SU526888A1

SU526888A1 - Device for sorting binary numbers

Info

Publication number: SU526888A1
Application number: SU2029015A
Authority: SU
Inventors: Игорь Михайлович Благовещенский; Николай Павлович Куровский; Виктор Викторович Крючков; Сергей Андреевич Соколов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4097
Priority date: 1974-06-03
Filing date: 1974-06-03
Publication date: 1976-08-30

Description

1one

ИзОбретение отаооитс IK области вычислительной техники и предиазначено дл сорти|ров:ки Массива двоич ых чисел в пор дке убывани или возрастани их величины.The Determination of the IK of the field of computer technology and is meant for sorting: an Array of binary numbers in order of decreasing or increasing their value.

Известно устройство СС рТИ рОВКИ ДВОИЧ.ЦЫХ The device is known SS RT RTI TRAINING BATH.

чисел, iROTOpoe может быть использовано дл решени указаиной задачи. Устройство работает ПО прииЦИ:пу упор доченной выборки с Использованием свойств ассоциативеой пам ти . Дл потока и выделени оч ередного сортируемого приз аКа необходимо выполнить большое число элементарных логи чеоких операций .numbers, iROTOpoe can be used to solve the problem. The device operates according to the following criteria: ordered by sampling using the properties of the associative memory. For the flow and selection of the next sorted prize aka, a large number of elementary logs of checo operations must be performed.

В Д1руг01М устройстве :каждое число «з заданного множества увеличиваетс до тех пор, пока одно из них не достигнет зар:анее заданной величины. Логика обнаружени , св занна с этИМ числом, В:ключаетс и указывает как и а адрес числа во 1множестве, так и на само экстремальное число. Это устройство содержит п каналов счетчиков, соединенных по входу с источником чисел, а по выходу с детекторами фиксированного числа и через логическую схему- со счетчиком адреса экстремального числа и счетчиком кодов.In the D1gr01M device: each number "s of a given set increases until one of them reaches a charge: less than a given value. The detection logic associated with the ETIM number, B: is turned on and indicates both the address of the number in the first set and the extreme number itself. This device contains n channels of counters connected by input to a source of numbers, and by output to detectors of a fixed number and through a logic circuit with an address counter of an extremal number and a counter of codes.

Прототипом изобретени вл етс устройство дл сортировки информации. Это уст1ройство содержит мат1рицу чеек, кажда из которых содержит элементы «И и «ИЛИ, причем первый вход элемента «И соединен с The prototype of the invention is a device for sorting information. This device contains a matrix of cells, each of which contains the elements “AND and“ OR, with the first input of the element “AND connected to

первым входом чейки, а выход - с первым входом элемента «ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом чейки и со вторым входом последующе данной строки, третьи входы чеек соединены с шиной съема соответствующего разр да, котора подключена к цервым входацм элементов «И съема чисел, ко вторым входам которых подключена тактова шина.the first input of the cell, and the output - to the first input of the “OR” element, the output of which is connected to the first output of the cell and to the second input of the next given line, the third inputs of the cells are connected to the pick-up bar of the corresponding bit, which is connected to the digital inputs of the “And pick up numbers , to the second inputs of which the clock bus is connected.

Недостатком данного устройства вл етс значительное врем задерж1ки вывода экстремального числа, особенно цри наличии в .массиве нескольких одинаковых максимальных чисел.The disadvantage of this device is a considerable delay time for outputting an extreme number, especially when there are several identical maximal numbers in the array.

Целью изобретени вл етс увеличение быстродействи устройства.The aim of the invention is to increase the speed of the device.

