SU991412A1 - Устройство дл определени экстремумов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки цифровой, информации, устройствах распознавани  образов, устройствах обработки спектров сложных сигналов , в устройствах дл  определени  локальных и абсолютного экстремумов функций, представленных в виде дискретных выборок, хранимых в оперативных ЗУ.

Известно устройство дл  поиска локальных экстремальных значений функ ций, представленных в виде выборок, содержащее блок управлени , блок- буферных регистров, блок анализа, блок выборки, блок коммутации, шифратор, регистр локальных максимумов, регистр номера канала, регистры блока буферных регистров, регистр порога, схемы сравнени , триггеры, элементы задержки , элементы И 1}.

Недостатком этого .устройства  вл етс  то, что оно позвол ет отыскивать из множества значений выборок функций I только локальные экстремук а, не ;отыск ива  абсолютные экстремумьг - Недостатком этого устройства  вл етс  гАкже его сложность и невоз.мржиость .работы с оперативными запоминающими устройствами (ОЗУ), где обычно хран тс  во многих вычислительных устройствах дискретные выброски исследуемых функций.

Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности  вл етс  устройство дл  определени  экстремумов, содержащее регистры приема, элементы И, ИЛИ, триггер, элементы задержки , счетчик, элемент сравнени , фор- мирователь одиночных импульсов, дешифратор , причем перва  входна  шина устройства соединена с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами первого и второго регистров соответственно , выходи которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, выходы первого, второгои третьего регистров соединены с информационными входами элемента сравнени , вход управлени  которого соединен с выходомвторого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым входом устройства , а второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом формировател  одиночных импульсов, вход которого соединен с выходом дешифратора , информационные входы которого соединены с выходами разр дов счетчика , а вход управлени  соединен с третьим входом устройства, выходы разр дов счетчика соединены с установочными входами четвертого регистра , первый выход элемента сравнени  соединен с первым входом третьего рлемента И, управл ющим входом первого регистра и через первый элемент задержки - с вторым входом первого элемента И, с первым входом третьего элемента ИЛИ и с входом установки триггера в нулевое состо ние, второй выход элемента сравнени  соединен с первьам входом четвертого элемента И и с управл ющим входом второго регистра , и через второй элемент задер ки - с вторым входом второго элемента И, с вторым входом третьего элеме та , ИЛИ и с входом уста-новки триггера в единичное состо ние, пр мой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входами четвертого и третьего элементов И соответственно, выход которых соединены с входами четверто го элемента ИЛИ, выход которого соединен с управл ющим входом четвертого регистра, выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетным входом счет . чика, . . Это. устройство позвол ет при рабо те с ОЗУ в различных вычислительных системах определ ть абсолютные экстр мальные значени  чисел и их адрес в ОЗУ 2. Однако это устройство не позвол ет находить при однократном прочтении ОЗУ локальные экстремумы и их адреса в ОЗУ. Кроме того, в STOM устройстве при менена однотактна  система синхронизации по тактовым импульсам на входной шине, причем дл -обеспечени  раз несени  во времени срабатывани  элементов устройства введены лишь два элемента задержки при записи информа ции в один из приемных регистров по тактовым импульсам. Работа остальных элементов устройства не разнесена последовательно во времени, что приводит к тому, что, например, при изменении своего состо ни  счетчик, вследствие переходных процессов, и подключенный к его выходу дешифратор не исключают выработку ложного сигна ла запуска формировател  одиночных уимпульсов. Этот недостаток вли ет на .достоверность поисда экстремумов Целью изобретени   вл етс  расши рение Функциональных возможностей ус ройства за счет определени  локальных экстремумов и их адресов нар ду с поиском абсолютных зкстремуйов, а также повышение достоверности их по иска. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве, содержащем первый, второй, третий и четвертый регистры, элемент И, первую вторую, третью rpy пы элементов И, элемент сравнени , счетчик, дешифратор, причем группа информационных .входов устройства соединена с первыми входами элементов И первой группы, -выходы которых соединены с входами, установки первого регистpa , выходы разр дов которого соединены с первыми информационными входами первого элемента сравнени , .втора  группа входов которого соединена с выходом разр дов второго регистра, выход первого элемента сравнени  соединен с первым входом элемента И, а группа выходов счетчика соединена с входами дещифратора, введены второй и третий элементы сравнени , четверта -седьма  группы элементов И, второй элемент И, п тый и шестой регистры , генератор импульсов, причем выходы разр дов пер.вого регистра соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входом установки второго регистра , выходы. разр дов которого соединены с вторыми группами информационных входов второго и.третьего элементов сравнени , с первыми входами элементов. И третьей и четвертой групп и с первой группой выходов устройства , перва  группа информационных входов второго элемента сравнени  соединена с выходами разр дов третьего регистра , входы установки которого соединены с выходами элементов И третьей группы, выход второго элемента сравнени  соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами элементов И четвертой и седьмой групп и с первым выходом устройства, выходы элементов И четвертой группы соединены с входами установки четвертого регистра , выходы разр дов которого соединены с второй группой выходов устройства и с первыми входами элементтов И п той группы, выходы Которых соединены с входами установки п того регистра, выходы разр дов которого соединены с первой группой информационных входов треть.его -элемента сравнени , выход которого соединен с вторыми входами элементов И седьмой группы и с третьими входами элементов счетчика, выходы разр дов которого соединены с третьей группой выходов устройства и с третьими входами элементов И седьмой группы, выходы которых соединены с входами установки шестого регистра, выходы разр дов которого  вл щс  четвертой группой выходов уст™йства, выход дешифратора соединен с первым входом второго элемента И, вцход которого  вл етс  вторым выходом устройства, управл ющий вход устройства соединен с управл ющими , входами первого, второго и третьего элементов сравнени , вход генератора импульсов соединен с входом синхронизации устройства, первый выход генератора импульсов соединен i с вторыми входами второго элемента И и элементов И первой группы, второй выход генератора импульсов соединен с третьим входом первого элемента И, третий выход генератора импульсов соединен с вторыми, входами элементов И третьей и п той групп, четвертый выход генератора импульсов соединен с вторыми входами элементов И второй группы и со счетным входом счетчика.

