SU1078425A1 - Устройство дл перебора размещений - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕБОРА РАЗМЕ1иЕНИЙ, содержащее генератор импульсов, блок сравнени , счетчики и блок вывода результата, о тличающеес  тем, что, с целью упрощени  и повышени  быстродействи  устройства, оно дополнительно содержит сдвигающий регистр, накапливающий сумматор, блок умножени , блок делени , блоки сравнени , задатчики исходной информа:ции , причем выход генератора импульсов подключен к входу сдвига сдвигающего регистра, информационный вход которого подключен к выходу блока умножени  и к первому информационному входу блока делени , второй информационный вход которого подключен к выходу первого задатчика исходной информации, выход блока делени  подключен к пepвo 1y входу первого блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, счетный вход которого подключен к второго блока сравнени  и кГвходу сброса накапливающего сумматора, информационный вход которого подключен к выходу сдвигающего регистра, выход накапливающего сумматора подключен к первому входу блока вывода результата и I к первому входу второго блока сравнени , второй вход которого подклюСП чен к выходу второго задатчика исходной информации и к первому входу блока умножени , второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнени , к второму входу блока вывода результата и к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика исходной информации, выход третьего блока сравнени  подключен к входу разрешени  работы генератора импульсов.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной : технике и может быть использовано дл  решени  комбинаторных задач, а также дл  генери|рованк  кодовых последовательностей в устройствах управлени , диаг- (Ностики и контрол .

Известно устройство дл  перебора размещений с повторени ми, содержащее генератор импульсов, блок сравнени  и счетчик 1.

Недостаток известного устройства ограниченные функциональные возможности, так как оно не по-звол ет варьировать пор дком перебора размещений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  перебора размещений , содержащее генератор импульсов , блок сравнени , два счетчика и блок вывода.

Данное устройство обладает большими функциональными возможност ми за счет получени  различного пор дка перебора размещений t23.

Недостатком устройства-прототипа  вл етс  то, что количество основных функциональных элементов в нем пр мо пропорционально размерности генерируемого размещени , т,е. числу m и п (т.е. в устройствах содержитс  rirn -разр дных последовательно соединенных кольцевых счетчиков, схем ИЛИ и других элементов ). Кроме того, устройство-прототип имеет низкое быстродействие, поскольку информаци  в кольцевых счетчиках продвигаетс  последова-тельно разр д за разр дом и при больших значени х пит врем  решени  задачи резко увеличиваетс . Наличие в прототипе элемента задержки еще более ухудшает показатели его быстродействи .

Цель изобретени  - упрощение устройства и повышение его быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  перебора размещений, содержащее генератор импульсов , блок сравнени , счетчики и блок вывода результата, дополнительно содержит сдвигающий регистр накапливающий сумматор, блок умножени , блок делени , блоки , задатчики исходной информации причем выход генератора импульсов подключен к входу сдвига сдвигающего регистра, информационный вход которого подключен к выходу блока умножени  и к первому информационному входу блока делени , второй информационный вход которого подключен к выходу первого задатчика исходной информации, выход блока делени  подключен к первому входу первого блока сравнени , второй вход

которого подключен к выходу первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго блока сравнени  и к входу сброса накапливающего Сумматора, информационны вход которого подключен к выходу сдвигающего регистра, выход накапливающего сумматора подключен к первому входу блока вывода результата и к первому входу второго блока сравнени ,® второй вход, которого подключен к выходу второго задатчика исходной информации и к первому входу блока умножени , второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнени , к второму входу блока вывода результата и к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика исходной информации , выход третьего блока срав- нени  подключен к входу разрешени  работы генератора импульсов.

. На чертеже приведена блок-схема устройства дл  перебора размещений .

Устройство содержит генератор 1 импульсов,, сдвигающий регистр 2, накапливающий сумматор 3, блок 4 сравнени , блоки 5 и 6 сравнени , счетчики 7 и 8, блок 9 умножени , блок 10 делени , задатчики 11-13 исходной информации и блок 14 вывода результата.

