SU1270764A1 - Устройство дл определени выборочной медианы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано дл  определени  выборочной медианы случайных временных интервалов. Цель изобретени  - повьшение быстродействи . Цель изобретени  достигаетс  за счет введени  в устройство блоков формировани  ранга медианы и сравнени  рангов временных интервалов, которые имеют сложную структуру. Устройство дл  определени  выборочной медианы позвол етопредел ть медиану при неполном переборе всех сравниваемых временных интервалов, что позвол ет сократить врем  определени  медианы в среднем, в 2 раза. 3 з.п. ф-лы, 7 ил. (Л

Description

о

ct ;i

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  определени  выборочной медианы случайных временных интервалов.

Цель изобретени  - повышение быстродействи .

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства дл  определени  выборочной медианы; н.а фиг. 2 - схема блока управлени ; на фиг. 3 - схема блока измерени  интервалов времени; на фиг. 4 - схема блока попарного сравнени  временных интервалов; на фиг. 5 - схема блока формировани  рангов временных интервалов; на фиг. 6 - схема блока сравнени  рангов временных интервалов ; на фиг. 7 - схема блока формировани  ранга медианы.

Устройство дл  определени  выборочной медианы (фиг. 1) содержит блок 1 управлени , блок 2 измерени  интервалов времени, блок 3 попарного сравнени  временных интервалов, блок 4 формировани  рангов временных интервалов, блок 5 сравнени  рангов ,временных интервалов, блок 6 формирр вани  рангов медианы.

Блок управлени  (фиг. 2) содер кит второй формирователь 7 импульсов регистр 8 пам ти, первый элемент ИЛИ 9, первый триггер 10, первый . элемент И 11, п тый элемент ИЛИ 12, первый счетчик.13, первый дешифратор 14, первый коммутатор 15, третий дешифратор 1 6, второй счетчик 17 , второй дешифратор 18, второй ком1 1утатор 19, второй элемент 20 задержки, первый формирователь 21.импульсов, элемент НЕ 22, четвертый счетчик 23, второй элемент ИЛИ 24, третий элемент 25 задержки, второй триггер 26, третий и четвертый элементы ШТИ 27 и 28, второй элемент И 29, п тый элемент 30 задержки, третий элемент И 31, четвертый и п тый элементы 32 и 33 задержки, генератор 34 тактовых импульсов, группу ключей 35, третий счетчик 36, третий триггер 37 четвертый элемент И 38, блок 39 сравнени , п тый счетчик 40, четвертый дешифратор 41, шестой ИЛИ 42, третий формирователь 43 импульсов.

Блок измерени  временных интервалов (фиг. 3) содержит первую группу элементов И 44, -элемент И 45, вторую группу элементов И 46, ре-гистр 47, группу ключей 48, группу счетчиков 49.

Блок попарного сравнени  временных интервалов (фиг,. 4) содержит

первую группу ключей 50, вторую группу ключей 51, первую и вторую группы элементов ИЛИ 52 и 53 и блок 54 сравнени .

Блок формировани  рангов временных интервалов (фиг. 5) содержит

первую группу элементов РШИ 55, группу элементов И 56, вторую группу элементов ИЛИ 57, группу счетчиков 58.

Блок сравнени  рангов временньпс интервалов (фиг. 6) содержит группу ключей 59, группу элементов ИЛИ 60, блок 61 сравнени .

Блок формировани  ранга медианы

(фиг. 7) содержит счетчик 62, ключ 63, делитель 64, элемент 65 задержки , регистр 66 пам ти.

Устройство работает следующим образом.

Общий алгоритм работы устройства следующий. После включени  питани  импульс подаетс  от отдельного генератора на вход Стоп блока 1 управлени  дл  установки всех регистров

и счетчиков в нулевое состо ние. Затем на вход задани  числа временных интервалов блока устройства подаетс  число в двоичном коде равное объему выборки, которое запомин етс . в блоке 1 управлени  и из

него подаетс  в блок 6 формировани  ранга медианы (сигнал Пд) Дл  определени  ранга медианы.

