SU981987A1 - Устройство дл определени экстремального числа - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕШЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО

ЧИСЛА

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной Лехнике и может найти применение в вычислительных и управл ющих устройствах при выполнении операций сравнени  по величинам некоторого числа многоразр дных кодовых комбинаций..

Известно устройство дл  сравнени  двоичных чисел, содержащее блоки сравнени ,, число которых равно числу разр дов сравниваемых кодовых комбинаций , элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ, первый и второй элементы НЕ, причем с первы1 «и входа ш блоков сравнени  соединены первые входные шины пр мого кода первого числа, со вторыми входами соединены вторые входные ишны пр мого кода второго числа, с третьими входаг.ш - третьи входные шины инверсного кода первого числа, с четвертыми входагли - четвертые входные цшны инверсного кода второго числа соответственно, первые выходы каждого блока сравнени , кроме последнего, соединены с п тыг-м входами последующего блока сравнени , вторые выходы блоков сравнени  соединены со входами элемента ИЛИ-НЕ, первый выход последнего блока сравнени  соединен с первой вы5|одной

шиной устройства, а третий выход последнего блока сравнени  соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход - через второй элемент НЕ соединен со второй выходной шиной устройства, треть  выходна  шина которого соединена с выходом элемента ИЛИ-НЕ и со входом первого элемента НЕ l3 .

Недостаток этого устройства состоит в том, что данное устройство сравнивает лишь две кодовые комбинации , а дл  сравнени  п кодовых комбинаций потребуетс  провести по крайней мере п последовательных операций сравнени , что снижает быстродействие известного устройства.

Наиболее близким к изобретению

20  вл етс  устройство дл  сравнени  п двоичных .чисел, содержащее регистры , первые, вторые и третьи элементы И, триггеры, блоки сравнени , злементы ИЛИ и НЕ, причем перва 

25 входна  шина соединена с первыми входами регистров, первые выходы которых соединены с пepвыIvШ входами соответствующих первых элементов И, вторые входы которых соединены со

