SU960799A1 - Устройство дл сравнени чисел - Google Patents

Description

ИзоЪретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, при реализации технических средств дл  ввделени  локально-максимальных чисел из множества сравниваемых двоичных чисел.

Известно устройство дл  определени  экстремально двоичного числа на множестве двоичных чисел, содержащее триггеры, счетчики, логические схемы, позвол ющие отыскивать экстремальное значение, ближайшее к нему значение числа и разность между ними. Поиск экстремумов производитс  последователь ныгл прибавлением ко всем числам по единице до переполнени  (первым переполн етс  регистр с Максимальньвд числом), число восстанавл1 ваетс  вычитанием содержимого счетчика, изме-г н етс  содержимое регистров и.цикл повтор етс  13«

Недостатком э.того устройства  вл етс  малое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  устройство дл  выделени  экстремального из п т-разр дных двоичных чисел, которое содержит п т-разр дных регистров на триггерах, выходы триггера

каждого i-ro разр да регистра (где i 1,2, ..., m; j 1,2, ...,n) срединф ы с информационными входами (i X j)-го узла анализа. Узел анализа состоит из трех элементов И, причем .первые входы первого и второго элементов И соединены с первым управл ющим входом узла, а их вторые входы - с инфО{ 4ационными входами

to узла Выход первого элемента И подключён к первому входу узла, выход второго элемента. И соединен с первым входом третьего элемента И исо вторым выходом узла, второй и третий

15 входы третьего элемента И подключены ко второму и третьему управл ющим входам узла, а выход третьего элемента И соединен с третьим выходом узла, первый .выход каждого (i х j)-го узла

20 анализа соединен с j-ым входом i-ro элемента ИЛИ первой группы, второй выход каждого (i х j)-ro узла анализа подключен к j-ому входу i-ro элемента ИЛИ второй группы. В устроит

25 ство также вход т п дополнительных триггеров, группы элементов И-НЕ, И, группа элементов ИЛИ, причем выход каждого i-ro элемента ИЛИ первой группы соединен с первым входом 30 i-ro элемента И-НЕ группы, с i-ым

.информационном выходом устройства и с первым управл ющим входом i-ых узлов анализа. Выход каждого i-ro элемента ИЛИ второй группы подключен ко второму входу i-ro элемента И-НЕ группы, третий выход каждого (i х j)-rp узла анализа соединен с i-ым входом j-ro элемента ИЛИ третьей группы, :выход каждого j-го элемента ИЛИ .третьей .группы подключен ко входу установки в нулевое состо ние -j-ro 10 дополнительного триггера, пр мой выход каждого j-ro дополнительного триггера оое;цинен с j .-ым вькодом управлени  устройства и со вторьм управл ющим входом j-х узлов анали- 5 за, выход каждого i-ro элемента И-НЕ группы подключен к первому входу i-ro элемента И группы, выход каждого из которых соединен с третьим управл ющим входом (i +Д)-ых узлов 20 анализа и со вторым входом (i+1)-ro элемента И группы., вход управлени  устройства подключен ко второму входу первого элемента И группы и третьим управл ющим входам узлов 7s анализа первых разр дов всех регистров 2..

Недостатке указанного устройства  вл ютс  малые функциональные возможности . . , -:

Цель изобретени  - расширение фун- кциональных возможностей устройства за счет обеспечени  определени  локально-максимальных двоичных чисел.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  сравнени  чисел,35

содержас ем п узлов анализа чисел, m узлов управлени , каждый из которых состоит из двух элементов И, причем выход первого элемента И узла управлени  подключён к первому входу вто- 40 рого элемента И, второй вход которого соединен с задающим входом узла управлени , а выход - с выходом узла управлени , входы первого элемента И подключены к информационным входам 45 узла управлени , триггер, инверсный выход триггера подкл1эчен ко входу запуска каждого из узлов анализа чисел , пр мой выход триггера соединен с задающи входом первого узла управ-гп лени  и с первым входом задани  признака каждого из узлов анализа чисел, выход каждого 1-го узла управлени , /где i 1,2, ,.., .(m-1), подключен