На вход задани  временного интервала устройства подаютс  сигналы, соответствующие началу и концу временных интервалов исследуемого процесса . Начало определени  выборочной медианы соответствует подаче

импульса на вход Пуск блока 1

управлени . По этому сигналу блок 1 управлени  формирует управл ющие сигналы IJg, , подаваемые на вход блока 6 формировани  ранга медианы, по

которому заканчиваетс  формирование ранга медианы и осуществл етс  подача его в виде кода Ug на вход блока 5 сравнени  рангов временных интервалов . Кроме того, по сигналу

Claims (4)

1. Пуск g блоке 1 управлени  формируютс  сигналы и и Ujj , в соответствии с которыми )з блоке 2 измерени  интервалов времени произво3 . дитс  измерение интервалов времени t, между поступающими входными импульсами путем подсчета тактовых импульсов llj в течение соответствующих временных интервалов. После измерени  каждого временно го интервала блок 2 формирует сигна лы , соответствующие измеренным временным интервалам. Блок 1 управлени  сравнивает номер i каждого измеренного временного /интервала с числом объема выборки h и в случае совпадени  этих значений осуществл ет следующие операции. Формирует сигнал Конец изме рени , который подаетс  в блок 2 измерени  интервалов времени и закрывает его на врем  определени  мед аны. Формирует синхроимпульс U дл  одновременного сравнени  времен ных интервалов в блоке 3 попарного сравнени  временных интервалов; Формирует импульсы U и Ъ, определ ющие следующую последовательность сравнени  временных интервалов: сра ниваетс  временной интервал с временными интервалами t сравниваетс  t с t - и т.д до сравнени  i. с f . В случае если t- / V блок 3 по парного сравнени  временных интерва лов выдает положительный импульс Ugj на выход, в противном случае, когда tf - на выход и 5 , которые подаютс  в блок 4 формировани  ран гов временных интервалов. В этом блоке в соответствии с сигналами и Ujg формируетс  ранг г в ходе сравнени  t с t одновременно осуществл етс  начало формировани  рангов других временных интервалов . После формировани  ранга г осуществл етс  его сравнение с рангом медианы. Дл  этого блок 1 управлени  после сравнени  с t формирует сигнал U , который считы вает код Ujg , соответствующий г из блока 4 формировани  рангов временных интервалов и подает его в блок 5 сравнени  рангов временных интервалов. Одновременно сигнал Ugg готовит блок 4 пл  считывани  t в случае если . Блок 5 сравне ни  рангов осуществл ет сравнение кода Ujg , соответствующего рангу г с кодом , который соответствует рангу медианы, поступающей из блока 6 формировани  ранга медианы. Момен 644 сравнени  синхронизируетс  импульсом и, поступающим из 6noka 1 управлени . В случае, когда г г, блок 5 сравнени  рангов формирует сигнал и, , который подаетс  на вход блока 2 и считывает с него временной интервал t Сд . В случае, когда г г работа устройства продолжаетс  и формируетс  ранг следующего временного интервала t . Процесс продолжаетс  пока не будет обнаружен ранг медианы среди измеренных временных интервалов. Рассмотрим работу устройства более детально. Формирователь 21 формирует импульс , который поступает на вход счетчика 62, увеличива  его потенциал п на 1, т.е. образу  число п+1, а также на вход элемента 65 задержки блока формировани  ранга медианы. Пройд  элемент 65 импульс открывает ключи 63, считыва  содержимое счетчнка 62 в делитель 64, которьй делит п+1 на 2. Результат делени  записываетс  в регистр 66, сигнал с выхода которого подаетс  на входы блока 61 сравнени , блока 5 сравнени  рангов временных интервалов, На выходе дешифратора 18 по вл етс  положительный потенциал, который открывает ключ 50-1 группы ключей 50. Через открытый ключ 50-1 содержимое счетчика 49-1, соответствующее измеренному интервалу i , поступает на входы элемента ИЛИ 52 и через него на входы блока 54 сравнени . Кроме того, положительный потенциал открывает ключ 55-1 группы ключей 55 блока формировани  рангов временных интервалов . На выходе дешифратора 41 по вл етс  положительный потенциал, кото- рый открывает ключ 51-2 из группы 51 блока 3 попарного сравнени  временных интервалов. Содержимое счетчика 49-2, соответствующее измеренному интервалу tj, поступает на входы элемента ИЖ 53 и через него на входы блока 54 сравнени . Одновременно потенциал с выхода блока 41 поступает через элемент ИЛИ 42 на вход формировател  43 испульсов . Формирователь 43 импульсов формирует импульс, который поступает в тактовый вход блока 54 сравнени . 51 обеспечива  одновременное сравнение кодов5 соответствующих временным интервалам L и Г 4 i В случае если 1 t то на вы1 ходе 55 блока 54 сравнени  формирует с  импульс, поступающий на входы группы ключей 55 из которыхбудет открыт- только ключ 55-1. Через открытый ключ 55-1 импульс записываетс  в счетчик 58-1 из группы счетчиков 58 блока 4 формировани  рангов, обеспечива  формирование ранга временного интервала. В если то блок 54 сравнени  форми г рует импульс на выходе, который поступает на вход ключа 56-2 из группы ключей 56 который был открыт потенциалом с выходом блока 41. Через открытьй ключ 56-2 импульс поступает через элемент ИЛИ 57-2 из группы элементов PfflH 57 на вход счетчика 58-2 обеспечива  тем самым формирование ранга временного интервала . Одновременно импульсы с выхода блока 32 поступают на вход открытог элемента И 31 и через