SU809166A1 - Устройство дл определени числа,ближАйшЕгО K зАдАННОМу - Google Patents

Description

{

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах дискретного управлени  и цифровых вычислительных машинах.

Известно устройство дл  выбора из множества чисел числа, ближайшего к заданному , которое содержит регистры чисел, регистр дл  записи заданного числа, два регистра приема чисел, схему определени  положени  заданного числа относительно двух других, записанных на данном этапе сравнени  в регистрах приема, две схемы совпадени  и линии задержки 1. Операци  выполн етс  путе.м выполнени  (п - Г) цикла выбора из двух очередных чисел числа , ближайшего к заданному (п - количество чисел, сравниваемых с заданным).

Недостатками известного устройства  вл ютс  невысокое быстродействие и значительные затраты оборудовани . Кроме того , поскольку выборка из большого массива данных по определенным критери м представл ет собой важнейшую операцию во всех информационных системах, дл  построени  динамических массивов в информационных системах необходи.мо знание ближайшего числа к заданному, ближайшего меньшего , равного заданному. Это устройство не обеспечивает выбора чисел из массива.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее регистры, узлы анализа, элементы И, ИЛИ, НЕ, элементы задержки, кольцевые сдвигаюшие регистры 2. В этом устройстве производитс  одновременное поразр дное сравнение записанных предварительно в кольцевые сдвигаюшие регистры сравниваемых чисел, начина  со старшего разр да. Если необходимо

0 получить большее (меньшее) число, то при каждом неравенстве цифр в сравниваемом разр де стираютс  те числа, у которых в рассматриваемом разр де оказалась меньша  (больша ) цифра. Сравнение прекращаетс  после рассмотрени  всех разр дов сравниваемых чисел.

Claims (3)

