SU1049899A1 - Устройство ранжировани экстремальных значений - Google Patents

Abstract

1.УСТРОЙСТВО РАНЖИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ, содержащее основной и буферный регистры, блок управлени , счетчик рангов, генератор тактовых импульсов, элемент И, блок, сравнени , первый вход которого соединен с выходом буферного регистра, шина начала работы устройства подключена к первому входу блока управлени , второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,первый выход блока управлени  соединен с первым входом элемента И, о т л ичающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возмоухностей за счет отбора экстремальных значений из р да чисел, в него введен переключатель , первый вход которого соединен с шиной входных данных устройства и первым входом блока сравнени , второй вход - с выходом буферного регист- . ра и вторым входом блока сравнени , третий вход подключен к выходу основного регистра и информационному входу буферного регистра, а выход - к информационному входу основного регистра , выход генератора тактовых импульсов соединен с входом счетчика рангов и со вторым входом элемента И,выход которого подключен к управл ющим входам основного и буферного регистров , выход блока сравнени  соединен с -третьим входом блока управлени , вход установки в ноль счетчика рангов соединен с шиной начала работы устройства, выход переполнени  счетчика рангов соединен с выходом конца цикла сравнени  устройства и с четвертым входом блока управлени , второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему управл ющим входам переключател , выходы основного регистра и счетчика рангов соединены с выходными шинами устройства. (О 2, Устройство по п. 1, о т л и (Л чающеес  тем, чтоблок управлени  содержит первый.и второй RSтриггеры , счетный триггер, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход блока управлени  соединен с первыми вхо- , дами первого и второго элементов ИЛИ и S-входом второго RS-триггера, вто рой вход блока управлени  подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, с выход которого соединен с К входом эо первого RS-триггера, третий вход бло;О ка управлени  подключен к первому вхоСО ду первого элемента И, ВТОРОЙвход которого соединен с первым входом второго элемента И и инверсным выходом счетного триггера, а выход подключен к S-входу первого триггера, пр мой выход которого соединен с третьим выходом блока управлени , а инверсныйсо счетным входом счетного триггера и вторым входом второго элемента И, выход которого к второму выходу блока управлени  , четвертый вход

Description

блока управлени  соединен со вторым управлени  и третьему входу второго входом второго элемента ИЛИ и R-BXO- элемента И, четвергый выход блока упдом второго RS-триггера, выход которо- равлени  соединен с пр мым выходом го подключен к первому выходу блока счетного триггера.

1

Изобретение относитс  к вычислителной технике иможет быть использовано в устройствах обработки сигналов радио и гидролокаторов, системах св зи и др.

Устройства ранжировани   вл ютс  частью систем непараметрической обработки сигналов, которые обеспечивают посто нство характеристик обнаружени  независимо от величины и закона распределени  помехи. Разновидностью таких систем  вл ютс  систеt , производ щие обработку экстремальных значений входного процесса.

Известно устройство ранжировани , содержащее линию задержки с отводами , набор схем сравнени , счетчик инверсий, запоминающее устройство и сумматор l .

Недостатком этого устройства  вл етс  аппаратурна  сложность,так как в нем имеетс  большое количество схем сравнени .

Наиболее близкой к изобретению  вл етс  аппаратура дл  ранмировани  чисел , содержаща  первый (основной) сдвиговый регистр, второй (буферный ) сдвиговый регистр, первый блок сравнени , счетчики рангов, блок управлени , генератор тактовых импульсов , блок индикации результата, счетчик циклов сравнени , счетчик числа величин, второй блок сравнени , логические элементы И, ИЛИ, причем шина входных величин соединена с первым входом первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с информационным входом основного регистра, а второй вход соединен с выходом основного регистра , первым входом первого блока сравнени  и первым входом первого элемента И , выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен , с входом буферного регистра, первый выход которого соединен со вторыми входами схемы ИЛИ и схемы вычитани , первый выход перво2

го блока сравнени  подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом первого счетчика рангов и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика рангов, второй выход первого блока сравнени  соединен с первым входом-третьего элемента И, первый выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен со входами установки в ноль счетчиков рангов, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу п того элемента И, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с шиной начала работы устройства и входом счетчика циклов сравнени , первый выход которого подключен к первому входу второго блока сравнени , второй вход которого соединен с первым выходом счетчика числа величин,а выход - с третьим входом блока управ лени , первый выход блока управлени  соединен с управл ющим входом основного регистра и вторыми входами четвертого и п того элементов И, второй выход блока управлени  подключен к управл ющему входу счетчика циклов сравнени , а третий выход соединен с управл ющими входами шестого,седьмого , восьмого и дев того элементов И, первые входы которых подключены соответственно к выходам буферного регистра, счетчика циклов сравнени , первого и второго счётчиков рангов , а выходы - к входам блока индикции результата 2,