него на вход элемента 30 задержки. С выхода элементов 30 задержки импульсы с запаз дыванием на врем  L.Q поступают на вход 1 триггера 37, который перебра сываетс  в состо ние 1 и положительным потенциалом , с выхода 1 открываетс  элемент И 38. Через открытый элемент И 38 :импульсы с генератора 34 поступает на входы счетчика 40, в котором уже было записано число 2. На выходах счетчика 40 последовательно формируютс  двоичные коды соответствувогцие числам 4,,3, ., ., п, которыеподаютна на входы дешифратора 41, На выходах дешифратора 41 последовательно по вл ютс  потенциалы, которые после довательно открывают ключи группы 5 обеспечива  тем самым подачу двоичных кодов, соответствующих измеренкым интервалам входы элемента ИЛИ 53 и через него на входы блока 54 сравнени . В результате временные интервалы , , ° Г последовательно сравниваготс  с временным интервалом t . Считывание результатов сравнени  осуществл етс  импульсами, подаваемыми с формировател  43 импульсов, которые формируютс  после по влени  потенциалов на выходах дешифратора 41, Это 4 исключает по вление паразитных сигналов на выходах блока 54 сравнени  при смене сравниваемых кодов. Таким образом, в случае если (1 - 3., 4, ..., п) импульсы. сформироваиные на выходе 55 блока 54 сравнени , поступают через открытый ключ 55-1 на вход счетчика 58-1, формиру  тем самым ранг временного интервала 1 , В том , если i импульсы , сформированные на выходе бло-. ка 54 сравнени , поступают через соответствзтощий ключ 56-i (на схеме не обозначены) и элемент ИЖ 57-i на вход счетчика 58-i, обеспечива  тем самым формирование ранга временного интервала Т Процесс сравнени  с f- продолжаетс  до тех пор пока на счетчике 40 не будет записано число п. Результаты сравнени  считываютс  подачей импульса с выхода формировател  7, в котором формирование производитс  по переднему фронту импульса, подаваемого с выхода дешифратора 16 через элемент ИЛИ 12. Если ранг г совпадает с рангом медианы г„, то блок 61 сравнени  вырабатывает импульс, который подаетс  на входы группы ключей 48 блока 2 измерени  временных интервалов, из которых будет открыт только ключ 48-1, так как на другой его вход будет подан положительный потенциал. В результате двоичный код, соответствующий будет повременному интервалу t даватьс  с выхЪдов счетчика 49-1 через открытый ключ 48-1, элемент ИЛИ 46 в регистр 47, где будут хранитьс  медианы временных интервалов :: , ..., г и при необходимости считыватьс  с выхода устройства. Дл  определени  медианы следующей серии временных интервалов или когда i: ji г работа устройства продолжаетс . Формирование рангов временных , Iff продолжаинтервалов етс  до тех пор пока не произойдет совпадение с Г|,. При совпадении (г,- г) блок 61 сравнени  формирует импульс , который обеспечивает считывание медианыi)y соответствующего счетчика 48-,i группы счетчиков 48 аналогично изложенному, когда tj, . При этом необходимо учесть, что при г.,- - г все элементы схемы сбрасываютс  в нулевое состо ние и все последующие действи  по формированию рангов последующих временных интервалов прекращаютс . Таким образом, в соответствии с изложенным медиана может быть определена при неполном переборе всех сравниваемых временных интервалов в отличие от полного перебора, как это делаетс  в известном устройстве, что позвоЛ ет сократить врем  определени медианы в среднем в два раза. Формула изобр. етени  1. Устройство дл  определени  выборочной медианы, содержащее блок измерени  интервалов времени, блок попарного сравнени  временных интерг валов, блок формировани  рангов временных интервалов и блок управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены блок формировани  ранга медианы и блок сравнени  рангов временных интервалов, причем блок управ лени  содержит три формировател  импульсов , четыре дешифратора, п ть счетчиков, два коммутатора, группу ключей, генератор тактовых импульсов шесть элементов ИЛИ, четьфе элемента И, п ть элементов задержки, блок сравнени , регистр пам ти, элемент НЕ, три триггера, первый вход первог элемента ИЛИ блока управлени   вл етс  входом Стоп устройства, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента задержки, а выход - с выходом установки нул  первого триггера блока управлени , вход уста- новки в 1 которого  вл етс  входом Пуск устройства, информационный вход регистра пам ти блока управлени   вл етс  входом задани  числа временных интервалов устройства, пр мой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого  вл етс  входом задани  временного интервала устройства , а выход первого элемента И соединен с информационным входом первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой входов первого дешифратора, группа выходов которого соединена с группой управл ющих входов первого коммута ,тора, группа информационных входов которого подключена к одноименной 1 64 группе выходов регистра пам ти, а выход - соединен с входами первого формировател  импульсов и элемента НЕ, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход первого формировател  импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, входом установки в 1 второго триггера, с первым входом третьего элемента Hnti, и через второй элемент задержки - с вторьм входом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго элемента И и подключен к второму входу второго элемента ИЖ, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой входов второго дешифратора , группа входов которого сое .