Дл достижени , этой цели кажда чейка содержит элемент запрета, сигнальный вход которого соединен с четвертым входо1М чейки, а выход - со вторым выходом чейки, второй вход элемента «И соединен с третьим входом чейки, а второй вход элемента «ИЛИ - с управл ющим входо м элемента запрета и с вторым входом чейки, кроме того, устройство дополнительно содержит элемент задержки и в каждой строке - элемент «НЕ, элемент запрета , элемент «ИЛИ и триггер, в (каждом столбце - многовходовой элемент «ИЛИ, причем второй выход каждой чейки 1каждого столбца соединен с соответствующим входомTo achieve this goal, each cell contains a prohibition element, the signal input of which is connected to the fourth input of the first cell, and the output to the second output of the cell, the second input of the AND element connected to the third input of the cell, and the second input of the OR element m of the prohibition element and with the second input of the cell, in addition, the device additionally contains a delay element and in each row - the element “NOT, an element of the ban, the element“ OR and a trigger, in (each column - the multi-input element “OR, and the second output of each cell 1 each pillar The ca is connected to the corresponding input.

iMHOroBXOAOBoro элемента «ИЛИ, выход которо го Соединен с шшюй съема соответсгвующего р.азр да, второй вход первой чейки Каждой строки соеди-нен с единичным выходо-м триггера той же строки, а первый выход последней чейки каждой строчки через «НЕ ооедИИе с первым сигнальным входом элемента запрета и первым входом элемента «ИЛИ той же строки, выход элемента «ИЛИ каждой строки соединен со вторы:м входом эле;мента «ИЛИ и уп ра:вл ющим входом элемента запрета последуюш,ей строки, вторые сигнальные входы элементов занрета каждой строки соединены ic выходоМ злел1е«та задержки, ко входу которого подключена тактова шина, а выход элемента запрета каждой строки подключен к единичному входу триггера той же строки.iMHOroBXOAOBoro of the element “OR, the output of which is connected to the stitching of the corresponding RRD, the second input of the first cell” the signal input of the prohibition element and the first input of the element "OR of the same line, the output of the element" OR of each line is connected to the second: the input of the element; OR "and control: the input of the prohibition element is the next, its line, the second signal inputs of the elements each row is connected i c output delay, that delay, to the input of which the clock bus is connected, and the output of the prohibition element of each row is connected to the single trigger input of the same row.

На чертеже нредставлеиа схема устройства.The drawing is a diagram of the device.

Она содержит чейки, образующие матрицу 1, элементы «НЕ 2, элементы запрета 3, элементы «ИЛИ 4, триггеры 5, элементы задержки 6, мнОГовходовые элемепты «ИЛИ 7, элементы «И съема чисел 8. Кроме того, кажда чейка содержит элемент «И 9, элемент запрета 10, элемент «ИЛИ 11.It contains cells that form the matrix 1, the elements “NOT 2, the elements of the prohibition 3, the elements“ OR 4, the triggers 5, the delay elements 6, the many input elements “OR 7, the elements“ And the number is removed 8. In addition, each cell contains the element “ And 9, the element of prohibition 10, the element "OR 11.

С блока впешней пам ти иа устройство сортировки поступают п,т |ра3р дных двоичных чисел а-т ...ai,em 0,,,-i...ei...,rtm «m-1 tti CO старшим разр дом слева, представленных в пр MOiM и инверсном коде. Шипы пр мых кодов всех чисел поразр дно через элементы запрета 10 соединены со входами п-входовых э;1еМентов «ИЛИ 4, выходы которых поразр дно соединены с первыми входами элементов «И 9, вторые входы которых подключены к шинам тех же разр дов инверсных кодов. Дл каждого числа выходы элементов «И 9 поразр дно соедип ютс с одним из входов элементов «ИЛИ И, выходы которых подключаютс ,к управл юш,И|М входа;м элементов запрета 10 и вторым входОМ элементов «ИЛИ И следующего ;младшего разр да. Выход элемента «ИЛИ 11 старшего разр да подключаетс также К управл ющему входу .схемы запрета 10 того же разр да.From the block of the latest memory, the sorting device enters n, m | ra3dnyh binary numbers a-t ... ai, em 0 ,,, -i ... ei ..., rtm "m-1 tti CO high-order on the left, presented in the MOiM and inverse code. The spikes of direct codes of all numbers bitwise through the elements of the prohibition 10 are connected to the inputs of p-input e; 1Ementov "OR 4, the outputs of which are bitwise connected to the first inputs of the elements" And 9, the second inputs of which are connected to the buses of the same bits of inverse codes . For each number, the outputs of the AND 9 bits are connected to one of the inputs of the OR elements whose outputs are connected to the control, the AND | M input, the prohibition elements 10, and the second input of the OR AND the next; least significant . The output of the element OR 11 high-order bit is also connected to the control input of the inhibit circuit 10 of the same bit.