На чертеже представлена функцио- нальна  схема устройства (пример исследуа 4ой функции, представленной В виде дискретных выборок, хранимых в ОЗУ).

Устройство содержит первую группу элементов И 1, первый регистр 2, первый элемент 3 сравнени , первый элемент И 4, второй элемент 5 сравнени  вторую группу элементов И б, второй регистр 7, третью группу элементов И 8, третий регистр 9, четвертую группу элементов И 10, четвертый регистр 11, п тую группу 12 элементов И, п тый регистр 13, третий элемент 14 сравнени , счетчик.15, дешифратор 16, второй элемент И .17, генератор 18 импульсов , седьмую группу элементов И 19, шестой регистр 20, группы информационных входов 21 устройства, группу управл ющих входов 22 устройства, управл ющий вход 23 устройства, вход 24 синхронизации устройства, первую группу выходов 25 устройства, первый выход 26 устройства, вторую группу выходов 27 устройства, третью группу выходов 28 устройства, второй выход 29 устройства, четвертую группу выходов 30 устройства.

Группа информационных входов устройства 21 Соединена с первыми входами элементов И 1 первбй группы, выходы которых соединены с группой установочных входов первого регистра 2. Выходы разр дов первого регистра 2 соединены с первыми входами элемента 3 сравнени  и элементов И 6 второй группы, вторые входы элемента- 3 сравнени  соединены с выходами разр дов второго регистра 7. Выход первого элемента 3 сравнени  соединен с первым входом первого элемента И 4. Выходы второй группы элементов И 6 соединены с,установочными входами второго регистра 7/ выходы, разр дов которого соединены с вторыми информационными входами второго и третьего элементов 5, 14 сравнени  и к первым входам элементов И третьей группы 8, к вторым входам элементов И четвертой группы 10, к первой группе выходов 25 устройства . Перва  группа входов второго элемента 5 сравнени  соединена С: выходами разр дов третьего регистра 9, а его установочные входы - с

