SU1753469A1 - Устройство дл сортировки чисел - Google Patents

Abstract

Изобретениёгетноситс  к автоматике и вычислительной технике и может быть ис/5 Я Пг1 пользовано дл  сортировки массивов двоичных чисел. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействии  при сортировке по убыванию. Устройство дл  сортировки чисел содержит выходной регистр 6, регистр 7 сдвига, элементы 8, 9 задержки, элементы И 10, ИЛИ 11, НЕ 12, К-1  чеек 1 анализа - где К - число чисел в массиве. Кажда   чейка анализа содержит регистр 2, элемент И 3, блок 4 сравнени  и коммутатор 5. Быстродействие устройства повышаетс  за счет возможности ввода нового массива до окончани  сортировки предыдущего массива . 1 ил. 21213 ,7,, Ё vj ел CJ 4 О Ю

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при сортировке массивов двоичных чисел.

Известно устройство дл  сортировки чисел, содержащее К  чеек анализа, кажда  из которых содержит приемный регистр, блок сравнени , коммутатор и регистр результата , тактовые входы всех  чеек анализа объединены, выход регистра результата предыдущей  чейки анализа соединен с входом коммутатора последующей  чейки анализа:

Недостатками этого устройства  вл ютс  низкое быстродействие, узка  область применени  и высока  „ложность конструкции .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  сортировки чиселр содержащее К  чеек анализа, где К- количество чисел в массиве, кажда   чейка анализа содержит приемный регистр, блок сравнени , регистр результа- та и коммутатор, выход коммутатора предыдущей  чейки анализа соединен с входом приемного регистра последующей  чейки анализа, тактовый вход устройства соединен с синхровходами всех приемных регистров  чеек анализа.

Недостатком известного устройства  вл етс  узка  область применени , так как оно не позвол ет осуществл ть сортировку чисел последующего массива до полного вывода чисел предыдущего массива, а также затрачивает на сортировку большое число тактов - по два такта на каждое число массива (с учетом требуемого вывода чисел предыдущего массива до ввода и сортировки чисел последующего массива).

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства за счет обеспечени  сортировки следующего массива чисел до окончани  вывода предыдущего массива.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  сортировки чисел, содержащее К-1  чеек анализа, где К - количество чисел в массиве, кажда   чейка анализа содержит регистр, блок сравнени  и коммутатор , причем информационный вход устройства соединен с информационным входом регистра первой  чейки анализа, выход регистра каждой  чейки анализа соединен с первыми информационными входами блока сравнени  и коммутатора одноименной  чейки анализа, выход коммутатора 1-й  чейки анализа, i 1,К-2. соединен с информационным входом регистра (I + 1}-й  чейки анализа, введены выходной регистр, регистр сдвига, два элемента задержки , элемент НЕ, элемент И и элемент ИЛИ, а в каждую  чейку анализа - элемент И, причем тактовый вход устройства соединен с синхровходом регистра сдвига и через

первый элемент задержки с синхровходами регистров всех  чеек анализа, кроме первой , и с синхровходом выходного регистра, вход начала массива соединен с входом сброса регистра сдвига и через второй эле0 мент задержки с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом регистра первой  чейки анализа, выход блока сравнени  первой  чейки анализа через элемент НЕ соединен с первым входом

5 элемента И, к второму входу которого подключен выход первого элемента задержки, выход элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, информационный вход устройства соединен с вторыми информаци0 онными входами блоков сравнени  и коммутаторов всех  чеек анализа, выход коммутатора (К-1)-й  чейки анализа соединен с информационным входом выходного регистра, выход которого  вл етс  выходом

5 устройства, информационный вход регистра сдвига подключен к положительной шине устройства, выходы (К-1)-разр дного регистра сдвига соединены с первыми входами элементов И одноименных  чеек анализа,

