Устройство для сравнения чисел

 

Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике, измерительной технике и может быть использовано в различных логических, управляющих, программных,вычислительных и других устройствах. Устройство позволяет получать результат сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном , так и в единично-позиционном кодах. В устройстве предусматривается предварительное преобразование входных единично-позиционных кодов сравниваемых чисел в единично-нормальные коды и их дальнейшее параллельное поразрядное сравнение. Устройство содержит элементы i И 1, 6, регистры 2 и 3, ячейки сравнения 4, многовходовый элемент ИЛИ 5. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,-

g jp

1 l8) ( — 321,1 ) 15
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4824334/24 (22) 08.05,90 (46) 23.09.92, Бюл, № 35 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.П.Кожемяко, Л,И.Тимченко, С.Н.Белан, О.А.Головань и Н.Н.Белан (56) Авторское свидетельство СССР № 1156061, кл. G 06 F 7/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1361541, кл. G 06 F 7/04, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике, измерительной

SU 1764049 A1 технике и может быть использовано в различных логических, управляющих, программных,вычислительных и других устройствах.

Устройство позволяет получать результат сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах. В устройстве предусматривается предварительное преобразование входных единично-позиционных кодов сравниваемых чисел в единично-нормальные коды и их дальнейшее параллельное поразрядное сравнение, Устройство содержит элементы i И 1, 6, регистры 2 и 3, ячейки сравнения 4, многовходовый элемент ИЛИ 5, 3 ил, 1764049

Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике, измерительной технике и может быть использовано в различных логических, управляющих, программных, вычислительных, измерительных и других устройствах, Известно устройство для сравнения чисел (авт.св. N. 842791, БИ М 24, 1981), содержащее элементы И вЂ” НЕ, ИЛИ вЂ” НЕ, НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггеры, причем первый информационный вход устройства соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и через первый элемент НŠ— c первым входом второго элемента И вЂ” НЕ, а выходы третьего и пятого элементов И вЂ” HE соединены с информационными входами триггеров.

Недостатками данного устройства являются узкая область применения вследствие возможности сравнения чисел, представленных только в двоичных кодах, низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером выполнения операции сравнения.

Известно устройство для сравнения двоичных чисел (авт.ca. N 1156061, БИ N

18, 1985), содержащее три элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, элементы И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, триггеры и элемент запрета, информационный вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, управляющий вход соединен с выходом элемента

ИЛИ вЂ” HE, а выход подключен к первым входам второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которых соединены с прямыми выходами первого и второготриггеров, а выходы являются выходами неравенства устройства, К недостаткам данного устройства относятся ограниченная область применения вследствие сравнения чисел, представленных только в двоичных кодах, низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером выполнения операции сравнения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сравнения чисел (авт.св. N 1361541, БИ

М 47, 1987), содержащее два сдвиговых регистра, ячейки сравнения чисел, блок сравнения чисел, причем вход синхронизации устройства подключен к входам управления сдвигом сдвиговых регистров, выходы i-x разрядов которых, где! = 1, 2„„,k (k — разрядность десятичных чисел), соединены соответственно с первым и вторым входами сравниваемых разрядов i-й ячейки сравнения, блок сравнения чисел содержит две группы по (i — 1) элементов И, элемент ИЛИ и три триггера, ячейка сравнения содержит

50 элемент неравноэначности, два элемента И, два триггера и элемент ИЛИ-НЕ.

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, обусловленное последовательным характером выполнения операции сравнения, ограниченная область применения вследствие возможности сравнения чисел, представленных только в единично-нормальном коде, Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение области применения устройства за счет обеспечения сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном, так и в единично позиционном кодах, Поставленная цельдостигается тем, что в устройство для сравнения чисел, содержащее два регистра и ячейки сравнения, причем выходы i-x разрядов регистров соединены соответственно с первым и вторым входами сравниваемых разрядов i-й ячейки сравнения, i = 1,2,...,k, где k — разрядность сравниваемых чисел, введены два элемента И и многовходовый элемент ИЛИ, к входам которого подключены выходы ячеек сравнения, входы разрешения сравнения которых обьединены и подключены к выходу первого элемента И, входы которого соединены с выходами первых разрядов соответственно первого и второго регистров, первые информационные входы разрядов первого и второго регистров являются входами соответственно первого и второго сравниваемых чисел, входы записи разрядов обоих регистров обьединены и подключены к входу управления режимом устройства, выход j-го разряда каждого регистра (j = 1,2,...,k) соединен с вторым информационным входом (j — 1)-го разряда этого регистра, входы сброса всех разрядов обоих регистров подключены к входу сброса устройства, выход многовходового элемента

ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И р первый вход которого является входом разрешения выдачи результата сравнения, а выход — выходом устройства.