К задающему входу {i-«-1)-ro узла орав-. нёни  и к i-му входу задани  приз нака каждого из узлов анализа чисел, выход тто узла управлени  соединен со входом установки в нулевое, сост.о ние триггера, выход результата сравнени  каждого j-ro разр да, ,где °0 j 1,2, ..., m каждого k-ro узла анализа чисел, где k ° 1,2, ..., п, подключен к k-му: входу j-ro узла управлени , выход результата анализа к 1ждого р-го узла анализа чисел, где 65

Р 2,3, ..., (т-1), соединен со .входом переноса (р-1)-го и (р+1)-гр узлов анализа чисел, выходы результата первого и га-го узлов анализа чисел подключены ко входам переносо второго и Cii-D-ro узлов анализа чисел соответственно, первый, и ВТОРОЙ выходы переноса j-ro разр да каждого k-ro узла анализа чисел соединены с входами переноса j-ro разр да (k-l)-ro и (k-t-l)-ro соответственно узлов анализа чисел.

Причем в устройстве каждый узел анализа чисел содержит регистр, состо щий из m триггеров, п узлов поразр дного сравнени , элементы И, ИЛИ, триггеры, причем пр мой и инверсный выходы каждого j-ro триггера регистра, где j 1,2, . .., m, средирены с первым и вторым входами соотжетствённо j-ro поразр дного узла сравнени , третий вход каждого из которых подключен к выходу первого элемента ИЛИ, первый выход каждогр j-ro поразр дного узла сравнени  соединен с j-ьюл входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу установки в единичное состо ние первого триггера, инверсный выход которого, срединен с первыми входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого подключены ко входам переноса узла анализа чисел, пр мой выход первого триггера соединен с четвертым входрм каждого поразр дного узла сравнени , вход запуска узла ансшйза чисел подключен ко второму входу первого элемента И, выход которого соед1|нён с выходе результата анализа узЛа анализа чисел, инверсный выход каждого j-ro триггера регистра подключен к j-му входу второго элемента И, выход которого соединен со () -ым входом второго элемента ИЛИ и со входом-установки в единичное состо ние второго триггера , пр мой выход которого подключен к п тта у входу Ксокдого поразр дного узла сравнени , j-ый вход задани  признака узла анализа чисел соединен с шестым входрм j-ro поразр дного узла сравнени , первый и второй входы переноса разр да поразр дного j-ro узла анализа чисел подключены к седьмому и восьмому входам соответственно j-ro узла поразр дного сравнени , второй и третий выходыка сдого j-ro поразр дного узла сравнени  соединены с первым и вторым выходами переноса j-го разр да , выход результата сравнени  подключен к четвертрму выхрду прразр дного узла сравнени .

Кроме того, каждый узел поразр дного сравнени  содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, схему сравнени , причем первый вход узла соединен с первым

входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми BxoziiaMH второго элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу схемы сравнени , второй вход узла соединен со вторым входом схемы сравнени , выход которой подключен к первому выходу узла и через элемент НЕ - к первому входу третьего элемента ИЛИ, третий вход узли соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к четвертому входу узла, п тый вход-узла соединён с первьом входом третьего элемента И и со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к третьеглу выходу узла, шестой вход узла соединен с управл ющим входом схемы сравнени , седьмой вход узла-подключен ко вторрму входу третьего элемента И, восьмой вход узла соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход третьего элейента НЕ подключен к четвертому выходу узла.

На чертеже приведена функциональна  схема устройства.

Устройство содержит триггер 1 управлени , m узлов 2, 2, 2 управлени ,, каждый из которых состоитг из элементов И 3 и 4, узлов 5, 5, ..., 5п анализа чисел, каждый из которых содержит m поразр дных узлов 6tr 6-, ..., 6 fy сравнени , элемент ИЛИ 7., элемент И 8, триггеры 9 и 10, элемент ИЛИ 11, элемент и 12, регист 13, состо щий из m триггеров 14, 14г, ..., 14п1. Каждый поразр дный узел б анализа состоит из элементов И 15 и 16, элементов ИЛИ 17 и 18, элемента НЕ 19, элемента И 20, схемы 21 сравнени , элемента ИЛИ 22 шины 23 установки в единичное состо ние , шины 24 управлени .

Устройство работает следунвдим образом .

Триггер 1 управлени  и триггеры 9 и 10 узлов ансшиза чисел установлены в нулевое состо ние.