, В качестве блоков 9 и 10 умножени  и делени  используютс  бло ки целочисленного умножени  и делени , а в качестве блока 14 вывода результата может быть применено устройство цифровой индикации или печатающее устройство.

Задатчиками 11-13 исходной информации  вл ютс  цифровые задатчики с кодовым выходом.

Генератор 1 илтульсов своим упIравл ющим входом св зан с выходом первого дополнительного блока б сравнени , а выходом - с входом сдвигающего регистра 2, выход которого соединен с входом накапливающего сумматора 3. Информационный выход блока 9 умножени  подключен к входу сдвигающего регистра 2 W одному из входов блока 10 делени , второй вход которого подключен к выходу задатчика 11 исходной информации .

Один из входов блока 4 сравнени  подключен к выходу задатчика 12 исходной информации, другой его вход соединен с выходом накапливающего сумматора 3, а выход - с входом первого счетчика 7 и управл ющим входом сумматора 3.

Выход счетчика 7 соединен с входом блока 5 сравнени , другой вхо-: KOToi-X ro 11одклн)че;н к Btjxcjity 6JiOJ a 10 делени , a информационный вход последнего соединен с выходом задатчика 11 исходной информации. Управл ющий вход блока 9 умножени  подключен к выходу блока 5 сравнени , а его информационный вход соединен с выходом задатчика 12. / Входы блока б сравнени  подключены к выходам задатчнка 13 и счет чика 8, вход которого подключен к выходу блока 5 сравЕ1ени . Один из входов блока 14 вывода результата соединен с выходом накапливающего сумматора 3, а другой его вход - с выходом блока 5 сравн ни . Устройство работает следующим образом. Перед началом работы в зависийо ти от размерности генерируемого размещени  А| задатчиком 11 зада етс  число п f, . задатчиком 12 число равное m , а задатчиком 13 чис ло равное п , где п , m - числа всевозмоисных размещений из п элеме тов по m . Кроме того, в блок 9 умножени  и в сдвигающий регистр 2 заноситс единица. Включение устройства осуществл  етс  запуском генератора 1 импульсов . Первым импульсом с выхода генератора 1 импульсов осуществл етс  сдвиг единицы в сдвигающем регист ре 2 и по сигналу равенства нулю содержимого последнего заноситс  единица в накапливающий сумматор откуда содержимое последнего (т.е единица) поступает на вход устрой ва 14 вывода результата и регистри руетс  . Кроме тогр, содержимое накапли вающего сумматора 3 поступает на один из входов блока 4 сравнени  где происходит сравнение этого зна чени  с нислом равным .т , поступаю щим На другой вход блока 4 сравнени  с выхода задатчика 12. Если сравниваемые значени  не р мы, то по аналогии с первым тактом работы генератора 1 импульсов на вход накапливающего сумматора 3 поступает втора  единица, котора  прибавл етс  к предыдущей, и в бло ке 4 сравнени  происходит сравнение числа два с числом h , заданным задатчиком 12. Эта операци  повтор етс  до момента сравнени  значений чисел на обоих входах блока 4 сравнени . При этом на устройство 14 вывода результата поступают последователь но увеличивающиес  на единицу числа . в момент равенства срав1-1иваем з1х i на входах блока 4 сравнени  чисел (через п тактов) на выходе последнего вырабатываетс  сигнал сравнени , который поступает на вход накапливающего сумматора 3, устанавлива  его в нулевое состо ние. Этим же сигналом заноситс  единица в счетчик 7, после чего описанный цикл работы, состо щий из п тактов, повтор етс .. Количество таких циклов (определ ющих число элементов первого столбца значений, регистрируемых устройством вывода) равно числу п , заданному задатчиком 11 исходной информации, и отсчитываетс  устройством следующим образом. Сигналы сравнени  с выхода блока 4 сравнени  поступают на вход счетчика 7, где суммируютс , и с каждым тактом подаютс  на один из входов блока 5 сравнени , на другой вход которого с задатчика 11 подаетс  число П , которое перед этим в блоке 10 делени -делитс  на число, поступающее с выхода блока 9 умножени . Поскольку до описываемого периода в блоке 9 умножени  находилась записанна  в него единица, то число п , разделенное