динена с группой управл ющих входов второго коммутатора, группа информационных входов которого соединена с одноименной группой выходов регистра , пам ти, а выход - соединен с входом установки в О второго триггера, а через трет1гй элемент задержки - с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с raiформационным входом четвертого счетчгаса , группа информационных выходов которого соединена с группой входов, третьего дешифратора, группа выходов которого соединена с соответствующими входами п того элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формировател  импульсов, выход второго триггера соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход третьего элемента ИЛИсоединен с информационным входом третьего счетчика и через четвертый элемент задержки - с вторым входом третьего элемента И и управл ющими входами ключей группы, выход третьего элемента И через п тый элемент задержки соединен с входом установки в 1 третьего триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - соед1шен с управл ющим входом п того счетчика, группа информационных входов KOToporf соединена с группой выходов ключей группы, группа информационных входов которых соединена с группой информационных выходов третьего счетчика. группа информационных выходов п тог счетчика соединена с группой входов четвертого дешифратора, группа выходов которого соединена с соответств ющими входами шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего формировател  импульсов, группа выходов числа временнык инте валов п того счетчика соединена с первой группой входов блока сравнени , втора  группа входов которого соединен с группой информационных выходов регистра пам ти, выход блока сравне ни  соединен с выходом установки в О третьего триггера, с вторым вхо дом второго элемента И, с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и входом разрешени  перезаписи п того счетчика, блок сравнени  рангов вре менных интервалов содержит группу кл10чей, группу элементов PUfli и блок сравнени , выходы ключей группы соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с первой группой информационных входов блока сравнени , выход которого  вл етс  вьпкодом блока сравнени  рангов временных интервалов, блок формировани  ранга медианы содержит счетчик, ключ делитель, регистр пам ти и элемент задержки, группа информационных выходов счетчика соединена с информационными входами ключа, информационные выходы которого соединены с группой входов делимого делител , группа выходов частного которого соединена с группой информационных входов регистра пам ти, выход элемен та задержки соединен с управл ющим входом ключа и входом делител , вход элемента задержки соединен с счетным входом счетчика и подключен к вкгходу первого формировател  импульсов блока управлени  группа информадион™ ных выходов регистра пам ти которого соединена с одноименной группой входов счетчика блока формировани  ранга медианы, информационные вьгходы }зегистра пам ти которого соединены с второй группой одноименных входов блока сравнени  рангов временных интервалов, тактовый вход которого соединен с выходом второго форми:ронател  импульсов блока управлени , группа выходов третьего дешифратора которого соединена с управл юш даи нходами вьпссдов соответствующих ключей группы блока сравнени  рангов временных интервалов и  вл етс  первым выходом блока управлени , вторым выходом которого  вл етс  выход генератора тактовых импульсов, группа вьпходоБ четвертого дешифратора  вл етс  третьим выходом блока управлени , четвертым выходом которого  вл етс  группа выходов второго дешифратора блока управлени , п тым выходом которого выход третьего формировател  импульсов, шестым выходом блока управлени   йл етс  группа выходов первого дешифратора блока управлени , выход элемента НЕ которого  вл етс  седьмым выходом блока управлени , первый выход блока управлени  соединен с первым входом блока изменени  интервалов времени, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , третий выход которого соединен и с первым входом блока попарного сравнени  временных интервалов, второй вход которого соединен с вторым входом блока попарного сравнени  временных интервалор и подключен к четвертому выходу управлени , п тый выход которого соединен с третьим входом блока попарного сравнени  временных интервалов, шестой выход блока управлени  соединен с третьим входом блока измерени  интервалов времени, четвертьй вход которого соединен с седьмым.выходом блока управлени , первый выход блока измерени  интервалов времени  вл етс  выходом устройства, выход блока сравнени  рангов временных интервалов соединен с п тым входом блока измерени  интервалов времени, второй выход которого соединен с четвертым входом блока попарного сравнени  временных интервалов,-первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока формировани  рангов временных интервалов , группа выходов которого соединена с входами соответствующих ключей группы блока сравнени  рангов временных интервалов,
2. 2. Устройство по п, 1, отличающеес  тем, что., блок измерени  интервалов времени содержит первую и BTopjno группы элементов И, элемент И, грзшпу ключей, регистр и группу счетчиков, выход элемента И соединен с первым входом каждого