0 (К-1)-й выход регистра сдвига  вл етс  выходом окончани  сортировки массива устройства , в каждой  чейке анализа выход блока сравнени  соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к управ5 л ющему входу коммутатора одноименной  чейки анализа.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  сортировки чисел. Устройство дл  сортировки чисел содер0 жит  чейки 11-1к, анализа j кажда  из которых содержит регистр 2, элемент И 3, блок 4 сравнени  и коммутатор 5, а также выходной регистр б, регистр 7 сдвига на К-1 выходов , первый 8 и второй 9 элементы

5 задержки, элемент И 10, элемент ИЛИ 11 и элемент НЕ 12, информационный вход 13, вход 14 начала массива, тактовый вход 15, информационный вход 16 регистра сдвига, выходы 171-17к-1 регистра сдвига, инфор0 мационный выход 18.

Устройство работает следующим образом .

Массивы сортируемых чисел состо т из К чисел каждый, которые поступают на вход

5 13 устройства последовательно, одно за другим, в произвольном пор дке. Каждое число сопровождаетс  импульсом на тактовом входе 15 устройства. Первое число каждого массива сопровождаетс  также сигналом логической Г на входе 14 начала

массива устройства. Исходное состо ние всех блоков устройства произвольное. Блоки 4 сравнени  формируют единичный сигнал на выходах в том случае, когда код числа, содержащийс  в регистре одноименной  чейки анализа, меньше кода числа, поступающего на вход 13 устройства. Коммутатор 5 любой  чейки анализа при наличии на его управл ющем выходе положительного сигнала коммутирует на выход сигнал с входа 13 устройства; при нулевом управл ющем сигнале - сигнал с регистра 2 одноименной  чейки анализа.

При поступлении первого числа массива сигнал начала массива, поступа  на вход сброса регистра 7, удерживает его в течение первого такта работы устройства в нулевом состо нии, вследствие чего на все элементы И 3 по входам 17 поступают нулевые сигналы , и коммутаторы 5 коммутируют на выходы коды одноименных регистров 2. Таким образом обеспечиваетс  последовательный сдвиг рассортированных чисел предыдущего массива (в случае их наличи ). Сдвиг осуществл етс  импульсом, сформированным по тактовому и задержанным на элементе 8 задержки. Максимальное число из регистра 2(К-1)-й  чейки анализа (при наличии результата по предыдущему массиву) записываетс  в выходной регистр, по тактам производитс  вывод рассортированных чисел предыдущего массива через выходной регистр.

Сигнал начала массива поступает также через второй элемент 9 задержки и элемент ИЛИ 11 на синхровход регистра 2 первой  чейки анализа и в него записываетс  первое число данного массива (независимо от величины этого числа). Так как все элементы И закрыты, первое число не может записатьс  больше ни в один из регистров 2.

Во втором такте работы устройства на вход 13 поступает второе число массива/ При этом (во всех последующих тактах ввода данного массива) сигнал на входе 14 отсутствует , тактовым импульсом в регистр 7 сдвига по информационному входу (подклю ченному посто нно к положительной шине питани  устройства) в первый разр д регистра 7 записываетс  единица, открыва  элемент И 3i. Работа устройства во втором и последующих тактах работы определ етс  взаимным расположением и величинами чисел массива.

Пусть второе число массива больше первого. При этом с выхода блока 41 сравнени  формируетс  положительный сигнал, который, проход  через открытый элемент И 3i, обеспечивает формирование на выходе коммутатора 51 сигнала с выходов 13

устройства. По задержанному тактовому импульсу, поступающему на регистры 2 и 6 в данном случае сигнал на синхровход регистра 2i не поступает), все числа предыдущего массива вновь сдвигаютс  по последовательной цепочке регистров 2, в которых они наход тс , а в регистр 2а записываетс  число - второе число массива, Первое число при этом остаетс  в регистре 2i.