На первом этапе работы устройства производитс  разбиение п чисел на несв занные между собор группы, разделенные хот  бы одним числом, равным нулю (в пределах каждой rpyniibi на втором этапе производитс  выделение локально-максимальное с числа). На первом этапе устройство работает следующим образом.

При поступлении по, шине 23 установки в единичное состо ние сигнала, устанавливаютс  в единичное состо ни все триггеры 10 узлов 5 анализа чисел . После этого в регистры 13 принимаютс  сравниваемые числа. Если записанное в регистр 13 Число равно нулю, единичные уровни инверсных

выходов всех триггеров 14 этого регистра поступают на соответствующие входы элемента И 12 и единичный уровень с выхода этого элемента устанавливает в нулевые состо ни  триггер

О и через элемент ИЛИ 7 - триггер 9. Нулевой уровень пр мого выхода триггера 10 поступает на первый вход элементов И ;16 и 15 всех поразр дных узлов 6 сравнени  данного узла 5 анализа чисел. В результате осуществл етс  разрыв цепей передачи информации между узлами 5 анализа чисел узлами, имеющими номера меньшие и большие номера рассматривае/лого узла 5 анализа

чисел. Таким образом, п узлов 5 анализа чисел устройства раздел ютс  на (k-«-13 группу узлов, где k - количество узлов 5 анализа чисел,-содержащих равные нулю числа. В последующем,

при выполнении второго этапа, сравнение чисел производитс  независимо в пределах каждой группы.

Если записанное в регистр 13 число не равно нулю, на соответствующие

входы элемента И 12 поступают как единичные, так и Нулевые уровни с инверсных выходов каждого триггера 14, и на выходе элемента И 12 - нулевой уровень. В результате триггеры 10 и 9 данного узла 5 анализа числа останутс  в единичном состо нии. При этом единичный уровень с пр мого выхода триггера 10 поступает на первый вход элемента И 16. и 15 всех поразр дных узлов 6 сравнени  данного узла 5

анализа чисел и открывает цепи передачи информации между узлами анализа 1исел с нсмерами меньшими и большими номера рассматриваемого узла. Единичный уровень с пр моговыхода триггера 9, поступающий через элемент ИЛИ 11 на nepBbtft вход элемента И 20 каждого поразр дного узла б сравнени  данного узла 5 анализа чисел, разрешаетвщдачу содержимого триггера 14 регистра 13 дл -сравнени  в пределах группы узлов 5 анализа чи;сел . . .

На втором &тапе работы устройства происходит поразр дное/ начина  со старшего разр да, сравнение чисел.

При сравнении одноименных разр дов чисел в пределах каждой группы узлов 5 аиализа чисел возможны ситуации , когда все триггеры анализируемого разр да содержат нули, или еда1Иицы, иди когда часть триггеров анализируемого разр да содержит единицы , а часть - нули.

Claims (2)