В основной регистр записываетс  набор из Y чисел, дл  которых необходимо определить ранги. Основной регистр замкнут в кольцо и с помощью тактовых импульсов с блока управлени  набор из П чисел перемещаетс  3 по колышу, причем расположение чисел б этом регистре произвольное. По сиг налу из блока управлени  одно из чисел из основного регистра записываетс  в буферный регистр и .в течение циклов .число в буферном регистре сравниваетс  со всеми числами основ югр регистра с помощью схемы вычита ни . Если число в буферном регистре превышает число в основном регистре , на выходе схемы вычитани  по вл етс  импульс., который поступает на счетчик числа превышений. ЧерезП циклов этот счетчик подсчитает то ког личество чисел в основном регистре, которое меньше числа в регистре, т.е. подсчитает ранг числа в .буферном регистре. Эта операци  может быть проведена дл  всех Ч1;1сел основного регистра. Однако в известном устройстве объем чисел, подвергающихс  ранжированию , ограничен числом t, кроме того , не производитс  отбор экстремальных значений из набора чисел, Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства ранжировани . Дл  достижени  этой цели в устройствр ранжировани  экстремальных значений, содержащее основной и буферный регистры, блок управлени , счетчик рангов, генератор тактовых импульсов, элемент И, блок сравнени  первый вход которого соединен с выходом буферного регистра, шина начала работы устройства подключена к первому входу блока управлени ,второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,первый выход блока управлени  соединен с первым входом элемен1а И, введен переключатель, первый вход которого соединен с шиной входных данных устройства и первым входом блока сра нени ,, вход - с выходом бу- , ферного регистра и вторым входом бло ка сравнени , третий вход подключен к выходу основного регистра и информационному входу буферного регистра, а выход - к информационному входу ос новного регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с вхо-ч дом счетчика рангов и со вторым входом элемента И , выход которого подключен к управл ющим входам основного и буферного ре,- гистров, выход блока сравнени  соеди 3S нен с третьим входом блока управлени , вход установки в ноль счетчика рангов соединен с шиной начала работы; устройства, выход переполнени  счетчика рангов соединен с выходом конца цикла сравнени  устройства и с четвертым входом блока управлени , второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему управл ющим входам переключател , выходы основного регистра и рангов соединены с выходными шинами устройства . , Блок управлени  содержит первый и второй КЗ триггеры., счетный триггер, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход блока управлени  соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и S-входом второго RS-т.риггера, второй вход блока управлени  подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ , выход которо- . го соединен с R-входом первого RSтриггера , третий вход блока управлени  подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и инверсным выходом счетного триггера, а выход подключен к S-входу первого триггера,пр мой выход которого соединен с третьим выходом блока управлени , а инверсный - со счетным входом сметного триггера и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму выходу блока управлени . Четвертый вход блока управлени  соединен со вторым входом :второго элемента ИЛИ и R-входом второго RS-триггера вуход которого подключен к первому выходу блока управлени  и третьему входу второго элемента И, читвертый выход блока управлени  соединен с пр мым выходом счетного триггера. На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  ранжировани  экстремальных значений; на фиг.2 -диаграммы напр жений блока управлени ; на фиг. 3 - функциональна  схема блока управлени . Устройство ранжировани  экстремальных значений содержит шину 1 входных данных, основной регистр 2, буферный регистр 3, блок k сравнени , переключатель 5 блок 6 управлени . $10 генердтор 7 тактовых импульсов, счетчик 8 рангов, элемент И 9 выходные шины 10, выход 11 конца цикла сравнени  устройства, шину 12 начала работы устройства. Блок управлени  содержит элементы И 13 и Ц, первый RS-трмггер 15, смет ный триггер 16, второй RS-триггер 17 элементы ИЛИ 18 и 19, входы 20-23, вы ходы 2k-27. Устройство работает следующим образом . В основном регистре 2 хранитс  набор из N чисел (i ) расположенных строго по пор дку их величины , т.е. в самой последней (правой, если чцсла смещаютс  слева направо)  чейке хранитс  самое большое число, в предпоследней - второе по величине .и т.д. На шину 1 входных данных поступает анализируемое число Aj . При подаче пускового импульса на шину 12 блок 6 управлени  по четвертому выходу включает элемент И 9,.который разрешает прохождение тактовых импульсов от ге нератора 7 тактовых импульсов на так товые входы основного регистра 2 и бу ферного регистра 3. При каждом тактовом импульсе число В,, с выхода регистра 2 записываетс  в регистр 3 и с выхода регистра 3 поступает на блок 4 сравнени , где производитс  операци  вычитани - AJ . ЕслиА 0, то на выходе блока k будет потенциал логического О. При этом блок 6 управлени  выдает потенциал логической 1 по первому выходу на четвертый вход переключател  5, который в этом случае пропускает на свой выход информацию с третьего входа (верхнего на фиг.1). Таким образом, основ ной регистр 2 получаетс  замкнутым в кольцо и числа В с выхода регистра 2 перезаписываютс  на его вход. Если на k-M такте разность Д AJ окажетс  меньшей или равной нулю ( т.