30 вторыми выходаг-1и и вхо а}л  соответствующих региЬтров, третьи входы соединены со второй входной управл  щей Ешной и первыг- входом третьего элемента И, а выходы - с первыми входаг соответствующих вторых элементов И, вторые входы которых соед йены с выходаг-га соответствук цих три геров, а выходы - со входами элемен та ИЛИ, выход которого соединен со вторыгл входом третьего элемента И, входом элемента НЕ и первыми входами блоков сравнени , вторые входУ которых соединены с третьей входной управл ющей шиной, а выходы - с пер выг-ш входами соответсувуквдих тригге ров, вторые входы которых соединены с четвертой входной управл ющей шиной ,, а выходна  шина устройства соединена с выходом третьего элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента НЕ 23 . . Недостаток известного устройства состоит в следуквдем. Процесс сравне НИН двух чисел определ етс  подачей управл ющих сигналов по второй, .третьей и Четвертой входным, управл  щим шинам, т.е. затрачиваетс  допол нительно врем  на процесс анализа и процесс управлени . Кроме того, информаци  в регистры вводитс  пос ,ледовательно, что также уменьшает процесс быстродействи  устрс ства. Таким образом недостаток известного устройства заключаетс  в его низком быстродействии. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи . Указанна  цель достигаетс  тем, Что в устройство дл  охфеделени  экстремального числа, содержащее п. регистров, п групп элементов И, где п - количество сравниваемых чисел, (К-1) узлов анализа, где К - число разр дов в сравниваемых числах,причем каждый i-ый пр мой выход каходого J-ro регистра, где ,2,...n, ,2,...K соединен с перыдм входом 1-го элемента И j-ой группы, 1-ым входом первой группы j-pro узла ана лиза, введено К дешифраторов, кажды i-ые пр мой ,и инверсный выходы каждого J -го регистра соединены с 1 входами первой и второй групп соответственно j-oro дешифратора, кажды 1-ый выход каиедого 1-го деи1ифратора где ,3,...К подключен к 1-ому входу второй группы входов (-1)-го узла анализа, каждый t-ый выход каждого т-го узла анализа, где ,2,...(К-2) с J-ым входом третьей группы (т+1)-го узла ан лиза, каждый i-ый выход первого дешифратора подключен к 1-ому входу третьей группы первого узла анализа , а каждый t-ый выход (К-1)-го узла анализа соединен со вторыми входами элементов И i-ой группы и тем, что дешифраторы состо т из элементов И, группы элементов ИЛИ, причем каждый i-ый вход первой и второй групп входов дешифратора соединен с i-ым входом первого и второго элементов И соответственно, выходы первого и вторбго элементов И подключены к первому и второму входам соответственно элементов ИЛИ группы, каждый i-ый вход второй группы входов дешифратора соединен с третьим, входом i-ro элемента ИЛИ группы, выход каждого i-ro элемента ИЛИ подключен к i-oMV выходу дешифратора, а так же тем, что в нем каждый узел анализа содержит группы эле /1ентов НЕ, И, ИЛИ, причем каждый i-ый вход, первой группы входов узла соединен с первым входом i-ro элемента И первой и второй групп, каждый t-ый вход второй группы входов узла подключен к первоглу входу i-ro элемента И третьей группы и через i-ый элемент НЕ - к первому входу i-го элемента И четвертой группы, выход каждого i-ro элемента И третьей и четвертой групп соединен с первым и вторым входом соответственно i-ro элемента ИЛИ первой группы, выход каждого i-ro элемента ИЛИ первой группы подключен к первому входу i-ro элемента И п той группы, выход каждого из. которых соединен с i-ыгл выходом узла, каждый f-ый вход третьей группы входов узла подключен ко второму входу i-ro элемента И первой группы, ко второму входу i-ro элемента И второй группы, ко второглу входу i-ro элемента И группы и через i-ый элемент НЕ второй группы - к первому входу . i-ro эле1-1ента ИЛИ второй группы, второй вход которого соединен с выходом 1-го элемента И первой группы, выход каждого 1-го элемента ИЛИ второй группы подключен к соответствующему входу элемента И второй группы, выход каждого i-ro элемента И второй группы соединен со вторым входом i-ro элемента И четвертой группы и через i-ый элемент НЕ третьей группы - со вторым взсодом i-ro элемента И третьей группы. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема дешифратора; на фиг. 3 функциональна  схема каждого из блоков сравнени . Устройство содер м входные айны 1 1 1.1 1 lJLj , , . . . Д-К -Ill / J-J f X 1 , 1, ... , регистры 2, 22,...2n, дешифраторы 3, ... 3, узлы 4ii, группы элеанализа 4, 4 ментов И 51 , 5 2 г f . Л f л сН Э , -З-, ... L . 9« , . . . 3(4 , ... к . чл f -J и выходные шины устройства Ь, б1,... x-f f-i сЧ /г2 сП сП и ч к л 2 ...О|, .. О;,, О, ...0ц. Каждый дешифратор 3 содержит входы 7 и 8, элементы И 9 и 10, группу

элементов ИЛИ 11, 11, ,;, выходы 12 tf, 122, 12f,. Каждай узе анализа состоит из групп элементов И 13 и 14, группы входов узла 15, группы элементов НЕ 16, группы элементов . И 17, группы элементов НЕ 18 группы элементов И 19, группы элеметов НЕ 20, группы элементов И 21, группы элементов ИЛИ 22, группы выходов узла 23, группы элементов ИЛИ 24.

Устройство работает следующим образом.

