SU641443A1 - Устройство дл сравнени -разр дных чисел - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при реализации технических средств цифровых устройств сортировки массивов чисел и в ассоциативных процессорах.Известно устройство дл  сравнени  m,nразр дных чисел, представленных в виде параллельных кодов, содержащее элементы №, ИЛИ, НЕ, предназначенное дл  определени  большего, меньшего из сравниваемых чисел или фиксации нх равенства (1J.

Известное устройство содержит схемы сравнени  одноименных разр дов и инверторы , кажда  схема сравнени  содержнт логические  чейки по числу сравниваема кодов, многовходовой элемент И и иивер .тор;  чейка схемы сравнени  старших разр дов содержит элемент И, первый вход н выход которого  вл ютс  соответственно первым. входом li первым выходом  чейки, а второй вход  вл етс  входом устройства и соединен с соответствующим входом многовходового элемента И, выход которого соединен со входом инвертора, выход которого соединен с первыми входами всех  чеек данной схемы сравнени ; в остальных схемах сравнени   чейка содержит тгервый и второй элементы ИЛИ и элемент И, второй вход которого,  вл етс  входом устройства н соединен со вторым входом второго инвертора , выход которого соединен со входом инвертора, первый вход элемента И  влйетс  первым входом  чейки, а выход соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом  чейки, а выход соединен с

первым выходом  чейка, выход инвертора в 1 аждой схеме сравнени  соединен с первыми входами  чеек данной схемы сравнени ,  чейки, относ щиес  к одному сравниваемому коду соединены так, что первый выход каждой  чейки предыдуи1его разр да , начина  с  чейки старшего разр да,подключен ко второму входу  чейки последую щего разр да, первый выход  чейки младшего разр да подключен ко входу соответствующего инвертора, выход которого  вл етс  выходом устройства.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в нем отсутствует возможность одновременного сравнени  кодов числа с одним заданным кодом, что ограничивает функциональпые йозможности и область применени  устройства, а также сложна структура логической  чейки. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  сравнени  m п-разр лных чисел, содержащее п поразр дных узлов анализа , каждый из которых состоит из элементов И, НЕ и m  чеек сравнени , элементы И. НЕ 2., Недостатком -этого устройства  вл етс  то, что в нем отсутствует возмои ность одновременного сравнени  кодов чисе. с одним заданным кодорл, что ограничивает функцнональиые возможности устройства и область его применени . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных Г5Озможностей устройства путем обеспечени  одновременного сравнени  всех кодов чй.сел с одним заданным чисПоетавленна55 цель достигаетс  тем, что в устройстве первый вход каждой i-й  чейки сравнении j-ro поразр дного узла анализа, где i I, 2,...jra, j 1, 2,..., {si-i) соединен с входной ШИНОЙ j-ao разр да 1-го сравниваемого числа, первый выход каждой j-й  чейки сравнени  J-ro поразр дного узла анализа подключен к одному нз входов первого элемента И, выход которого через элемент НЕ соединен со входом второго элеьзё .чта И, выход которого подключен ко-вторым входам всех  чеек сравнени  J-ro поразр дного узла анализа, одни нз входов первого и второго элементов И соединен с управл ющими входами поразр дн,ы; узлов анализа, второй и третий выходы каждой 1-й  чейки сравнени  каждого i-ro поразр дного узла анализа, кроме первого, подключены соотБетственно к третьему и четвертому входам i-й  че{1ки сравнени  (j--|)-го поразр дного узла ана., первый вход каждой -й  чейки сравнени  л-го поразр д юго узла анализа и одни кз входов первого а.