е. число А превысит очередное число В, то на врем  k-ro тактового интервала на втором входе блока 6 управлени  по вл етс  потенциал логической 1, который разрешает прохождение через переключател 5 информации с входа (нижнего на фиг. 1) числа А). Таким образом, на вход основного регистра 2 записывает с  число Aj вместо очередного числа Ви. После этого на (k+1)-M тактр9 вом интервале и далее по вл етс  потенциал логической 1 на выходе блока 6 управлени , который разрешает прохождение через переключатель 5 ннформации с буферного регистра 3- Toi- да в основной регистр 2 вслед за числом AJ записываетс  очередное число В) и далее все остальные. При этом оказываютс  замкнутыми в кольцо и основной регистр 2 и буферный регистр 3. Пусковой импульс с шины 12 обнул ет счетчик 8 рангов, имеющий объем N. После этого счетчик отсчитывает N импульсов и после N-ro импульса на его выходе переполнени  по вл етс  импульс переполнени , поступающий на четвертый вход блока 6 управлени . При поступлении этого импvльса блок 6 управлени  прекращает выдачу разрешени  на элемент И 9, сдвиг информации в регистре 2 прек-. ращаетс  , а. логическа  1 по вл етс  снова на первом выходе блока 6 . управлени  и при этом регистр 2 снова замыкаетс  в кольцо. Если в регистре 2 хранилось N чисел и среди них вклинилось число AJ, то чисел оказалось N+1. Последнее N+1-e число g оказалось при этом в буферном регистре 3. Так какэто число шло последним, оно самое маленькое по величине и поэтому отбрасываетс , ибо После N-ro тактовогр,, импульса буферный регистр 3 исключаетс  из кольца. В результате число , если оно больше хот  бы одного из чисел В, , вклиниваетс  в последовательность этих чисел по пор дку величины, а самое маленькое число Вц- отбрасываетс . Если число Aj оказалось меньше любого из , то в течение всего времени анализа (Nтактовых импульсов) регистр 2 остаетс  замкнутым в кольцо и к концу времени анализа содержимое регистра 2 последовательность чисел В; - остаетс  таким же, как было и до анализа . В конце анализа импульс переполнени  подаетс  на выход 11, свидетельству  о готовности устройства к анализу следующего числа . Рассмотрим теперь процесс заполнени  регистра 2 после включени  устройства ранжировани ,. Полагаем, что в начале работы регистр 2 обнулен (например, в момент включени  питани )ь. Тогда любое анализируемое число А| на первом тактовом импульсе запишетс  в регистр 2 и после N тактовых импульсов окажетс  в самой последней (правой)  чейке регистра 2, На следующем цикле анализа , если новое анализируемое число то на первом тактовом импульсе оно запишетс  в регистр 2, а за ним на втором тактовом импульсе с буферного регистра 3 следом запишетс  А| . Если , то на первом тактовом импульсе в регист 2 запишетс  А, а следом за ним (со входной шины 1) число А. В результате такого процесса за N циклов анализа (каждый по N тактовь1Х импульсов ) произойдет сортировка по величине чисел А,..., А|1( и в регистре 2 они окажутс  расположенными по пор дку величины и будут иметь обозначени  В,, При работе устройства на выходных шинах 10 каждому числу В будет соответствовать его пор дковый номер (ранг) с выходов счетчика 8 ранга. В результате на первых N циклах анализа предлагаемое устройство выполн ет ту же операцию, что и извест ное. Но работу данного устройства можно продолжить и дальше, чего иель з  сделать в известном. При дальнейшей работе в регистре 2 будут накапЫватьс  только самые большие по величине (экстремальные) числа, расположенные по пор дку величины, причем работа устройства может продолжа с  неограниченное врем . Работа блока 6 (фиг.З) происходит следующим образом. Пусковой импульс шины 12 поступает на вход 22, устана ливает RS-триггер 17 в состо ние 1 по пр мому выходу, а RS-триггер 15 и счетный триггер 16 через элементы ИЛИ 18 и 19 устанавливает в состо ние О по входам R. Пр мой выход RS-триггера 17  вл етс  выходом 27 блока 6 и поступает затем на элементы И 9- На инверсных выходах RS-триг гера 15 и счетного триггера 16 устанавливаетс  потенциал логической .Та ким образом, на всех входах элемента И 1 имеютс  логические 1, и на выходе 2Ц 6 также по вл етс  логическа  1 (фиг.2е). Это ствует режиму работы устройства ранжировани :с замкнутым в кольцо регистром 2. 99 Если блок Ц сравнени  выдает на k-M тактовом импульсе потенциал логической 1 (, фиг.2в), то этот потенциал через вход 20 блока 6 поступает на первый вход элемента И О на втором входе которого к этому времени находилс  потенциал логической 1 с инверснбго выхода счетного триггера 16, поэтому на выходе элемента И 13 по вл етс  потенциал логической 1 и устанавливает RS-триггер 15 в состо ние 1 по пр мому выходу . Эта 1 поступает на выход 25 (блока 6, фиг.2г). На вход 21 блока 6 поступают тактовые импульсы с генератора 7 (фиг.2а) . Первый же импульс . после срабатывани  триггера 15 (т.е. k+1-й по счету) через элемент ИЛИ 18 по R-входу возвращает триггер 15 снова в состо ние О по пр мому выходу . Положительный перепад напр жени  с инверсного выхода триггера 15 при этом запускает по счетному входу триггер 16 и переводит его в состо ние логической 1 по пр мому выходу, который  вл етс  выходом 26 блока 6 управлени  (фиг.2д). В этом состо нии триггер 16 находитс  до поступлени  импульса переполнени  счетчика 8 рангов по входу 23 блока 6 , которым устанавливаетс  в нулевое состо ние как триггер 16 (через элемент ИЛИ 19), так и триггер 17Выход конца цикла сравнени  11 (фиг.1) и шина 12 начала работы могут быть перемкнуты между собой. В этом случае устройство ранжировани  переходит в автономный непрерывный режим и его темп работы определ етс  только частотой импульсов генератора 7. Дл  этого режима представлены диаграммы на фиг.2. Таким образом, предлагаемое устройство выполн ет те же функции, что и известное, т.е. ранжирует N чисел, но, кроме того, при продолжении работы накапливает N экстремальных значений, располага  их по рангам , т.е. его функциональные.возможности шире, чем у известного устройства . Следует отметить, что,несмотр  на то, что наименовани  узлов в данном устройстве практически те же, что и в известном, но св зи между узлами и алгоритм работы совершенно иные. Сложность схемной реализации определ етс  разр дностью чисел Aj,B4 и количеством чисел N. Так, дл  N 236 и числе разр дов 8 регистр 2 ыполн етс  на двух микросхемах 505ИР6, буферный регистр 3 на одной микросхеме 155ИР13,блок4 сравнени  - на двух микросхемах 155ИПЗ, электронный переключатель - на 8 микросхемах 155ЛРЗ, счетчик 8 ран5 9910 гов - на двух микросхемах 155ИЕ7. Остальные узлы - блок 6 управлени , генератор 7 тактовых импульсов и схема 9 совпадени  выполн ютс  на -5 микросхемах (триггеры и логика). Устройство имеет пор дка 20 микросхем,т.е. оно весьма компактно и экономично.