выходами элементов И третьей группы Выход второго элемента 5 сравнени  соединен-с входом первого элемента И 4, выход которого соединен с первыми входами элементов И четвертой и седьмой групп и с первым выходом 26 устройства. Выходы злёментов И четвертой группы 10. соединены с входами четвертого регистра. 11, разр дов которого соединены с первыми входами элементов И п той груп}пы 12 и второй группой выходов 27 ;устройства, а выхода элементов И п той группы 12 соединены с установочными входами п того регистра 13, выходы разр дов которого соединены с первой группой входов третьего элемента 14 сравнени , выход которой соединен с третьими входами элементов И четвертой группы 10 и вторыми входами элементов И седьмой группы 1 Группа управл ющих входов 22 устройства соединена с установочными входами счетчика 15, выхода разр дов ко- торого соединены-с входами дешифратора 16, с третьими входами элементов И седьмой группы 19 и к третьей группе выходов 28 устройства. Выход дешифратора 16 соединен с первым входом второго элемента И 17, выход которого  вл етс  вторым выходом устройства . Выходы элементов И седьмой группы 19 соединены с установочньпли входами шестого регистра 20, выходы разр дов которого  вл ютс  четвертой группой выходов 30 устройства.

Упр;авл ющий вход 23 устройства соединен с управл к цими входами первого , второго и третьего элементов 3, 5 и 14 сравнени .

Вход генератора 18 импульсов соединен с входом 24 синхронизации устройства , а первый выход генератора 18 импульсов соединен с вторыми входами второго элемента И 17 и элементов И первой группы 1. Второй выход генератора 18 импульсов соединен с третьим входом первого элемента И 4, третий выход генератора 18 импульсов - с вторыми входами элементов И третьей 8 и п той 12 групп. Четвертый выход генератора 18 импульсов соединен с вторыми входами элементов И второй группы 6 и счетным входом счетчика 15..

Назначение элементов устройства следующее.

Дл  обеспечени  поиска значени  локальных экстремумов служат группы элементов И 1, 4, 6 и 8, элементы 3 и 5 сравнени , а также регистры 2, 7 и 9, причем, выборка значени  локального экстремума с выхода регистра 7 на внешнее устройство производитс  по синхроимпульсам с выхода элмента И 4 (по выходу 26 устройства).

Claims (2)