Выход схемы «ИЛИ И младшего разр да каждого чисЛа кроме первого а и последнего п через элемент «НЕ 2 подключен к первОму сигнально1му входу элемента запрета 3 и к первому входу элемента «ИЛИ 4, выход которого подключен к управл ющему вхо1ду элемента запрета 3 и второму входу элемента «ИЛИ 4 числа с большим номером. Выход элемента «ИЛИ И первого числа подключен через элемент «НЕ 2 к первому сигнальн0му входу элемента запрета 3 первого числа и к )правл ющему входу элемента, запрета 3 и второму входу «ИЛИ 4 второго числа, а выход элемента «ИЛИ 11 последнего числа через элемент «НЕ 2 соедин етс с сигнальным входом элемента, запрета 3 этого же числа.The output of the circuit “OR AND the least significant bit of each number except the first and the last n is through the element“ NOT 2 connected to the first signal input of the prohibition element 3 and to the first input of the element “OR 4, the output of which is connected to the control input of the prohibition element 3 and the second the input element "OR 4 numbers with a large number. The output of the element “OR AND the first number is connected through the element“ NOT 2 to the first signal input of the element of prohibition 3 of the first number and k) to the governing input of the element, prohibition 3 and the second input “OR 4 of the second number, and the output of the element“ OR 11 of the last number through the element "NOT 2 is connected to the signal input of the element, prohibiting 3 of the same number.

Выходы элемептов запрета 3 соединены с единичными входа ми триггеров 5, единичпые выходы Которых соединены со вторыми входами элементов «ИЛИ И старшего разр да соответствующих чисел, а вторые сигнальные входы элементов запрета 3 через элемент задержки 6 соединены с та.ктовой шиной с которой Соедин ютс также первые входы эле .ментов «И 8 съема чисел, вторые входы которых соединены с выходами .многоеходовых элементов «ИЛИ 7.The outputs of the inhibit elements 3 are connected to the single inputs of the flip-flops 5, the single outputs of which are connected to the second inputs of the OR and most significant bits of the corresponding numbers, and the second signal inputs of the inhibit elements 3 are connected to the delay bus 6 also the first entrances of the elemente "And 8 the removal of numbers, the second inputs of which are connected to the exits of multi-approach elements" OR 7.

Работает устройство следующим образо м.The device works as follows.

В каждом TaiKTe из массива двоичных числе выдел етс экстремальное, иапример маКсимальное , число, которое поступает па элементы «И 8 съема чисел через них передаетс во внешнюю буферную пам ть. ПослеIn each TaiKTe, from the array of binary numbers, an extreme, and, for example, maximal, number is allocated that goes to the elements of an AND 8 number removal through them is transferred to an external buffer memory. After

съема .максимального числа указанны.м способом оно исключаетс из рассматриваемого массива п, а среди оставшихс (п-1) чисел произво.дитс выбор очередного максимального числа и пер.едача его в .следующий такт вremoving the maximum number indicated by the method, it is excluded from the array n under consideration, and among the remaining (n-1) numbers it is necessary to select the next maximum number and transfer it to the next clock step

буфер.ную нам ть. Таким образом производитс .передача всех чисел во внешнее устройство в пор дке убы.вани илИ возрастани их значений .to us. In this way, all numbers are transferred to the external device in the order of loss or inhibition or increase in their values.

Рассмотрим раздельно пропесс выделени Consider separately the process selection.

максимального числа из массива чисел и НрОЦесс формировани убывающей последовательнОСти этих чисел.the maximum number from the array of numbers and the npocess of forming a decreasing sequence of these numbers.