гземснта И соединены с входной шиной п-го разр да i-ro числа, а выход первого элемента И чер&з элемент НЕ подключен .к одному нз входов второго элемента И, выход которого соединен со вторыми выходами всех  чеек сравнени  п-го поразр дного узла анализа, одни из входов первого и второго элементов И подключеггы к управл ющим входам п-го поразр дного узла анализа, первый и второй выходы каждой из  чеек сравнени  первого поразр дкого узла анализа соединены со входамн соответствующих элемен1Х)в И и НЕ, причем другой вход элемента И подключен к выходу элемента НЕ. Кроме этого, каждай i- чейка сравнени  всех поразр дных узлов анализа, кроме п-го, содержит элементы И, ИЛИ, причем перва  и втора  входные шнны  чейки соединены со входами первого элемента ИЛИ и первого элемента И, третий вход которого подключен к третьей BXOAIUJH П1ипе и к одному нз входов второго племен га И, другой вход которого cot/tHfieH с выходом мерного элемента ИЛИ, .четверта  входна  тина  чейки cpaBiieHHH (юдключена к одним из входов второго и третьего элементов И.Ш, другие входы которых соединены с выходом первого элемента И н первой входной ичной соответственно , выходы третьего элемента- ИЛИ, второго элемента И и второго элемента ИЛИ подключены к первой, второй и третьей выхбдным шинам  чейки сравнени  соответственно . Кроме этого,  чейки сравне1{и  п-го поразр дного узла анализа содержат элементы И и ИЛИ, причем перва  и втора  входные 11ины  чейки соединены с одним из входов элементов И .и ИЛИ, а их выходы подключены к выходным шинам  чейки. Сущность пред.лагаемого устройства по сн етс  схемой, прнведен} ой на фиг. . На фиг. 2 показана структура  чейки сравнени , за исключением  чейки сравнени  старизихфазр дов. На фиг. 3 показана структура логической  чейки сравнени  тарших разр дов. На фиг. 1-3 используютс  следующие обозначеин : элементы И I, входы устройства 2, элементы НЕ 3, входы  чеек сравнени  4,5,  чейки сравнени  старших разр дов 6, входы .устройства 7, выходы  чеек сравнени  8, 9, входы  чеек сравнени  10, П, выход  чейки сравнени  12,  чейки сравнени . 13, выходы устройства 14, 5, элемент ИЛИ 16, поразр дные узлы анализа 17. Устройство работает следующим образом . Режим сравнени  кодов чисел между собой устанавливаетс  подаче л на входы устройства 2 и 7 потенциалов,соответствуюцднх логической единице. Если в результате сравнени  кодов чисел нужно выбрать наименьшее число, то на вход.ы 4 логических  чеек подаютс  потенциалы, соответст зу ощие значени м разр дов кодов сравпивае .йых чисел; если же в результате сравнени  необходн.мо Bbs6paTb наиболыпее число , то на входы 4 логических йчеек подаютс  потенциалы, соответствуюи..,ие значени м разр дов инверсных кодов сравниваемых чисел. Дл  этого случа  подробно рассмотрим работу устройства, начина  с  чеек сравнени  старших разр дов. Если на входы 4 пора.эр дного узла анализа 17 старшего разр да поданы потенциалы, соответствующие логическому нулю, то на выходах 9 всех  чеек сравнени  6 также устанавливаютс  потенциалы, соответствующие логическому нулю. Если же йа входы 4 всех  чеек сравнени  6 поданы потенциалы соответствующие логической единице, то на выходе многовходового элемента И 1 установитс  потенциал «, а на выходе элеме} та НЕ 3 потенциал нул ; таким образо.м, потенциал нул  установитс  на входа.х 5 всех 51чеек сравнени  6, и в силу этого на выходах 9