1. Второй этап начинаетс  с поступлени  по шине 24 управлени  единичного сигнала, который устанавливает в единичное состо ние триггер 1 управлени . Единичный уровень пр мого выхода триггера 1 управлени  подаетс  на первый вход схемы 21 сравнени  всех поразр дных узлов б сравнени  старшего разр да. В первых двух ситуаци х отсутствует информаци , позвол юща сравнить числа, в св зи с этим необходим Переход к анализу соседнего младшего разр да сравниваемы чисел в предела рассматриваемой группы. Этот переход реализуетс  следующим образом. Если в триггерах 14 анализируемого стар .ыего разр да сравниваемнлх чисел в пределах группы содержатс .нули, на третий вход cxeftttJ 21 сравнени  каждого поразр дного узла 6 сравнени  данного разр да в пределах этой груп пы поступает единичньдй уровень с ну левого выхода каждого триггера 14. На единичном выходе каждого триггера 14 этой группы есть нулевой уровень, который подаетс  на второй вход элемента И 20 и на выходе этого элемента тоженулевой уровень. Этот нулево уровень .поступает на второй вход эле мента ИЛИ 18, на первый вход этого элемента подаетс  нулевой уровень с выхода элемента И 16 узла 5 анализа чисел (в пределах данной группы узлов ) , имеющего номер, меньший рассматриваемого . С выхода элемента ИЛИ 18 нулевой уровень подаетс  на второй вход элемента И 16 и на первый вход элемента ИЛИ 17 данного поразр дного узла сравнени .- На втором входе элемента ИЛИ 17 находитс  .также нулевой уровень с выхода элемента И 15 этого же поразр дного узла сравйеии , так как -на второй вход элемента И 15 подаетс  нулевой уровень, с выхода элемента ИЛИ 17 рдиоименного поразр д ного узла сравнени  б, узла 5 анализа числа (в пределах рассматриваемой группы узлов), тлеющего номер, на еди ницу больший рассматриваемого. Следовательно , на выходе элемента ИЛИ 17 каждого поразр дного уэла 6 сравнени  в пределах рассматриваемой группы будет нулевой уровень, который подаетс  на второй вход схемы 21 сравнени . В результате нулевой уровень с выхода схемы 21 сравнени  инвертируетс  элементом НЕ 19 и единичный уровень с его выхрда через элемент ИЛИ 22 поступает на соответствующий вход управл ющего элемента И 4 старшей йхемы управлени . Если же во всех триггерах, 14 анализируемого старшего разр да в пределах группы содержатс  единицы, на третьем входе схемы 21 сравнени  каждого из поразр дных узлов 6 сравнени  в пределах этой группы будет нулевой уровень с инверсного выхода триггера 14i Следовательно, нулевой уровень с выхода схекы 21 сравнени  инвертируетс  элементом НЕ 19 и через элемент ИЛИ 22 подаетс  единичный уровень на соответствую11ий-вход управл ющего элемента И 4 старшей схемы 2 управлени . Если часть триггеров 14.в пределах группы содержит единицы, а часть нули (треть  ситуаци ), на второй вход схемы 21 сравнени  каждого п6разр дногр узла сравнени  в пределах анализируемой группы поступает единичный уровень хот  бы с одного содержащего единицу триггера 14 узла 5 анализа чисел, имеющего номер меньший рассматриваемого (через элементы ИЛИ 18 и 17), или от содержащего единицу триггера 14 узла 5 анализа чисел, имеющего номер, больший рассматриваемого (через элемент И 15, элемент ИЛИ 17) . Единичный уровень на Bi-аходе .схемы 21 сравнени  будет в случае, если на третьем его входе будет единичный -уровень с инверсного выхода на- ход щегос  в нулевом состо нии триггера 14. Тогда единичный уровень с выхода схемы 21 сравнени  через соответствующий вход элемента ИЛИ 7 устанавливает в нулевое состо ние триггер 9 данного узла 5 анализа чисел. Единичный уровень с инверсного выхода триггера 9 подаетс  на второй вход элемента ИЛИ 22 данного узла 5 анализа и поступает на соответствую1одй вход управл ющего элемента И 4 каждой схемы 2 управлени . Нулевой уровень с пр мого выхода триггера & данного узла 5 анализа чисел поступает на второй вход элемента ИЛИ 11 этого же узла 5 анализа чисел. На первый и третий , входы элемента ИЛИ 11 поступают нулевые уровни с тчыхода элементов И 8 узлов 5 анализа чисел, имеющих номер соответственно на единицу больший и меньший рассматриваемого, так как на второй вход элемента И 8 всех узлов 5 анализа чисел подан нулевой уровень с инверсного выхода триггера 1 управлени , наход щегос  в единичном состо нии . Нулевой уровень с вьгхода элемента ИЛИ 11 узла 5 анализа чисел, триггер которого установлен в нулевое состо ние , подаетс  на первые входы элементов И 20 и ИЛИ 17 данного узла 5 анализа чисел и разрывает цепь прохождени  содержимого регистра 13 дл  сравнени  в пределах группы узлов 5 анализа чисел, т.е. данный регистр 13 выбывает из процесса дальнейшего анализа . 