым входом первого компаратора второй группы, первый выход пятого компаратора первой группы является первым входом пятого компаратора второй группы, второй выход пятого компаратора первой группы является вторым входом четвертого компаратора второй группы, вторую группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора второй группы является вторым входом первого компаратора третьей группы, второй выход первого компаратора второй группы является первым входом пятого компаратора третьей группы, первый выход второго компаратора второй группы является первым входом второго компаратора третьей группы, второй выход второго компаратора второй группы является вторым входом третьего компаратора третьей группы, первый выход третьего компаратора второй группы является первым входом третьего компаратора третьей группы, второй выход третьего компаратора второй группы является вторым входом четвертого компаратора третьей группы, первый выход четвертого компаратора второй группы является вторым входом второго компаратора третьей группы, второй выход четвертого компаратора второй группы является вторым входом пятого компаратора третьей группы, первый выход пятого компаратора второй группы является первым входом первого компаратора третьей группы, второй выход пятого компаратора второй группы является первым входом четвертого компаратора третьей группы, третью группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора третьей группы является первым входом первого компаратора четвертой группы, второй выход первого компаратора третьей группы является первым входом второго компаратора четвертой группы, первый выход второго компаратора третьей группы является вторым входом первого компаратора четвертой группы, второй выход второго компаратора третьей группы является вторым входом четвертого компаратора четвертой группы, первый выход третьего компаратора третьей группы является первым входом третьего компаратора четвертой группы, второй выход третьего компаратора третьей группы является вторым входом второго компаратора четвертой группы, первый выход четвертого компаратора третьей группы является первым входом четвертого компаратора четвертой группы, второй выход четвертого компаратора третьей группы является первым входом пятого компаратора четвертой группы, первый выход пятого компаратора третьей группы является вторым входом третьего компаратора четвертой группы, второй выход пятого компаратора третьей группы является вторым входом пятого компаратора четвертой группы, четвертую группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора четвертой группы является входом первого элемента задержки второй группы элементов задержки, выход которого является входом первого элемента задержки третьей группы элементов задержки, выход которого является входом первого элемента задержки четвертой группы элементов задержки, выход которого является выходом устройства, второй выход первого компаратора четвертой группы является первым входом первого компаратора пятой группы, первый выход второго компаратора четвертой группы является первым входом второго компаратора пятой группы, второй выход второго компаратора четвертой группы является первым входом третьего компаратора пятой группы, первый выход третьего компаратора четвертой группы является вторым входом первого компаратора пятой группы, второй выход третьего компаратора четвертой группы является вторым входом четвертого компаратора пятой группы, первый выход четвертого компаратора четвертой группы является вторым входом второго компаратора пятой группы, второй выход четвертого компаратора четвертой группы является первым входом четвертого компаратора пятой группы, первый выход пятого компаратора четвертой группы является вторым входом третьего компаратора пятой группы, второй выход пятого компаратора четвертой группы является входом второго элемента задержки второй группы элементов задержки, выход которого является входом второго элемента задержки третьей группы элементов задержки, выход которого является входом четвертого элемента задержки четвертой группы элементов задержки, выход которого является выходом устройства, пятую группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора пятой группы является вторым входом второго компаратора шестой группы, второй выход первого компаратора пятой группы является вторым входом первого компаратора шестой группы, первый выход второго компаратора пятой группы является первым входом второго компаратора шестой группы, второй выход второго компаратора пятой группы является первым входом первого компаратора шестой группы, первый выход третьего компаратора пятой группы является первым входом третьего компаратора шестой группы, второй выход третьего компаратора пятой группы является первым входом четвертого компаратора шестой группы, первый выход четвертого компаратора пятой группы является вторым входом третьего компаратора шестой группы, второй выход четвертого компаратора пятой группы является вторым входом четвертого компаратора шестой группы, шестую группу параллельно соединенных компараторов, в которой первый выход первого компаратора шестой группы является первым входом первого компаратора седьмой группы, второй выход первого компаратора шестой группы является первым входом второго компаратора седьмой группы, первый выход второго компаратора шестой группы является входом второго элемента задержки четвертой группы элементов задержки, выход которого является выходом устройства, второй выход второго компаратора шестой группы является вторым входом первого компаратора седьмой группы, первый выход третьего компаратора шестой группы является вторым входом второго компаратора седьмой группы, второй выход третьего компаратора шестой группы является вторым входом третьего компаратора седьмой группы, первый выход четвертого компаратора шестой группы является первым входом третьего компаратора седьмой группы, второй выход четвертого компаратора шестой группы является входом третьего элемента задержки четвертой группы элементов задержки, выход которого является выходом устройства, седьмую группу параллельно соединенных компараторов, в которой выходы компараторов являются выходами устройства.