1. Недостатками данного устройства  вл ютс  невысокие функциональные возможности , заключающиес  в том, что результатом сравнени   вл етс  выбор только одного экстремального числа и при этом произвести выбор числа, ближайшего к заданно.му с помощью данного устройства невозможно . За исключением экстремальных чисел остальные числа массива уничтожаютс , что В целом р ду практических случаев нежелательно или недопустимо. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  выбора чисел по критери м соотношений . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  числа, ближайшего к заданному, содержаш,ем кольцевой сдвигающий регистр заданного числа, п кольцевых сдвигающих регистров, п узлов разделени  массива, 2п узлов коммутации, 2п узлов подк;1Ючени , узлы анализа, причем пр мой и инверсный выходы кольцевого сдвигающего регистра заданного числа соединены с первым и вторым входом соответственно каждого из узлов разделени  массива, а пр мой и инверсный выходы каждого i-ro кольцевого сдвигающего регистра, где i 1, 2,...п, подключены к третьему и четвертому входам соответственно i-ro узла разделени  массива, первый выход каждого i-ro узла разделени  массива соединен с первым входом i-ro узла коммутации и 1--ым входом первого элемента ИЛИ с динамическими входами, выход которого подключен ко вторым входам 1, 2,...п-го узлов коммутации, второй выход каждого i-ro узла разделени  массива соединен с первым входом (i + п)-го узла коммутации и с i-ым входом второго э.1емента ИЛИ с динамическими входа ми, выход которого подключен ко вторым входам (п -f- 1), (п -f 2),...2п-1о узлов коммутации , выход каждого i-ro уз.ла коммутации соединен с первь м входом j.-ro узла подключени , 1, 2,...2п, инверсный выход каждого i-ro кольцевого сдвигающего ре1истра соединен со вторыми входами i-iO и (i + п)-го узлов подключепп , пр мой выход каждого i-ro кольцевого сдвнгающе1() регистра соединен с третьими входами i-ro и (i -f п)-го узлов подключени , первый выход каждого j-ro узла подключени  подключен к четвертому входу j-ro узла коммутации , второй и третий выходы i-ro уз.1а подключени  соединены i-ым и (i + )-ым входами первого узла анализа, второй и третий выходы (i + п)-го узла подключени  соединены к i-ому и (i + 1)-ому входам второго узла анализа, выход первого узла анализа соединен с четвертыми входами 1, 2,... п-го узлов коммутации, выход второго узла анализа подключен к четвертым входам (п-ь1), (п + 2) ,...2п-го узлов коммутации, вход устройства соединен с п тыми входами узлов разделени  массива. Кроме того, в не.м каждый узел разделепи  массива содержит э,1ементы И, триггеры , причем первый вход узла соединеп с первым входом первого элемента И, выход которого подключен ко входу установки в единичное состо ние первого триггера, пр мой выход которого соединен с первы.м выходом узла, а инверсный выход--с первым входом второго элемента И, выход которого подключен ко входу установки в единичное состо ние второго триггера, пр мой выход которого соединен со вторым выходом узла, а инверсный выход - со вторым входом первого элемента И, второй вход узла подключен ко второму входу второго элемента И, третий вход узла соединен с третьим входом первого элемента И, четвертый вход узла подключен к третьему входу второго элемента И, п тый вход узла соединен с четвертыми входами элементов И. А также каждый из узлов коммутации состоит из триггеров, элемента ИЛИ и элементов И, причем первый вход узла соединен с первыми входами элеме1 тов И, выход первого элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом установки в нулевое состо ние первого триггера, второй вход узла подключен ко вторым входам элементов И, выход второго элемента И соединен со входом установки в единичное состо ние первого триггера, пр мой выход которого подключен к выходу узла и ко входу установки в единичное состо ние второго триггера, пр мой и инверсный выходы которого соединены с третьими входами элементов И, третий вход узла подключен ко второму входу элемента ИЛИ. Кроме того, каждый из узлов подключени  содержит элементы И, причем первый вход узла соединен с первы.ми входами первого и второго элементов И, второй вход узла подключеп ко второму входу первого элемента И и к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым выходом узла, третий вход узла подключен ко второму входу Bioporo элемента И, выход которого соединен со вторым выходом узла, четвертый вход узла подключен ко второму входу третьего элемента И, выход первого элемента И соединен с третьим выходом узла . При этом каждый из узлов анализа содержит эле. И и ИЛИ, причем i-ый вход узла, где i 1, 2,...п , соединен с i-ым входом первого эле.мента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, j-ый вход узла, где (п + 1), (п -f 2)...2п, соединен с (-п)-ым входом второго элемента ИЛИ, выход, которого подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с выходом узла. На чертеже представлена блок-схема устройства . Устройство содержит кольцевой регистр 1 сдвига заданного числа, кольцевые сдвигающие регистры 2,, 2 2,...2л, узлы 3,, Зг,...3п разделени  массива, каждый из которых состоит из элементов И 4 и 5 и триггеров 6 и 7, узлы,8,,...8 .