   П

   элемента И первой группы, выходы которых соединены с управл ющими входами соответствующих счетчиков ррупп, перва  группа информационных выходов которых соединена с одноименными входами соответствующих ключей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с группой информационных входов регистра, выход которого  вл етс  первым выходом блока, вторые входы элементов И первой группы  вл ютс  третьим входом блока, первый и второй входы элемента И  вл ютс  соответственно вторым и четвертым бпока, управл ющие входы ключей группы  вл ютс  первым входом ,блока, информационные входы ключей группы  вл ютс  п ть1м входом блока, втора  группаинформационных выходов .счетчиков группы  вл етс  вторым вы ходом блока.
3. 3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок попарного сравнени  временных интервалов содержит первую и вторую группы ключей, первую и вторую группы элементов ИЛИ и блок сравнени , перва  и втора  группы информационных входов которого соединены соответствен:но с одноименной группой выходов элементов ИЛИ первой и второй групп, группа информационных входов ключей первой группы соединена с соответствующими входами элементов ИЛИ первой группы, группа информационных

   7076412

   выходов ключей второй группы соединена с соответствующими входами элементов ИЛИ второй группы, управл ющие входы ключей первой и второй 5 групп  вл ютс  соответственно вторым и первым входами блока, группы информационных входов ключей пе15вой и второй групп  вл етс iсоответственно четвертым входом блока, тактовый 10 вход блока сравнени   вл етс  третьим входом блока, выходы Больше и Меньще блока сравнени   вл ютс  первым и вторым выходами блока соответственно .

   t5
4. 4. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок формировани  рангов временных интервалов содержит первую и вторую группы элементов ИЛИ, группу.элементов И и группу счетчиков, информационные выходы которых  вл ютс  группой выходов блока, первые входы элементов ИЛИ первой группы  вл ютс  третьим входом блока, вторые входы элементов ИЛИ первой группы  вл ютс  вторым входом блока, первые входы элементов И группы  вл ютс  четвертым входом блока, вторые входы элементов И группы  вл ютс  первым входом блока, выходы элементов ИЛИ первой группы и элементов И группы соединены соответственно с первьми и вторыми входами элементов ИЛИ второй группы, выходы которых соединены с счетными входами соответствующих счетчиков группы.

   &

   ,п

   r/f

   Pui.i

   %

   55.