в блоке 10 делени  на единицу, остаетс  без изменений. Когда число циклов, суммирующихс  в счетчике 7, сравн етс  с числом п, на выходе блока 5 сравнени  по витс  сигнал сравнени , который служит сигналом конца столбца дл  устройства вывода и переключени  последнего дл  печати второго столбца. Кроме того, этим сигналом разрешаетс  считывание блоком 9 умножени  числа п , заданного задатчиком 12 исходной информации, а также заноситс  единица в счет«. чик 8. Работа устройства при выводе второго столбца на устройство 14 вывода результата аналогична предыдущему . Однако поскольку к этому моменту на управл ющий вход блока 9 умножени  с выхода блока 5 сравнени  подан разрешающий сигнал, то содержимое блока 9 умножени  (т.е. единица ) умножаетс  на число п , поступающее с задатчика 12, и полученное произведение (в данном случае число h ) заноситс  в сдвйгаюсигй регистр 2. На выходе сдвигающего регистра 2 сигнал по вл етс  после выполнени  п тактов сдвига. Поэтому в течение первых тактов с выхода сдвигающего регистра 2 на вход накапливающего сумматора 3 сигналы не будут подаватьс , в результате чего в каждом из п тактов на вход устройства 14 вывода результата будет поступать и регистрироватьс  едини ца, содержаща с  в сумматоре 3. По окончании п тактов с ввлхода сдвигающего регистра 2 на вход накапливающего сумматора 3 подаетс  единица, котора  прибавл етс  к единице, уже хран щейс  в накапливающем сумматоре 3. В течение следующих л тактов на вход устройства 14 вывода результата подаетс  число , равное двум. Затем аналогично в течение следующих h тактов выво дитс  на устройство 14 вывода результата число равное трем и так до числа п включительно, т.е. до момента сравнени - сигналов на обоих входах блока 4 сравнени  и уста новки накапливающего сумматора 3 в нулевое состо ние. Следукнций цикл работы устройства по выводу остальных элементов второго столбца аналогичен предыду щему. Число циклов при выводе элементов второго столбца равно числу -- и отсчитываетс  устройством ел дующим образом. Сигналы сравнени  с выхода счет чика 7, поступающие на вход блокаг 5 сравнени , будут сравниватьс  с сигналами с выхода блока 10 делени , и так как к данному моменту н вход блока-10 делени  с выхода бло ка 9 умножени  подано число № , то в результате выполнени  операции делени  с выхода блока 9 умножени  на вход блока 5 сравнени  буде :П. подано число -И- , Когда число циклов, регистрируе мых счетчиком 7, достигнет числа п равного , на выходе блока 5 сра нени  по витс  сигнал, который занесет вторую единицу в счетчик 8, переключит устройство 14 вывода ре зула.тата на следующий (третий) сто бёц и разрешит занесение единицы в блок 9 умножени . В блоке 9 умножени  происходит умножение занесенного в него числа m с таким же числом, поданным на его вход перед началом вывода второго столбца. Таким образом, в блоке 9 умножени  будет хранитьс  число п п п ,. При выводе третьего столбца по аналогии с описанным число циклов и равно числу - , а при выводе последнего столбца число циклов будет равf 1 но числу - 1. Работа Устройства автоматически счетчике 8 прекращаетс , когда в будет число равное ,т , т.е. число. соответствукнцее заданному числу в размещении А . При этом содерж41мое счетчика 8 поступает на один из входов блока, 6 сравнени , на другой вход которого подаетс  код числа, заданного задатчиком 13. При равенстве значений этих кодов на выходе блока 6 сравнени  вырабатываетс  сигнал, который поступает на управл кииий вХод генератора 1 импульсов и отключает последний. Таким образом, бл.оком 14 результата будет зафиксирована последовательность элементов, представл ющих собой всевозможные размещени  с повторени ми из п элементов по fTi , т.е. AJIJ . Каждое отдельное размещение с повторением представл ет собой строку из ,т элементов, а общее число строк равно м . Работа устройства в режиме генерации размещений с повторени ми А при п 3 .т 4 иллюстрируетс  таблицей. В таблице представлены всевозмож-; ные размещени  с повторени ми А А| г число которых равно 81.