0 Пусть третье число больше первого, по меньше второго. В третьем такте работы устройства открыты элементы И 3i и 32 (по единичным значени м сигналов на выходах 17i и регистра 7), Из соотношени  чисел

5 следует, что срабатывает элемент И 3i, a элемент 32 не срабатывает. Следовательно, второе число записываетс  в регистр 2з. третье - в регистр 22, а первое число вновь остаетс  в регистре 2i. Функционирование

0 устройства при вводе остальных чисел массива аналогично. По мере ввода чисел массива регистр 7 заполн етс  единицами, обеспечива  со ртировку заданного количества чисел, введенного в данном массиве в

5 устройство.

В том случае, когда вводимое число меньше минимального (на текущий момент)1 числа, содержащегос  в регистре 21, блок 4г:% г сравнени  не формирует единичного сигна-

0 ла, что вызывает по вление единичного сигнала на выходе элемента НЕ 12, который по тактовому импульсу проходит через элементы И 10, ИЛИ 11 на синхровход регистра 2i. обеспечива  запись данного числа (наи5 меньшего) в регистр 21. При этом остальные числа массива продвигаютс  по цепочке регистров 2.

В К-м такте единица достигает старшего разр да регистра 7, фиксиру  окончание

0 сортировки данного массива; в этом такте в устройство вводитс  последнее число и заканчиваетс  сортировка. В следующем такте в устройство может поступить первое число следующего массива, и посредством

5 обнулени  регистра 7 числа данного массива защищены от участи  в сортировке совместно с числами последующего массива. В К-м такте старшее (наибольшее по величине ) число данного массива записываетс  в

0 регистр 6, через который рассортированные числа в дальнейшем последовательно вывод тс  на выход устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть сортировку мас5 сивов без ожидани  полного вывода всех чисел предыдущего массива до начала ввода чисел следующего, при этом на каждое число дл  его Сортировки затрачиваетс  лишь один такт работы устройства, в то врем  как известные устройства требуют либо

не менее двух тактов на каждое число массива , либо не позвол ют вводить и сортировать числа последующего массива до полного вывода рассортированных чисел предыдущего массива. Указанные свойства предлагаемого устройства позвол ют расширить область его применени , включа  в нее системы с непрерывным следованием массивов сортируемых чисел и высокими требовани ми по оперативности сортиров- ки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  сортировки чисел, содержащее элемент И, элемент НЕ, выходной регистр и К-1 узлов сравнени , где К - количество чисел сортируемого массива, причем каждый узел сравнени  содержит схему сравнени ,-коммутатор, элемент И и регистр, выходы разр дов которого соединены с информационными входами первой группы схемы сравнени  и коммутатора, выход схемы сравнени  соединен с первым входом элемента И, выходы коммутатора 1-го узла сравнени , где 1 1, К-2, соединены с информационными входами регистра (I + 1)-го узла сравнени , информационные входы второй группы схем сравнени  и коммутаторов всех узлов сравнени  объединены и соединены с соответствующими входами регистра первого узла сравнени , выходы коммутатора (К-1)-го узла сравнени  соединены с информационными входами выходного регистра, выходы которого  вл ютс  информационными выходами устройства, выход элемента НЕ соединен с первым входом элемента И, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  при сортировке чисел по убыванию, в него введены регистр сдвига, элемент ИЛИ и два элемента задержки, причем вход тактовых импульсов устройства соединен с синхров- ходом регистра сдвига и через первый элемент задержки с вторым входом элемента И, а также с входами управлени  записью выходного регистра и регистров всех узлов сравнени , кроме первого, вход начала массива устройства соединен с входом сброса регистра сдвига и через второй элемент задержки с первым входом элемента ИЛИ, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу элемента И и входу управлени  записью регистра первого узла сравнени , выход схемы сравнени  первого узла сравнени  соединен с входом элемента НЕ, информационные входы устройства соединены с информационными входами регистра первого узла сравнени , выходы регистра сдвига соединены с вторыми входами элементов И одноименных узлов сравнени , информационный вход регистра сдвига соединен с входом логической единицы устройства, в каждом узле сравнени  выход элемента И соединен с управл ющим входом коммутатора.