всех  чеек сравнени  б г(оразр д 1ого узла анализа старших разр дов 7 также установитс  потенциал нул . Отсюда видно, что потенциал нул  на выходах 9 этого узла устанавливаетс  всегда, когда у сравниваемых чисел старите разр ды кодов равны. Если же имеет место неравенство старших разр дов кодов, то на входах 5  чеек сравнени  8 устанавливаетс  поте1ишал единицы; у тех  чеек сравнени  6, у которых потенциал на входе 4 соответствует единице, на выходе 9 также устанавливаетс  потенциал единицы, а у остальных - потенциал нул . Так как на входы 4 подаютс  инверсные значени  старших разр дов сравниваемых кодов, то из гфиведенного описани  следует, что в случае неравенства старших разр дов потенциал единицы возникает на выходах 9 и тех  чеек сравнени  6, по входам 4 которых подключены меньшие из сравниваемых чисел .

Следуюш.ий поразр дный узел анализа 17 работает аналогично, за исключением того, что если дл  некоторых чисел из числа сравниваемых при сравнении старших разр дов, было прин то решение, что они  вл ютс  наименьшими, и это было зафиксировано на выходах 9 соответствующих  чеек сравнени  6, то на выходе 9 и на выходе 12  чеек сравнени  13, соответствующих этим числам, сразу установитс  потенциал единицы , независимо от значений разр дов кодов , подключенных ко входам 4 этих  чеек . Это обусловлено тем, что вы.ход 9 каждой  чейки сравнени  предыдущего поразр дного узла анализа 17 подключен ко входу 11 соответствующей  чейки сравнени  последующего поразр дного узла анализа. Если в предыдущем поразр дно.м узле анализа 17 oпpeдe eiш меньшие по значению старших разр дов числа, то при анализе младших разр дов следующим поразр дным узлом анализа 17 эти числа з сравпеиии не участвуют, и выбор большего числа производитс  только среди оставшиес  чисел аналогично тому, как это производилось в поразр дном узле анализа 17 старших разр дов . В результате на выходах 9 поразр дных узлов анализа 17 младших разр дов устанавливаетс  код, состо щий из всех единиц и нул , причем ноль устана У1иваетс  на выходе той  чейки сравнени  13, котора  соответствует наибольшему числу нз сравниваемых . Код может также включать несколько нулей, если имеетс  несколько равных по величине и наибольших по сравнению с прочими числами, или состо ть из одних нулей, если все сравниваемые числа между собой равны. Этот код инвертируетс  элементами НЕ 3 и на выходах 15 устройства такнм образом логическа  единица отмечает наибольщее из сравниваемых чисел.

Режим сравнени  все.ч чисел с одним R устройслве реализуетс  путем гюдачи на в.ходы 7 устройства потенциалов, соответствующие уров.ию логического нул . На Г5холи 4  чеек сравнени  при этом подаютс  иннерсиые значени  разр дов кодов сравниваемых чисел, а на входы 2 подаютс  пр мые значени  разр дов кода числа, с которым произвОх1итс  сравнение. Так как на входы 7 подан потенциал логического нул , то в пределах каждой схе.мы  че.чки сравнени  будут работать независимо друг от друга. Поэто.му дл  того, чтобы проанализировать пор док вь полиен1   операций пр.ч сравнении , достаточно рассмотреть одну цепочку последовательно вю1юченных  чеек сравнени , начина  с  чейки 6. На вход 5  чейки 6 подан потенциал, соответствуЮ ций пр мому значению старшего разр да кода чиста, с которым производитс  сравнение , а на вход 4 потенциал, соответствующий инверсному старшего разр да кода сраоииваемого числа. Если старшие разр ды сравнйваеиых чисел равны ы&жду собой, то на Бы.чоде 9  чейки сравнени  6 установитс  потс-ициал, соответствующий логическому нулю, а на вы.чоде 8 - потенциал , соответствующий логической единице. Есдц значение старшего разр да сравиииаемого числа менее значенип старшего разр да числа, с которым пронзвод -;тс  сравнение, то на nejJBOM 9- и вч-ором 8 .выходах  чейки сравне Н:  6 установитс  потенциалы, соотсетствуюг1и1е логической единице. Е-1сли же значение старшего рчззр ла сравмивае.мого чиста больше зна1ени  старшего разр да числа,, с KOTOpL iN; про зводитс  сравьеиие, то на выходе 9 уста ювитс  г отеьциал нул , а на выходе 8,- потенциал единицы.

Рассмотрим работу  чейки сравнени  13 из числа  чеек, отьос ши.хс  к одному и тому же сравниваемому числу следующего

пораз э дного узла анализа 17. Есл в  чейке сравнени  6 зафиксгфоваио раве1 ство OTapUJHX разр дов, т.е. на входе 10  чейки сравиеиг   13 установи-тсп потег) логической единицы, а па входе П потенциал - лог ческоЕо нул , то ртбота  чейки сравмени  13 аналогична работе  чейки сравнени  6. Если же в  чейке сравнени  6 было зафиксировано, что сравннваемое число меньше , то независимо от значений разр дов чисел, сравниваемых в  чейке сравнени  13,

на ее выходе 9 установитс  потенциал единицы . Если в  чейке сравнени  6 было зафиксировано , что сравниваемое число больше , то независимо от значений разр дов чисел , сравниваемых в  чейке сравнени  13, на ее выходе 9 и на выходе 8 установ тс 