По входным шинам 1 ; 1 j, поступае п кодовых комбинаций, -из которых устройство выбора минимального кода должно выбрать минимальную по величине .кодовую комбинацию, причем, если в поступающих по входам l,- Ifj кодах имеетс  р одинаковых по величине и минимальных среди п кодовых комбинаций, то данный случай также должен быть распознан предлагаемым устройством выбора минимального код Причем кажда  i-а  кодова  комбинаци  подаетс  по входным шинам l в соответствующий регистр 2. Кодовые комбинации записываиотс  в  чейки регистра 2f по входным шинам Ij- IY параллельно во времени, но последовательно по разр дам, т.е. вначале будут одновременно поданы , импульсы по входныг/1 шина 1,1, 1 ... In, затем по входным шинам Ц, Ц, 1, ... 1„ и т.д. до завершаг тей подачи импульсов кодовых комбинаций по входным шинам

llj, 1$ г In Я К - число разр дов сравниваемых по величине п кодовых комбинаций. Параллельнопоследовательной записью кодовых комбинаций в регистры 2 обеспечиваетс  последовательное срабатывание во времени дешифраторов состо ний 3j- 3|с и узлов анализа

4i- 4«-f .

Алгоритм работы устройства выбора минимального кода состоит в последовательном -анализе параллельных (одноименных) разр дов кодовых комбинаций , записанных в регистры 2 и с последовательным вы влением больших по величинам кодов в параллельных (одноименных) разр дах начина  со старшего разр да вплоть до младшего. Причем анашиз парашлелных разр дов кодовых комбинаций регистров 2 производитс  как дешифраторами состо ний 3j;, так и узлами. анализа 4,с. , но вы вление кодовых комбинаций, меньших по величине чем наибольшее, производитс  первыг дешифратором состо ний 3i и узлами анализа 4к- , причем последний узел анешиза 4j(. вы вл ет минимальные (одну или несколько) кодовые комбинации из п, записанных в регистры 2.

Сущность алгоритма работы устройства выбора минимального кода состоит в следующем. Вначале рассмотрим параллельные старшие разр ды aj-аJ регистров 2. Очевидно здесь возможны

следующие событи . Символы всех разр дов а равны нулю, символы всех разр дов aj равны единице, либо имеютс  символы равные нулю и единице. В первых двух случа х на выходах 12,,- 12j деихифратора 3 должны быть единичные потенциалы, а в третьем случае, единичные потенциалы должны быть на тех выходах 12, которые соответствуют по верхнему

индексу регистрам 2 в старшие  чейки которых а - aJ5 записаны нулевые значени  разр дов кодов, т.е. дл  рассматриваемого примера с восемью ре- гистрами, единичный потенциал будет

на выходах 12, 12, 12, 12, 12, 12, логическую функцию, котора  определ ет сигнал на i-ом выходе 12 первого дешифратора 3, можно записать в следующем виде

...va a;Aa2A.,.Aa:;,

а дл  определени  сигнала на 1-ом выходе j-ro дешифратора 3, исход  из метода математической индукции, можно записать следующую логическую функцию

ijsa-vaj-Aa A..,Aa vajA5 A..,AQ ()

Равенство f;; 1  вл етс  достаточным условием, но не необходим( дл  определени , что в регистре 2 может быть минимальное число, т.е. дешифратором 3 выдел ютс  регистры 2, в которых символы а. равны,О.

Первыл, определ ющим состо ние

j-ro выхода 23 i-ro блока сравнени  4,  вл етс  событие: чему равно состо ние j-ro выхода 23у( i-1) узла анализа 4, а дл  первого узла анализа 4 состо ние j-ro выхода 23, определ етс  состо нием j-ro выхода 12{ первого дешифратора 3. Вторым, определ ющим состо ние j-ro выхода 23J i-ro узла анализа 4,  вл етс 

событие, определ емое инверсией эквиваленции двух высказываний f/ и

J некоторой логической функции. /

котора  определ етс  выражением ,lЛ- fl ..}

U)

« ft ;: «N- a :;i--if:.-r.