1. Дл  обеспечени  поиска значени  абсолютного экстремума служат группы элементов И 10 и 12, регистры 11 и 1 а также элемент 14сравнени , причем выборка значени -абсолютного экстремума с выхода регистра 11 (выход 27 устройства) на внешнее устройство происходит по сигналу Конец поиска с выхода элемента И 17 (по выходу 29 устройства). . Счетчик 15, дешифратор 16, элемен И 17 служат дл  определени  адресов локальных экстремумов .и конца поиска локальных и абсолютного экстремумов. Регистр 20 служит дл  хранени  значени  адреса абсолютного экстремума, |выборка значени  которого внешним устройством происходит по сигналу Конец поиска с выхода элемент та И 17. Дешифратор 16 вырабатывает сигнал разрешени  по первому входу. элемента И 17 лишь при наличии нулевого состо ни  счетчика 15. Вход 24 синхронизации устройства служит дл  ввода синхронизирующих импульсов с внешнего устройства, по которым генератор 18 импульсов вырабатывает последовательность непере ,крывающихс  тактирующих импульсов (ТИ): ТИ 1 - на первом выходе, ТИ 2 на втором, ТИ 3 - на третьем, ТИ 4 на четвертом. Группа информационных входов 21 служит дл  ввода чисел из ОЗУ, группа входов 22 устройства предназначена дл  занесени  в счетчик 15 из вне него устройства числа- (п+1) где п количество чисел в массиве. Управл ющий вход 23 устройства сл жит дл  задани  вида экстремумов максимумов или минимумов. Выход- 25 устройства служит дл  вы вода значени  локальных экстремумов, сопровождаемых синхроимпульсами по выходу 26 устройства. На выходе 29 устройства по окончании работы формируетс  синхронизирующий импульс дл  выборки значени  адреса абсолютного экстремума на выходе 30 устройства и его значени  на выходе 27 устройства. Устройство работает следующим об разом. Перед началом работы регистры 2, j7,9, 11, 13, 20 и счетчик 15 наход т с  в нулевом состо нии. По входу 22 устройства в счетчик 15 заноситс  число (п+1), с входа 23 устройства на управл ющие входы элементов 3, 5 и 14 сравнени  поступает сигнал управлени  их работой, причем при наличии на входе 23 единичного сигнала элементы 3, 5 и 14 сравнени  формируют на своих выходах единичные сигналы при поступлении на вторые инфор мационные входы элементов чисел боль ших, чем на их первых информационных входах, что обуславливает режим поиска локальных и абсолютного максимумов , и наоборот, если на входе 23 устройства присутствует нулевой сигнал , то элементы 3, 5 и 14 сравнение формируют на своих выходах единичные сигналы при наличии на их вторых информационных входах чисел меньших, чем на их первых информационных входах ,- что обуславливает режим локальных и абсолютного минимумов. При определении локальных и абсолютного максимумов устройство работает следующим образом. Перед началом работы в регистры 7 и 13 заноситс  нулевой код, В счетчике 15 записано число (п+1). По вхо|ДУ 21 устройства на первый вход группы элементов И 1 из ОЗУ поступает код ctyj первого из массива сравниваемых чисел , причем выборка значений сравниваемых чисел из ОЗУ происходит со старших номеров (адресов) массива и далее к его началу. С внешнего устройства на вход 24 синхронизации устройства поступает , первый синхроимпульс, по которому запускаетс  работа внутреннего генератора 18 импульсов. Y. . Поступление по входу 24 устройства синхроимпульса означает, что внешнее устройство выставило код d очередного из анализируемых чисел и до прихода очередного синхроимпульса устройство должно произвести анализ кода числа, поступившего из ОЗУ по первой входной шине 21 устройства. В первом такте ТИ 1 через группу элементов И 1 код числа (3 записываетс  в регистр 2, при этом на первом . входе элемента 3 сравнени  по вл етс  в этом же такте код первого из сравниваемых чисел. На выходе элементов 3 и 5 сравнени  - сигналы логического нул , число в регистре 7 не превышает чисел, записанных в регист- . pax 2 и 9 соответственно, поскольку в начале работы эти регистры обнулены , поэтому на первом и-.втором входах и на выходе элемента И 4 нулевые сигналы. Во втором.такте ТИ 2 происходит стробирование элемента И 4 по третьему входу. На выходе элемента И 4 нулевой выходной сигнал. В третьем такте ТИ 3 происходит перезапись кода числа, наход щегос  в регистре 7, в регистр 9 путем стробировани  группы элементов И 8 по его второму входу. Так как регистр 7 был ранее обнулен, то в регистр 9 записываетс  нулевой код. В этом же такте происходит перезапись кода числа , записанного в регистре 11, в регистр 13 через группу элементов И 12. Так как регистр 11 в начале работы был обнулен, то в регистре 13 записываетс  нулевой код. В четвертом такте ТИ 4 происходит перезапись кода первого числа ,, за писанного.