При по влени.и на шинах кодов исследуемых чисел выполн етс , пачииа со старШегоWith the occurrence and on the tires of the codes of the investigated numbers is performed, the patch from the old

разр да, их последовательный поразр дный анализ. В случае неравенства в анализируемых разр дах, т. е. если в данном разр де всех .чисел имеетс .как «О, так и «1, происходит исключение из процесса а.нализа всехdischarge, their sequential bitwise analysis. In case of inequality in the analyzed bits, i.e., if there are all numbers in this category, like "O and" 1, there is an exception to the process of analyzing all

более 1мл.адших разр дов тех чисел, у которых в данном разр .де имеетс «О. Это исключение пр.оизводитс путем по.дачи «1 на управл ющие входы элементОВ запрета 10, соответствующих разр дов.more than 1 mln. of the digits of those numbers which have this O. This exception is made by submitting 1 to the control inputs of prohibition elements 10 of the corresponding bits.

Пусть значение старших .разр дов всех чисел равны «О. В этом случа.е на выходе элемента «ИЛИ И первого разр да и соответственно на BTO.pOiM вхо.де элем.ентов «И 9 и их выводах будет присутствовать «О, что обеспечива .ет прохождение пр .мых кодов во втором разр де .всех чисел на входы соответствующего .многовходового элемента «ИЛИ 7.Let the value of the highest digits of all numbers be equal to "O. In this case, the output of the element “OR AND the first digit and, respectively, on the BTO.pOiM input of the elements of the items“ AND 9 and their conclusions will be present “Oh, which ensures the passage of the other codes in the second section .all numbers to the inputs of the corresponding input element “OR 7.

В случае, если значени старших разр дов всех чисел равны «1, то состо ние устройства аналогично вышеони1санно1му, так как на нервом входе элементов «И 9, подключенных к шинам инверсного кода, будет «О.If the values of the most significant bits of all numbers are equal to "1, then the state of the device is similar to above 1), since the nerve input of the elements" I 9 "connected to the buses of the inverse code will be" O.

Если в старшем разр де чисел имеетс неравенство , то произойдет совпадение «1 наIf there is an inequality in the higher order of numbers, then a "1 on

входах элементов «И 9; подключенных к шинам инверсного кода чисел, у которых в старшем разр де имеетс «О, и ща выходе этих схем .по витс «1. Это приведет к по влению «1 на выходах элементов «ИЛИ 11 н на управл ющих входах элементов занрета 10 относ щихс к числам, имеющим в старшем разр де «О. В результате эти числа исключаютс из дальнейшего анализа, так как запрещаетс прохождение значений пр мых кодовthe inputs of the elements "And 9; the numbers connected to the inverse code buses, which have the “O” in the higher order and the output of these circuits. According to the “1. This will result in the appearance of "1 at the outputs of the elements" OR 11 n. At the control inputs of the elements, 10 related to the numbers having the highest order "O." As a result, these numbers are excluded from further analysis, since the passage of the values of the direct codes is prohibited.

на эле.мент «ИЛИ 7 всех последующих мла.дших разр дов. Оставшиес числа а1нализи,руютс во втором Разр де и т. д. Помеле окОНчани сра внени в Мла.дшсм (первом) раЗ:р де, «а выходе элементов «ИЛИ 11 этого разр да будет присутствовать «О только в том случае , если 1на выходах всех элементов «И 9 того же числа, к которому относитс данный элемент «ИЛИ 11, будет также «О. Это возможно только iB TOiM случае, если ни в одHOIM разр де этого числа «е был сформирован сигнал запрета в более младшие разр ды, т. е. если это число -максимально.on the element "OR 7 of all subsequent small discharges. The remaining numbers of the analysis, are ruled in the second section, and so on. Pomelo ended the situation in Mla.dshsm (first) time: p de, "and the output of the elements" OR 11 of this category will be present "O only if 1 On the outputs of all the elements "AND 9 of the same number, to which the given element belongs" OR 11, will also be "O. This is possible only in iB TOiM if no single digit of this number “e generated a prohibit signal to lower bits, i.e., if this number is maximal.