причем ot,- всегда равно нулю, если f либо , либо одна из (п-1) дизъюнкций, вход щий в коныэктивнО нормальную форму, равны нулю. Функцию FJ , определ ющую состо ние j-ro выхода i-ro блока сравнени  4 (ноль или единицу на выходе 23) записываетс  в виде i bF liivljc. (г) из уравнени  (1), (2) и (3) следуе что FJ всегда равно.нулю, если либ либо f , либо FJ , либо F и т.д. до F равны нулю. Функции (1), (2) и,(3)  вл ютс  минимальнш1и формами и построенные согласно данных функций схеми дешиф раторов состо ний 3 - н узлов ан лиза ,. не обладают избыточностью . Технико-экономическую эффективность предлагаемого устройства выбо ра минимального кода возможно оценить следующим образом. Если оценивать быстродействие предлагаемого устройства исход  из синхронизирующих тактов, то врем , необходимое дл  анализа содержимого регистров 2 и выбора минимального кода, равно Tg(, k-t, где К - число разр дов кода; t - элементарный такт синхронизации. При записи символов а батывает первый дешифратор 3/, при -  П срабатызаписи и СИМВОЛОВ:а 2 °г вают второй деишфратор 32 и первый узел анализа 4 и т.д., а при запис л кодов в регистры 2 символов а срабатывают деишфратор 3, и узел анализа . , т.е. закончитс  проце выбора минимального кода. В известных устройствах затрачиваетс  врем  на предварительную запись кодов в регистры-Т kt, на подачу управл ющих сигналов по второй и третьей управл ющим шинам Т дополнительной последующей подач синхронизирующих сигналов по входно шине Tj , а Т тогда врем  выбора минимального код в известном устройстве Т„ .,+Тз 5 ktiСледовательно , быстродействие предлагаемого устройства как в п ть раз выше, известных Э , Следует отметить, что, если в ре гистры 2 записать инверсные значени  анализ ИРУ кодов, то предлагаемое устройство будет осуществл т выбор максимальной по значению кодо вой комбинации. Форг- ла изобретени  1. Устройство дл  определени  экстремального числа, содержшцее п регистров, п rtvnn элементов И, гле п - количество сравниваемых чисел , (k-J) УЗ.ПОВ анализа, где k - чи ло разр дов в сравниваемых числах, причем кансдый 1-й пр мой выход каж-дого j-ro регистра, где i-l,2,...n, ,2, ..., k, соединен с первыгл входом i-ro элемента Н j-й группы, i-ым входом первой группы j-ro узла анализа, отличаю 171еес  тем, что/ с целью повышени  быстродействи , в него введено k дешифраторов , каждые.i-e пр мой и инверсный выходы каждого j-ro регистра соединены с i-ми входги и первой и второй групп соответственно j-ro дешифратора , ка сдый i-й выход кахуцого 1-го дешифратора, где ,3, ..., k подключен к i-му входу второй группы входов (l-l)-ro узла анализа , каждый i-й выход кахшого т-го узла анализа , где ,2, ... (k-2) соединен с i-M входом третьей группы (т+1)-го узла анализа, каждый f-й выход первого дешифратора подключен к i-му входу третьей группы первого узла анализа, а каждый i-й выход (k-l)-ro узла анализа соединен со втopы Ш входами элементов И I-и группы. 2. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что в нем дешифраторы состо т из элементов И группы элементов ИЛИ, причем ка щый i-й вход первой и второй групп входов дешифратора соединен с I-м входом первого и второго элементов И соответственно, выход первого и второго элементов И подключен к первому и второму входам соответственно элементов ИЛИ группы, каждый i-й вход второй группы входов дешифратора соединён с тр,етьим входом i-ro элемента ИЛИ группы, выход каждого i-ro элемента ИЛИ подключен к i-му выходу дешифратора. 3. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что в нем каждый узел анализа содержит группы элементов НЕ, И, ИЛИ, причем каждый i-й вход первой группы входов узла соединен с перзъал входом i-ro элемента И первой и второй групп, каждый i-й вход второй группы входов узла подключен к первому входу i-ro элемента И третьей группы и через i-й элемент НЕ - к первому входу i-ro элемента И четвертой группы, выход каждого i-ro элемента И третьей и четвертой групп соединен с первым и вторым входом соответственно i-го элемента ИЛИ первой группы, выход кахадого i-ro элемента ИЛИ первой группы подключен к первому входу i-ro элемента И п той группы, выход каждого из которых соединен с 1-м выходом узла, каждый i-й вход третьей группы входов узла подключен ко второму входу i-ro элемента И первой группы, ко второму входу i-ro элемента И второй группы, ко второму