-в регистре 2, в регистр 7 -через группу элементов И б. В том 5ке такте из содержимого счетчика 15 вычитаетс  единица и на его выходе устанавливаетс  код п - адрес относительно начала массива знака, наход щегос  в регистре 7 Далее на первую входную шину 21 устройства поступает код числа d. / второго из массива сравниваемых чисел , а на вход. 24 устройства поступает второй синхроимпульс, запускающий повторно генератор 18 импульсов. В первом такте ТИ 1 код второго числа (Зу1 записываетс  в регистр 2, Если код второго числа не превышает код первого числа: dyi dy, , то на первом и втором входах элемента И 4 присутствует единичные сигналы, т.е. с.облюдено условие, локального максиму ..-d, . ма: Во втором такте происходит строби рование состо ни  выходов элементов 3 и 5 сравнени . Тактовый импульс ТИ 2 поступает на третий вход элемен та, И 4 и с его выхода поступает на .первые- входы группы элементов И 10. По сигналу с выхода элемента И 4 .про исходит перезапись кода первого числа из регистра 7 в регистр 11 через группу элементов И 10. По этому же сигналу с выхода элеМента И 4 через группу элементов И 19 происходит перезапись состо ни  счетчика 15 в регистр 20, так как на вторых входах группы элементов И 19 единичный сигнсШ, а на их первые вхо ды поступает тактовый импульс ТИ 2. Сигнал о том, что в регистре 7 находитс  значение локального максимума, с выхода элемента И 4 поступает на выход 26 устройства. В третьем такте по импульсу ТИ 3 происходит перезапись первого числа из регистра 7 через группу элементов И 8 в регистр 9 а также перезапись содержимого регист ра 11 в регистр 13 чарез группу элементов И 12. В четвертом такте по им пульсу ТИ 4 происходит перезапись ко да второго числа dyi.1 из регистра 2 через группу элементов И б регистр 7 а также содержимое счетчика 15 умень шаетс  на единицу и на его выходе устанавливаетс  код (п-1) - адрес относительно начала массива числа, на ход щегос  в регистре 7. Далее на вход 21 устройства поступает код третьего числа б ц-1 из массива сравниваемых чис.ел, а на вход 24 синхронизации поступает синхроимпульс . Если третье число не превышает второго числа 6у(--2.(3ц.;, , то после его записи в первом такте через группу элементов И 1,в регистр 2 на выходе элемента 3 сравнени  присутствует единичный сигнал, однако на выходе элемента 5 сравнени  нулевой сигнал, так как код первого числа .превышает код второго числа tdn,,3y. При стррбировании состо ни  выходов элементов 3 и 5 сравнени  во. втором такте на выходе элемента И 4 нулевой сигнал, что означает, что не выполнилось условие локального максимума: .a,a.,,, где - коды сравниваемых чисел. Второе число на  вл етс  локальным экстремумом и поэтому регистр 11 йе измен ет своего содержимогово втором такте, поскольку на первых входах группы элементов И 10 - сигнал логического нул . В четвертом такте происходит перезапись третьего числа Ий--2. регистр 7 и уменьшение содержимого счетчика 15 на единицу. Таким образом, в регистре 11 запоминаютсЯ числа, представл ющие локаль|ные максимумы при превышении их значений предадущих локальных максимумов , записанных в регистре 13. В конце поиска в регистре 11 записываетс  максимальный из всех локальных максимумов , т.е. абсолютное максимальное значение. 1 -. Аналогично происходит дальнейша  работа устройства. Таким образом, при поступлениииз ОЗУ на вход 21 устройства числа (3 в регистре 7 находитс  Число , число d(2 - в регистре 9. После поступлени -п-го синхроимпульса в первом такте число записываетс  в регистр 2. ЕСЛИ код числа удовлетвор ет условию: dv, то на выходах элементов 3 и 5 сравнени  по вл ютс  единичные сигналы. Во втором такте ТИ 2 происходит стробирование элемента И 4 по третьему входу, и с его выхода сигнал поступает на входы групп элементов И 10 и 19 и на выход 26 устройства. Если da больше максимального иЗ предыдущих локальных максимумов, хранимого в регистре 13, То на выходе-элемента 14 сравнени  по вл етс  единичный сигнал , и число dl перезаписываетс  в регистр 11. В третьем такте происходит перезапись числа do. в регистр 9 из регистра 7, а содержимого регистра 11 - в регистр 13. В четвертом такте происходит перезапись числа из регистра 2 в регистр 7. Перед поступлением на вход 24 синхронизации уетройства {п+1)-го синхроимпульса в счетчике 15 записана единица, а на входе 21 устройства устанавливаетс  нулевой код. Таким образом, условие локального максиму-, ма не соблюдено: 0 и на выходе элемента И 4 отсутствует единичный сигнал и регистры 11, 13 и 20 не измен ют своего состо ни . В четвертом такте ТИ 4 происходит перезапись содержимого регистра 2 (в котором наход тс  нули) в регистр 7 и уменьшение содержимого счетчика 15, т.