Таким образом, по окончании поразр дного анализа «а выходах 1м«оговходовых элементов «ИЛИ 7 формируетс код максим-ального числа, а «а выходах элементов «ИЛИ 11 младшего разр да всех чисел - инверсный позиционный код номера чи1сла значение а оторого ма1кси ма-льно.Thus, at the end of the bit analysis “on outputs 1m” of input elements “OR 7, the maximum number code is generated, and“ and outputs “OR 11 least significant numbers of all numbers - inverse position code of the number value flax

С выходов |МНОГО-входовых элементов «ИЛИ 7 код максимального числа поступает на первые входы элементов «И 8, съема чисел, на другие Объединенные входы которых поступает тактовый импульс, в момент по влени которого производитс съем жода н передача его на выход устройства:.From the outputs | MULTIPLE-INPUT elements “OR 7” the code of the maximum number goes to the first inputs of the elements “AND 8, pick up numbers, the other combined inputs of which receive a clock pulse, at the moment of its occurrence it is picked up and transmitted to the device output :.

Тактовый импульс, задержанный на врем своей длительности на элементе задержки 6 постунает на все элементы запрета 3, соединенные но первым сигнальнЫМ входа с инвертированными на элемента-х «НЕ 2 выходами нознционното кода номера числа. При совпадении задержанного тактового импульса с оитналОМ тех шин позиционного кода, которые соответствуют максимальным дл рассматриваемого мо мента числам, на выходе первого по пор дку элемента 3 возникает импульс . Последний перебрасывает соответствующий триггер 5, выходной сигнал которого через элементы «ИЛИ 11 исключает из дальнейшего анализа данное число, запреша его прохождение через элементы запрета 10.The clock pulse delayed for the duration of its duration on the delay element 6 implies on all elements of prohibition 3, but connected by the first signal input with inverted on the element-x "NOT 2 outputs, the code of the number number is inverted. If the delayed clock pulse coincides with the return of those buses of the position code that correspond to the maximum numbers for the moment in question, a pulse is generated at the output of the first order element 3. The latter throws the corresponding trigger 5, the output of which through the elements “OR 11 excludes from the further analysis the given number, prohibiting its passage through the elements of the prohibition 10.

Дл возм1ожности считывани Всех одинаковых чисел сигнал с шины позиционного кода neipBOFo Макси1мального чи1сла поступает на управл ющие вхОДЬ элементов запрета 3 всех последующих чисел (дл второго непосредственно , а дл 0|Стальных через элементы «ИЛИ 4), запреща прохождени сигналов через элементы запрета 3 на входы триггеров 5.For the possibility of reading All identical numbers, the signal from the bus of the neipBOFo positional code of the maximum number goes to the control input of the prohibition elements 3 of all subsequent numbers (for the second directly, and for 0 | Steel through the elements "OR 4), prohibiting the passage of signals through the elements of the prohibition 3 trigger inputs 5.

Таким образом нри наличии нескольких одинаковых чисел они последовательно опрашиваютс и Передаютс во внбшн:юю буферную нам ть. После съема всех чисел одного значени происходит выбор описанны1М выше способом следующего наибольшего числа и по следующей его съем очер-едным тактовым импульсом. После съема всех чисел триггеры 5 восстанавливаютс в исходное со сто ние подачей на них импульса сброса.Thus, if there are several identical numbers, they are sequentially queried and transmitted to the internal: buffer. After the removal of all the numbers of the same value, the selection described 1M above is performed by the method of the next highest number and, by its next removal, with an ocher clock. After the removal of all numbers, the triggers 5 are restored to their original state by applying a reset pulse to them.

Если требуетс передать в буферную пам ть возрастающую последовательность чисел, то устройство должно обеспечить выделение минимального чИСла из имеющегос 1массиваIf it is required to transfer an increasing sequence of numbers to the buffer memory, the device must ensure the selection of the minimum number from the existing array

чисел. ДТЯ этого необходимо дл каждого числа помен ть поразр дно одна с другой точки подключени шли пр мого и inniCipciioro кодов. Тогда в каждый МОМсЯТ времени наnumbers For this, it is necessary for each number to change one by one from the other connection points that go direct and inniCipciioro codes. Then at each MOMSYAT time

выходах многовходовых элемеитов «ИЛИ 7outputs of multi-input elements “OR 7

будет присутствовать минимальное число изthere will be a minimum number of

имеющегос массива, чисел, представлеНное вavailable array of numbers represented by

инверсном коде.inverse code.