входу i-го элемента И п той группы и через 1-й элемент НЕ второп группы к первому входу -го элемента ИЛИ второй группы, второй нход которого соединен с выходом i-ro элемента Н первой группы, выход каждого i-ro элемента ИЛИ второй группы подключен к соответствующему входу элемента И второй группы, выход каждого i-ro элемента И второй- группы соединен со вторым входом i-ro элемента

й fi2   й с С с и с К /f

0| Oj 0 Of 02 69 02 Ьг Of on. Of, Ьп

И четвертой группы и через i-й элемент НЕ третьей группы - со вторым входом i-ro элемента И третьей группы .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР 628486, кл. G 06 F 7/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР 620976, кл. G 06 F 7/02, 1978 (прототип ) .

0 A A- - jj Й ЙГ -.. jjf Л ,- 9

«f l лУ 1 « f 1 1 l / /

fj / 1 /, fg /2 t It n Л

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для определения экстремального числа, содержащее η регистров, η групп элементов И, где η - количество сравниваемых чисел, (k-1) узлов анализа, где к - число разрядов в сравниваемых числах, причем каждый i-й прямой выход каж·дого j—го регистра, где ϊ=1,2,...η, j=l,2, ..., к, соединен с первым входом i-ro элемента И j-й группы, i-ым входом первой группы j-ro узла анализа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введено к дешифраторов, каждые.i-e прямой и инверсный выходы каждого j-ro регистра соединены с i-ми входами первой и второй групп соответственно j-ro дешифратора, каждый i-й выход каждого 1-го дешифратора, где 1=2,3, ...» к подключен к ΐ-му входу второй группы входов (1-1)-го узла анализа', каждый ί—й выход каждого m-го узла анализа, где т=1,2, ... (к-2) соединен с ί-Μ входом третьей группы (т+1)-го узла анализа, каждый i-й выход первого дешифратора подключен к i-му входу третьей группы первого узла анализа, а каждый 1-й выход (k-Ι)-го узла анализа соединен со вторыми входами элементов И i-й группы.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем дешифраторы состоят из элементов И, группы элементов ИЛИ, причем каждый i-й вход первой и второй групп входов дешифратора соединен с i-м входом первого и второго элементов И соответственно, выход первого и второго элементов И подключен к первому и второму входам соответственно элементов ИЛИ группы, каждый i-й вход второй группы входов дешифратора соединён с третьим входом 1-го элемента ИЛИ группы, выход каждого i-го элемента ИЛИ подключен к i-му выходу дешифратора.
3. 3. Устройство по п.1, о т ли чающееся тем, что в нем каждый узел анализа содержит группы элементов НЕ, И, ИЛИ, причем каждый i-й вход первой группы входов узла соединен с первым входом ϊ-го элемента

   И первой и второй групп, каждый i-й вход второй группы входов узла подключен к первому входу i-ro элемента И третьей группы и через i-й элемент НЕ - к первому входу i-ro элемента И четвертой группы, выход каждого ΐ-го элемента И третьей и четвертой групп соединен с первым и вторым входом соответственно i-ro элемента ИЛИ первой группы, выход каждого i-ro элемента ИЛИ первой группы подключен к первому входу i-ro элемента И пятой группы, выход каждого из которых соединен с i-м выходом узла, каждый i-й вход третьей группы входов узла подключен ко второму входу i-ro элемента И первой группы, ко второму входу ί-го элемента И второй группы, ко второму входу i-ro элемента И пятой группы и через J-й элемент НЕ второй группы к первому входу ί-го элемента ИЛ11 второй группы, второй вход которого соединен с выходом ϊ-го элемента И первой группы, выход каждого i-ro 5 элемента ИЛИ второй группы подключен к соответствующему входу элемента И второй группы, выход каждого i-ro элемента И второй· группы соединен со вторым входом i-ro элемента 10

   И четвертой группы и через i-й элемент НЕ третьей группы - со вторым входом i-ro элемента И третьей группы.