1Ак.г

гч 25 26

27

Claims (2)

1.УСТРОЙСТВО РАНЖИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ, содержащее основной и буферный регистры, блок управления, счетчик рангов, генератор тактовых импульсов, элемент И, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом буферного регистра, шина начала работы устройства подключена к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,первый выход блока управления соединен с первым входом элемента ^отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет отбора экстремальных значений из ряда чисел, в него введен переключатель, первый вход которого соединен с шиной входных данных устройства и первым входом блока сравнения, второй вход - с выходом буферного регистра и вторым входом блока сравнения, третий вход подключен к выходу основного регистра и информационному входу буферного регистра, а выход - к информационному входу основного регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом счетчика рангов и со вторым входом элемента И,вы ход которого подключен к управляющим входам основного и буферного регистров, выход блока сравнения соединен с -третьим входом блока управления, вход установки в ноль счетчика рангов соединен с шиной начала работы устройства, выход переполнения счетчика рангов соединен с выходом конца цикла сравнения устройства и с четвертым входом блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам переключателя, выходы основного регистра и счетчика рангов соединены с выходными шинами устройства.

2. Устройство по п. ^отличающееся тем, что'блок управления содержит первый.и второй RSтриггеры, счетный триггер, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход блока управления соединен с первыми вхо~ , дами первого и второго элементов ИЛИ и S-входом второго RS-триггера, вто'рой вход блока управления подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входом первого RS-триггера, третий вход блока управления подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и инверсным выходом счетного триггера, а выход подключен к S-входу первого триггера, прямой выход которого соединен с третьим выходом блока управления, а инверсныйсо счетным входом счетного триггера и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму выходу блока управления , четвертый вход >

блока управления соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и R-bxoдом второго RS-триггера, выход которого подключей к первому выходу блока управления и третьему входу второго элемента И, четвертый выход блока управления соединен с прямым выходом счетного триггера.