1, .. Когда процесс сравнени  старшего разр да анализируемых чисел заканчиваетс , на всех входах управл ющего элемента И 4 старшей схемы 2 управле ,ни  будет единичный уровень. На выходе элемента И 3 этой схемы управлени  будет также единичный уровень, которьзй поступает на второй вход элемента И 3 соседней младшей схемы 2управлени  и первый вход схемы 21 сравнени  соседнего младшего разр да знализируегл-лх чисел и разрешает их сравнение. Работа устройства выделени  локальных максимумов при анализе следующих . разр дов происходит;.аналогично рассмотренному второму этапу работы, После окончани  процесса сравнени  мпад1иего разр да чисел единичный уровень с выхода элемента И 15 младшей схемы 2 управлени  устанавливает в нулевое сосТ о ние триггер 1 управлени . Единичный уровень с инверсного выхода триггера 1 управлени  поступает на второй вход элемента И 8 каждого узла 5 анализа числа. На первом входе элемента И 8 будет единичныйуровень с единичного выхода триггера 9, оставшегос  в единичном состо нии , т.е. содержащего локально- максимальное число. Единичный уровень с выхода элемента И 8 подаетс  через элемент ИЛИ 11 на первый вход элемента И 20 каждого поразр дного управлени  узла 6 числа с номером, на единицу меньшим и боль шим рассматриваемого, что разрешает выдачу, нар ду с локально-максимальными , соседних значений (по одному с каждой стороны от локально-максимального ) . Таким образом, устройство обеспечивает вьвделение из множества сравнив 1емых чисел (например, ординат дискретизированного процесса) локальных максимумов и соседних с ними чисел (по, одному с каждой стороны). Обраба тыва  результаты работы устройства на ЭВМ, можно по известным алгоритмам уточнить положение максимума -(на пример, абсциссы дискрётизированного процесса). Это позвол ет использовать устройство выделени  локальных макси мумов в средствах цифрового коррел ционного анализа случайных сигналов. Формула изобретени  1. Устройство дл  сравнени  чисел, содержащее п узлов анализа чисел, m узлов управлени , каждый из которы состоит из двух элементоё И, причем выход первого элемента И узла управ лени  подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с адающим входом узла управлени , а выход - с выходом узла управлени , входы первого элемен та И подключены к информационньм входам узла управлени , триггер., о т . личающее с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  определени  лЬкальных экстремумов, в нем инверсный выход триггера подключен ко входу запуска каждого из узлов анализа чисел, пр мой выход триггера соединен с задающим входом первого узла управлени  и с первым входом задани  признака каждого из узлов анализа чисел, выход каждого i-ro узла управлени , где i 1, 2 ( m-1), подключен к задающему входу (i--l)-ro узла сравнени  и к i-му входу задани  признака каждого из узлов анализа чисел, выход т-го узла управлени  соединен со входом установки в нулевое состо ние триггера , выход результата сравнени  каждого j-ro разр да, где j 1, 2, ..., m казадого k-ro узла анализа чисел , где fe 1, 2, ... п, подключен к k-му входу j-ro управлени , выход результата анализа каждого р-го узла анализа чисел,где р 2, 3, ... (m-1), соединен со входом переноса (р-1)-го и (р+1)-го узлов анализа чисел, выходы результата первого и т-го узлов анализа чисел подключены ко входам переносов второго и (m-l)-ro узлов анализа чисел соответственно , первый и второй выходы переноса j-ro разр да каждого k-ro узла анализа чисел соединены с входами переноса j-ro разр да (k-l)-ro и (k+1)-ro соответственно узлов анализа чисел.
2. 2. Устройство по п. 1, о т л и- . чающеес  тем, что в нем каждый узел анализа чисел содержит регистр , состо щий .из m триггеров, п узлов поразр дного сравнени , элементы И, ИЛИ, триггеры,причем пр мой и инверсный выходы каждого j-ro триггера регистра, где j 1,2, ..., m, соединены с первым и вторым входами соответственно j-ro поразр шюго узла сравнени , третий вход к кдого из которых подключен к выходу первого элемента ИЛИ, первый выход каждого j-ro поразр дного узла сравнени  соединен с j-ым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу установки в единичное состо ние первого триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами первого элемента И и первого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого подключены ко входам переноса узла анализа чисел, пр мой выход первого триггера соединен с четвертым входом каждого поразр дного узла сравнени , вход запуска узла анализа чисел подключен ко второму входу первого элемента И, выход которого соединен с выходом результата анализа узла анализа чисел, инверсный выход каждого j-ro триггера регистра подключен к j-му входу второго элемента И, выход которого соединен с ()-ым входом второго элемента ИЛИ и со входом установки в единичное состо ние второго триггера , пр мой выход которого подключен к п тому входу каждого поразр дного узла сравнени  j-и вход задани  приз