е. на выходе счетчика 15 нулевой код. При этом на выходе дешифратора 16 по вл етс  единичный сигнал. По приходу следующего синхроимпульса по входу 24 устройства генератор 18 импульсов в такте ТИ 1 стробирует элемент И 17, в результате чего на выходе 29 устройства по вл етс  сигнал об окончании поиска. Аналогичным образом осуществл етс  поиск локальных и абсолютного минимумов . В этом случае на вход 23 устройства поступает нулевой сигнал, В начале поиска в этом случае во все регистры устройства заноситс  максимальное число, а затем происходит поиск минимумов по ранее описанному алгоритму. Таким образом, при однократном прочтении значений кодов исследуемых чисел из ОЗУ устройство эа врем  -4(.Т+лТ, . ргде ДТ - длительность тактового импульса , производит поиск локальных и абсолютного экстремумов. По сравнению с известным,предлага емое устройство при однократном прочтении значений выборок исследуемых функций позвол ет определить локальные и абсолютные экстремумы одновременно , что сокращает врем  поиска. Указанное качество устройства рас шир ет его функциональные возможности и расшир ет область его применени . . . Введение жесткой синхронизации ра боты всех элементов устройства по сравнению с известным исключает ложное срабатывание его элементов при переходных процессах, что приводит к повышению достоверности поиска экстремумов . Формула изобретени  Устройство дл  определени  экстре йумов, содержащее первый, второй, третий и четвертый .регистры, элемент И, первую, вторую, третью группы эле ментов И, элемент сравнени , счетчик дешифратор, причем группа информационных входов устройства соединена с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с входами установки первого регистра, выходы разр дов которого соединены с первыми информационными входами пе вого элемента сравнени , втора  груп па входов которого соединена с выходом разр дов второго регистра, выход первого элемента сравнени  соединен с первым входом элемента И, а группа выходов счетчика соединена с входами дешифратора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  значений локальных экстремумов, в него введены второй и третий элементы сравнени , четверта  - седьма  группы элементов И, второй элемент И, п тый и шестой регистры, генератор импульсов, причем выходы разр дов первого регистра соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входом установки второго регистра, выходы разр дов которого соединены с вторыми группами информационных входов второго и третьего элементов сравнени , с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп и с первой группой выходов устройства, перва  группа информационных входов второго элемента сравнени  соединена-с выходгми разр дов третьего регистра, входы устано вки которого соединены с выходами элементов И третьей группы, выход второго элемента сра:внени  соединен с вторым входом первого элемента И, выход, которого соединен с первыми входами (элементов И четвертой и седьмой групп и с первым выходом устройства, выходы элементов И четвертой группы соединены с входами установки четвертого регистра , выходы разр дов которого соединены с второй группой -выходов устройства и с первыми входами элементов И группы, выходы которых соединены с входами установки п того регистра, выходы разр дов которого соединены с первой группой информационных входов третьего элемента сравнени , выход- которого соединен с вторыми входами элементов И седьмой группы и с третьими входами элементов И четвертой группы, группа управл ющих входов устройства соединена с группой установочных входов счетчика, вызсбды разр дов которого соединены с третьей группой выходов устройства и с третьими входами элементов И седьмой группы,выходы которых соединены с входами установки шестого регистра, ВЫХО.ДЫ разр дов которого  вл ютс  четвертой группой выходов устройства,выход дешифратора соединен с первым входом второго элемента И,выход которого  вл етс  вторым выходом устройства , управл ющий вход устройства соединен с управл ющими входами первого, второго и третьего элементов сравнен ни ,вход генератора импульсов соединен с входом синхронизации устройства, первый выход генератора импульсов соединен с-вторыми входами- второго элемента И и элементов И первой группы, второй выходГенератора импульсов соединен/с третьим входом первого элемента И,третий выход генератора импульсов соединен- с вторыми входами элементов И третьей и и той групп,четвертый йыход генератора импульсов соединен с вторыми входами элементов И вто- 5 рой группы и со счетным, входом счетчика . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 696442, кл. .G Об Р 7/06, 1977.
2. 2. Авторское свидетельство СССР 746504, кл. G 06 Р 7/04, 1978 ( прототип).