и91, 9 Дкоммутации каждый из котЬрых состоит из триггеров 10 и 11, элементов И 12 и 13 и элемента ИЛИ 14, узлы 15ч, 152,...15« и 16, 16,,... 16„ подключени , каждый из которых состоит из элементов И 17-1.9, узлы 20 ь 20,... 20« анализа, каждый из которых состоит из элементов ИЛИ 21 и 22 и элемента И 23, элементы ИЛИ 24 и 25 с динамическими входами , вход 26 устройства. Устройство работает следующим образом. На вход 26 устройства подаетс  сигнал, который сохран етс  до окончани  процесса выбора. Этот сигнал отпирает один из элементов И 4 и 5, каждого узла 3 разделени  массива в зависимости от соотношени  значений рассматриваемого разр да заданного числа и массива чисел. Пусть, например, в рассматриваемом разр де заданного числа записана единица, т.е. имеетс  сигнал на одном ,из входов элемента И 4. С инверсных выходов старших разр дов регистров 2 чисел , у которых в этом разр де нуль (следовательно , эти числа меньше заданного), подаетс  сигнал на вход элемента И 4. Поскольку имеютс  единичные сигналы на всех входах элемента И 4, по вл етс  единичный сигнал на его выходе, который переводит триггер 6 в единичное состо ние. С исчезновением сигнала на инверсном выходе триггера 6 пропадает сигнал на четвертом входе элемента И 5 и теперь уже до окончани  про цесса выбора сохран етс  состо ние 10 триггеров 6 и 7 дл  всех чисел, меньших заданного. В результате эти числа из процедуры дальнейшего разделени  массива исключаютс . Дл  чисел, у которых в рассматриваемом разр де, как и у заданного числа, записана единица, исходное состо ние триггеров 6 и 7 не измен етс . Пусть после продвижени  заданного числа и массива чисел на одну позицию в сторону старших разр дов в рассматриваемом разр де заданного числа записан нуль, т.е. имеетс  сигнал на одном из входов элемента И 5. С пр мых выходов старших разр дов регистров чисел, у которых в -этом разр де единица (следовательно, эти числа за исключением выбывших из рассмотрени , больше заданного ), подаетс  сигнал на вход элемента И 5. Поскольку дл  оставшейс  части массива чисел имеютс  сигналы на всех входах элемента И 5, по вл етс  сигнал на его выходе, который переводит триггер 7 в состо ние «1. С исчезновением сигнала на инверсном выходе триггера 7 пропадает сигнал на четвертом входе элемента И 4. Таким образом, до окончани  процесса выбора состо ние «01 триггеров 6 и 7 сохран етс  дл  всех чисел, больших заданного, а сами эти числа из процесса дальнейшего рассмотрени  исключаютс . Дл  чисел, у которых в рассматриваемом разр де, как и у заданного числа, записан нуль, исходное состо ние триггеров 6 и 7 не измен етс . Аналогичные процессы осуществл ютс  после каждого продвижени  чисел по кольцу, в результате чего к подмассивам чисел, меньших и больших заданного, добавл ютс  новые числа. Если в массиве чисел имеетс  число, равное заданному, то это индицируетс  исходным состо нием «00 триггеров 6 и 7 данного числа. В соответствии с описанным выше принципом выбора ближайших чисел кажда  очередна  группа чисел, меньших или больших заданного, полученна  на очередном такте, подключаетс  к узла.м анализа дл  отыскани  экстремальных значений следуюшим образом . С по влением сигнала на выходе триггера 6 по вл етс  сигнал на выходе элемента ИЛИ 24 с динамическими входами. Элемент И 13, на всех входах которого теперь имеютс  единичные сигналы, открываетс  и переводит триггер 11 в единичное состо ние. По вл ющийс  на пр мом выходе триггера 11 сигнал открывает элементы И 17 и 18, в результате чего пр мой и инверсный выходы старшего разр да соответствующего кольцевого сдвигающего регистра подключаютс  к узлу 20i анализа, а также переводит триггер 10 в единичное состо ние, подготавлИва  элемент И 12. Аналогичным образом с по влением сигнала на выходе триггера 7 осуществл етс  подключение обоих выхо-дов старщего разр да соответствующего регистра чисел к узлу 20 анализа. До тех пор, пока тот или иной подмассив не пополнитс  новыми числами; среди чисел этого подмассива осуществл етс  поиск экстремального числа. Так,при поиске наибольщего числа среди подмассива чисел, меньщих заданного, работает узел 20 анализа. В том случае, если значени  рассматриваемого разр да чисел этого подмассива неодинаковы, т.е. одни числа больше других, по вл ютс  сигналы на выходах элементов ИЛИ 21 и 22, а следовательно, на выходе узла 20 анализа . Этот сигнал проходит через открытый элемент И 19 первого узла 15,...,15и подключени , соответствуюшего числу с нулем в рассматриваемом разр де (элемент И 19 открыт сигналом с инверсного выхода регистра данного числа), через элемент ИЛИ 14 соответствующего узла 8,...8п коммутации и возвращает триггер 11 в исходное состо ние. Тем самым отключаетс  кольцевой сдвигающий регистр данного числа от дальнейшего анализа, как не удовлетвор ющий критерию поиска. В результате дл  дальнейшего рассмотрени  остаютс  только большие числа подмассива. Если до окончани  процесса выбора этот подмассив не пополн етс  новыми числами, меньшими заданного , то находитс  наибольшее число, индицируемое состо нием «101 триггеров 6, 7 и 11, которое  вл етс  ближайшим меньшим по отношению к заданному. Аналогичные действи  происход т при поиске наименьшего числа среди подмассива чисел, больших заданного. При этом работают узел 202 анализа и вторые узлы 9,,... 