Предлагаемое устройство характеризуетс The proposed device is characterized by

большим быстродействием по сравнению с известными , которое определ етс только задержками на элементах схемы. Кроме того, стройство позвол ет без потерь информации сортировать произвольные масси:вы, включающие , нанрИМер, р д одинаковых чисел.greater speed than the known ones, which is determined only by the delays on the circuit elements. In addition, the device allows to sort arbitrary arrays without loss of information: you, including, nanometer, a number of identical numbers.

Фор м у л а изо ю р е г е н н Form m u l ao iso

Устройство дл сортировки двоичных чисел, содержащее матрицу чеек, -кажда из которых содержит элементы «И и «ИЛИ причем первый вход элемента «И соединен сA device for sorting binary numbers, containing a matrix of cells, each of which contains the elements “AND and“ OR, and the first input of the element “AND is connected to

первым входом чейки, а выход - с первым входом элемента «ИЛИ, выход Которого соедин-ен с первым выходом чейки « со вто-рым входом последующей чейки данной строки, третьи входы чеек соединены с шиной съемаthe first input of the cell, and the output with the first input of the element “OR, the output of which is connected to the first output of the cell“ with the second input of the next cell of the given line, the third inputs of the cells are connected to the removal bus

соответствующего разр да, котора подключена К первым входам элементов «IT съема чисел, :ко вторым входа1М которых подключена тактова шина, отличающеес тем, что, с целью увеличени быстродействи , кажда To the first inputs of the elements of the IT number retrieval,: to the second inputs 1M of which is connected a clock bus, characterized in that, in order to increase speed, each

чейка содержит элемент запрета, сигнальный вход которого соединен с четвертым входо1М чейки, а выход - со вторым выходом чейки, второй вход элемента «И соединен с третьим входо:М чейки, а второй вход элементаthe cell contains a prohibition element, the signal input of which is connected to the fourth entrance of the 1M cell, and the output to the second output of the cell, the second input of the element “I connected to the third input: M cell, and the second input of the element

«ИЛР1 - с управл ющим входом элемента запрета и с вторым входом чейки, кроме того , стройство дополнительно содержит элемент задержки и в каждой строке - элемент «ИЕ, элемент запрета, элемент «ИЛИ и"ILR1 - with the control input of the prohibition element and with the second input of the cell, in addition, the device additionally contains a delay element and in each line - the element" IE, the prohibition element, the element "OR and

триггер, в Каждом столбце-Многовходовой элемент «ИЛИ, причем второй выход каждой чейки каждого столбца соединен с соответствующим входом многовходового эле-мента «ИЛИ, выход которого соединен с шинойtrigger, in each column is a multi-input element "OR, and the second output of each cell of each column is connected to the corresponding input of the multi-input element" OR, the output of which is connected to the bus

съема соответствующего разр да, второй вход первой чейки -каждой строки соедиНен -с единичным выходом триггера той же строки, а первый выход последней чейки каждой стро-кп через элемент «ИЕ соединен с первымremoving the corresponding bit, the second input of the first cell — each line is connected — with a single output of the trigger of the same line, and the first output of the last cell of each row-kp through the element “IE connected to the first

сигнальным входом элемента запрета и первым входом элемепта «ИЛИ той же строки, выход элемента «ИЛИ калудой строки соединен со вторым входом элемента «ИЛИ и vnравл ющим входом элемента запрета- последую-пд ,ей строки, вторые сигнальные входы эле .ментов запрета а-саждой строки 1соединепы с выходом элемента задержки, ко вход} кото-рого подключена тактова шина, а выход эле-мента заирета каждой Строки подключ-ен кthe signal input of the prohibition element and the first input of the element OR of the same line, the output of the element OR by a string of lines is connected to the second input of the element OR and the parent input of the prohibition element - the next signal input of the prohibition elements a- each line of the line is connected with the output of the delay element, to the input} of which the clock bus is connected, and the output of the element is wired up to each line connected to

единичному триггера той же строки.a single trigger of the same line.

1 -J-j-i f-1 1 -J-j-i f-1

ff.r.ll Ш/ff.r.ll w /

I -НI -N

Ч Mu u лH mu u l

.Да L....Yes L ...

10;ten;

Jh-tJh-t