1111

32 33 34 35

36 37 38

.12

2123

65 66 67 68 69 70 71 2 3123 312 1223 2 2223 3223

312 1323 122 2323 122

Число циклов по столбцам соответственно равно 27-, 9, 3, 1. По ходу генерации размещений с повторени ми устройством выдаютс  также размещени  без.повторений.

Например, размещением (без повто рений) А  вл ютс  последовательно вз тые шесть строк, состо щие из двух первых (слева) элементов, в которых нет одинаковых элементов (повторений).

Продолжение таблицы

В таблице размещению (без повторений ) А| соответствуют размещени  пол пор дковыми номерами 2, 3, 4, б 7, 8 (элементы подчеркнуты).

„ Дл  размещени  (без повторений) АЗ по аналогии будут соЬтветствовать размещени  в строках под номерами 12, 16, 20, 22, 33, 35.

При этом не имеет значени  номер , с которого начинаетс  выбор соответствующего размещени  по упом нутому правилу. Необходимо лишь выбрать соответствующие элементы последовательно.

В данном устройстве обеспечиваетс  возможность варьировани  пор дковым размещением как дл  размещений , так и дл  размещений с повторени ми .

В первом случае дл  этого достаточно изменить пор док вывода столцов (с помощью задатчика 11, измен ющего число циклов по столбцам), а во втором случае достаточно изменить начальный элемент в последовательном чтении размещений (без повторений) по описанному правилу.

Таким образом,- в данном устройсве дл  получени  размещений с повторени ми (и размещений без повторений ) любой размерности достаточно с помощью задатчика 12 исходной информации ввести число п , с помощью задатчика 13 исходной информации - число m и задатчиком 11 исходной информации - число п .

В отличие от данного устройства в устройстве-прототипе максимально возможный пор док генерируемых размещений определен числом п fn -разр дных кольцевых счетчиков, элементов ИЛИ и других элементов, что делает его неприемлемым дл  решени  комбинаторных задач большой размерности .

1сроме того, быстродействие устройства-прототипа значительно (как минимум на пор док) ниже быстродействи  предлагаемого устройства. Причем с увеличением размерности генерируемых размещений быстродействие резко снижаетс . Это объ сн етс  наличием в устройстве-прототипе rv пересчетных m -разр дных схем (кольцевых счетчиков), где информаци  продвигаетс  последовательно разр д за разр дом,

В данном устройстве информаци  передаетс  в основном параллельным кодом между ограниченным числом элементов, что обеспечивает значительно более высокое быстродействие .

Снижение быстродействи  прототипа , кроме того, дополнительно обусловлено наличием в нем элемента з держки .

Данное устройство, имеющее законченную структуру дл  размещений любых размерностей, может быть выполнено по интегральной технологии в виде ВИС и использоватьс  как функциональней элемент в различных вычислительных машинах, системах контрол  и управлени .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕБОРА РАЗМЕЩЕНИЙ, содержащее генератор импульсов, блок сравнения, счетчики и блок вывода результата, о тличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия устройства, оно дополнительно содержит сдвигающий регистр, накапливающийсумматор, блок умножения, блок деления, блоки сравнения, задатчики исходной информации, причем выход генератора импульсов подключен к входу сдвига сдвигающего регистра, информационный вход которого подключен к выходу блока умножения и к первому информационному входу блока деления, второй информационный вход которого подключен к выходу первого задатчика исходной информации, выход блока деления подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго блока сравнения и к: входу сброса накапливающего сумматора, информационный вход которого подключен к выходу сдвигающего регистра, выход накапливающего сумматора подключен к первому входу блока вывода результата и к первому входу второго блока срав- <g нения, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика исходной информации и к первому входу блока, умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, к второму входу блока вывода результата и к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика исходной информации, выход третьего блока сравнения подключен к входу разрешения работы генератора импульсов.