9п коммутации и узлы 16,...,16г. подключени . Полученное наименьшее число, индицируемое состо нием «011 триггеров 6, 7 и 1  вл етс  ближайшим большим по отношению к заданному. Число, равное заданному , индицируетс , как указывалось ранее , состо нием «000 триггеров 6, 7 и 11. В том случае, если на каком-либо такте нодмасснвы чисел, меньших или больших заданного, понолн ютс  новыми числами, ГО в соответствии с нринципом выбора предыдущие числа подмассивов исключаютс  из рассмотрени , а экстремальные числа отыскиваютс  среди новых. Необходимые нереключенн  осуществл ютс  следующим образом . Элементы И 12 некоторых из узлов 8,,...,8п, коммутации, соответствующих регистрам предыдущих чисел иодмассива, нодготавливаютс  но двум входам (на пр мых выходах триггеров 6 и 10 имеютс  сигналы) дл  пропускани  сигнала с выхода элемента ИЛИ 24 с динамическими входами . Пусть на некотором такте подмассив чисел, например .меньщих заданного, пополн етс  новыми числами. При этом срабатывают триггеры 6. и 7 некоторых из узлов 3|Зп разделени  массива этих чисел, и сигнал, по вл ющийс  на выходе элемента ИЛИ 24 с динамически.ми входами проходит через подготовленные элементы И 12 соответствующих узлов 8(,...,8п коммутации предыдущих чисел подмассива. Этот сигнал нро.чодит также через элемент ИЛИ 14 и возвращает триггер 11 в исходное состо ние, отключа  тем самым регистры данных чисел от узлов анализа. Одновременно с этим к узлам анализа подключаютс  регистры новых чисел подмассивов, как это описано выше . Кольцевые сдвигающие регистры заданного числа, узлы разделени  массива, узлы коммутации, узлы подключени , элементы ИЛИ с соответствующими св з ми позвол ют расширить функциональные возможности устройства, поскольку дают возможность при достаточно высоком быстродействии находить в массиве чисел число, ближайшее мепьп1ее, ближайшее большее по отношению к заданному, равное заданному,и при этом пе разрушать информацию в регистрах чисел . Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  числа, ближайшего к заданному, содержащее кольцевой сдвигающий регистр заданного числа, п кольцевых сдвигающих регистров, и уз.лов разделени  массива, 2п узлов ком.мутации, 2п узлов подключени , узлы анализа, причем пр мой и инверсный выходы кольцевого сдвигающего регистра заданного числа соедииены с первым и вторым входом соответственно каждого из узлов разделени  массива, а пр мой и инверсный выходы каждого i-ro кольцевого сдвигающего регистра. Где i 1, 2,...,п, подключены к третье.му и четвертому входам соответственно i-ro узла разделени  массива, отличающеес  тем, что, с целью расщирени  функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  выбора чисел по критери м соотношений, в нем первый выход каждого i-ro узла разделени  массива соединен с первым входом 1-го узла коммутации и i-ым входом первого элемента ИЛИ с динамическими входами , выход которого подключен ко вторым входам , 2,...п-го узлов ко.ммутации, второй выход каждого i-ro узла разделени  массива соединен с первым входом (i -f п)-го узла коммутации и с i-ым входом второго элемен.та ИЛИ с динамическими входами, выход которого подключен ко вторы.м входам (п -f + 1), (п +2),...2п-го узлов ком.мутации, выход каждого j-ro узла коммутации соединен с первым входом j-ro узла подключени , где j 1, 2,...2п, инверсный выход каждого кольцевого сдвигающего регистра соединен со вторыми входами i-ro и (i -f п)-го узлов подключени , пр .мой выход каждого i-ro кольцевого сдвигающего регистра соединен с третьими входами i-ro и (i + + п)-го узлов подключени , первый выход каждого j-го узла подключени  подключен к четвертому входу j-го узла коммутации, второй и третий выходы i-го узла подключени  соединены с i-ым и (i + 1)-ым входами первого узла анализа, второй и третий выходы (1 + п)-го узла подключени  соединены к i-ому и (i + + 1)-ому входам второго узла анализа, выход первого узла анализа соединен с четвертыми входами 1, 2,...п-го узлов коммутации, выход второго узла анализа подключен к четвертым входа.м (п + 1), (п + 2),...2п-го узлов коммутации, вход устройства соединен с п тыми входами узлов разделени  массива. .
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что в нем каждый узел разделени  массива содержит эле.менты И, триггеры, причем первый вход узла соеди 1ен с первым входо.м первого элемента И, выход которого подключен ко входу установки в единичное состо ние первого триггера,пр мой выход которого соединен с первым выходом узла, а инверсный выход - с первым входом второго элемента И, выход которого подключен ко входу установки в единичное состо ние второго триггера, пр мой выход которого соединен со вторым выходом узла, а инверсный выход - со вторым в.ходом первого элемента И, второй вход узла подключен ко второму входу второго элемента И, третий вход узла соединен с третьим входом первого эле.мента И, четвертый вход узла подключен к третьему входу второго эле.мента И, п тый вход узла соединен с четвертыми входа.ми элеMeirroB И.
3. 3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что в пем каждый из узлов коммутации состоит из триггеров, элемента ИЛИ и элементов И, причем первый вход узла соединен с