потенциалы нул . Работа всех остальных  чеек сравнени  13, относ щихс  к одному сравнивае.мому числу, аналогична. Из этого следует, что, если сравниваемое число больше числа, с которым производитс  сравнение , то на выходе 8 и 9  чейки-сравнени  3 младших разр дов установ тс  потенциалы логического нул , а на соотоетствую щих вьаходах устройства 15 и 14 усталов тс  потенциалы единицы и нул  соответственно . Если сравниваемое число меньше числа , с которым производитс  сравнение, то на выходе 9  ч|;йки сравнени  13 младших разр дов установитс  потенциал единицы, а на соответствующих выходах 14 и 5 устройства - потенциалы нул . В случае равенства сравниваемых чисел на выходах 8 н 9 поразр дного узла анализа 17 младших разр дов установ тс  потенциалы единицы и нул  соответственно, а на соответствующих выходах устройства 15 и 14 - гштеициалы единиюЕЫ. Введение в устройство допачнительных св зей позвол ет не только аыйолн ть параллельное сравнение чисел между собой, но и параллельное сравнение всех чисел с одним заданным числом. Это Б СВОЮ очередь при нспользовапии данного устройства в качестве устройства сортировки данных Позвол ет не только реализовать алгоритм сортировки данных с последовательным выбором наибольших (наименьших) чисел, но и другиеболее эффективные алгоритмы , включающие отбор всех чисел больших , меньших илк равных заданному числу. Кроме этого, CTaHOBHTCJT возможным применить данное устройство в ассоциативных устройствах o6ga6oTKH информации (процессорах ) дл  одновременного выполнени  арифметических операций над несколькими числами.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   }, Устройство дл  сравнени  т, п-резрйдных Чисел, содержащее п поразр д 1ых узлов анализа, каждый из которых сосгокт из элементов И. НЕ и m  чеек сравнени , элеме11ты И, НЕ, отличающеес  тем, что, с целью расишреии  фун1сцйО Ш.( воэг южностей , в нем первый вход каждой i-й  чейки сравненн  j-ro поразр дного узла анализа , где 1 1, 2,...,(т), | 1, 2,...,() соединен с входной шнной j-ro разр да i-ro сравниваемого числа, первый выход каждой |--й  чейки сравненн  j-ro поразр дного узла анализа подключен к олпощ нз входов первого элемента И, выход которого через ,элемент НЕ соединен со входом второго элемента И, выход котЪрото подключен ко вторым входам всех  чеек сравнени  j-ro поразр дного узла анализа, одн1 из входов первого и второго элементов И соединены с управл к) входами поразр дных узлов анализа, второй и третий вь ходы каждой i-й  чейки сравнени  каждого j-ro иоразр дного узла анализа, кроме перпого , подключены соответственно к третьему и четвертому входам i-й  чейки сравнени  (J - 1)-го поразр дного узла анализа, первый вход каждой i-й  чейки сравнени  п-го поразр дного узла анализа и один из входов первого элемента И соединены с входной шикой п-го разр да I-го числа, а выход первого элемента И через элемент НЕ подключен к одному из входов второго элемент та И, выход которого Соединен со вторыми входами всех  чеек сравнени  п-го поразр дного узла анализа, одни из входов первого и второго, элементов И подключены к управл ющим входам п-го поразр дного узла анализа, первый и второй выходы каждой из  чеек сравнени  первого поразр дного узла анализа соединены со входами

   соответствующих элементов И иНЕ, причем другой вход элемента И подключен к выходу элемента НЕ.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что-в нем кажда  i-   чейка-сравнени  всех поразр дных узлов анализа, кроме п-го, содержит элел{енты И,, ИЛИ, причем перва  и втора  входные шины  чейки соедт-гены со входами первого ИЛИ и первого элемента И, третий вкод которого подключен к третьей ЕХОДКОЙ шнпе ПК одному HS входов второго элемента И. другой вход которого соедини с выходом первого элемента ИЛМ, четверта  входна  шина  чейки сравнени  подключена к из входов второго и третьего элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с

   5 выходом первого злеиекта И и первой входной шиной соответственно, выходы третьего злемеьтз ИЛИ, второго элемента И н второго элемента ИЛИ подключены к первой, второй к третьей выходным шинарл  чейки сравнени  соответственно.
3. 3. Устройство по ЯП. 1, 2, отличающеес 

   TL.-:, что в кем  чейки сравнени  it-го поразр дного узла анализа содержат элементы И и ИЛИ, приче& перва  и втора  входные шины  чейки соединены с кз

   5 входов элементов И И ИЛИ, а выходы подключены к выходным шинам  чейки.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Степанов А- В.,Ватин В. В. Комбинационна  cxefvja сравнени  кодов нескольких

   50 чисел. - «Автоматика и вычислительна  техника, 1974,.№ 5, Рига, «Зинатне, с. 92 - 93.

   2.Авторское свидетельство СССР № 446510. кл. О 06 F 7/50, 28.09.7i.

   /7