Каждая ячейка сравнения содержит элемент И с инверсным входом, прямой вход которого является первым входом ячейки сравнения, а инверсный — вторым входом ячейки сравнения, и элемент И, первый вход которого подключен к выходу элемента И с инверсным входом, второй вход является входом разрешения сравнения, а выход— выходом ячейки сравнения. Каждый разряд первого и второго регистров состоит из элемента ИЛИ, элемента И и RS-триггера, причем первый вход элемента ИЛИ является первым информационным входом данного разряда регистра, а второй вход соединен с

1764049

10

20

35

45

55 выходом элемента И, первый вход которого является входом записи, а второй — вторым информационным входом данного разряда регистра. Выход элемента ИЛИ подключен к S-входу RS-триггера, прямой выход которого является выходом, à R-вход — входом сброса данного разряда регистра.

Сравнение чисел, выполняемое данным устройством, заключается в представлении первого и второго входных чисел, заданных в единично-нормальном или единично-позиционном кодах, в единично-нормальном коде в первом и втором регистрах соответственно и затем в параллельном, поразрядном сравнении их значений в ячейках сравнения.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2— функциональная схема ячейки сравнения; на фиг.3 — функциональная схема разряда регистра, Устройство для сравнения чисел (фиг,1) содержит первый элемент И 1, первый 2 и второй 3 регистры, ячейки сравнения 4 -4, многовходовый элемент ИЛИ 5, второй элемент И 6. Первый 2 и второй 3 регистры состоят соответственно из разрядов 7>-7к и

81 — 8 . Устройство имеет вход управления режимом устройства 9, вход разрешения выдачи результата 10, выход результата сравнения 11, входы разрядов первого числа 121 12, входы разрядов второго числа

13 -13к. На схеме также указаны вход записи 14 и второй информационный вход 15 разрядов 7 — 7, 8 — 8 регистров 2 и 3, первый вход 16, второй вход 17 и вход разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 4>-4, вход сброса устройства 19, Выход первого элемента И 1 подключен к входам разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 41-4, выходы которых подключены к соответствующим входам многовходового элемента

ИЛИ 5. Выход последнего соединен с вторым входом второго элемента И 6, первый вход которого подключен к входу разрешения выдачи результата сравнения 10, а выход — к выходу результата 11, Первые информационные входы разрядов 7>-7к регистра 2 и разрядов 8> — 8 регистра 3 подключены к входам 12> — 12 первого и входам

13>-13к второго сравниваемых чисел соответственно. Входы записи 14 разрядов

71 — 7, 81 — 8к регистров 2, 3 соединены с входом управления режимом устройства

9. Выходы разрядов 7 — 7 регистра 2 соединены с первыми входами 16 соответствующих ячеек сравнения 4 — 4, а выходы разрядов 81-8I< регистра 3 соединены с вторыми входами 17 ячеек 4> — 4 .

Выход каждого )-го из разрядов 7 -7 регистра 2 и разрядов Bz — 8 регистра 3 соединен с вторым информационным входом 15 (j-1)го разряда данного регистра. Входы сброса разрядов 7 — 7, 8 -8 регистров 2, 3 подклю чены к входу сброса устройства 19. Выход первых разрядов 7 и 8 регистров 2 и, соединены соответственно с первым и вто рым входами первого элемента И 1.

Ячейка сравнения, функциональная схе ма которой показана на фиг.2, содержи. элемент И 20 с инверсным входом и элемен

И 21. Прямой вход элемента И 20 являетс входом 16 (фиг.1), а инверсный — входом 1 ячейки сравнения. Выход элемента И 20 соединен с первым входом элемента И 21, второй вход которого является входом разрешения сравнения 18 (фиг.1), а выход— выходом ячейки сравнения.

Разряд регистра, функциональная схема которого представлена на фиг.3, состоит из элемента ИЛИ 22, элемента И 23 и RSтриггера 24, R-вход которого является входом сброса, а прямой выход — выходом данного разряда, S-вход триггера 24 соединен с выходом элемента ИЛИ 22, первый вход которого является первым информационным входом данного разряда регистра, а второй вход соединен с выходом элемента

И 23, Первый вход элемента И 23 является входом записи 14 (фиг.1), а второй — вторым информационным входом 15 данного разряда.

Устройство работает следующим образом, Сравниваемые числа поступают на входы 12> — 12 разрядов 7 — 7 регистра 2 и входы 13> — 13 разрядов 81 — 8 регистра 3 соответственно. Перед началом работы триггеры 24 (фиг.3) разрядов 7 -7, 8)-8 регистров 2 и 3 устанавливаются в нулевое состояние по сигналу на входе сброса 19. В зависимости от того, в каком коде представлены входные числа, единично-нормальном или единично-позиционном, на вход управления режимом устройства 9 подается соответственно нулевой или единичный сигнал.

В случае, если сравниваемые числа А и

В заданы в единично-нормальных кодах, сигналы значений их разрядорв а, Ь;, проходя через элементы ИЛИ 22 (фиг.3) разрядов

7., 8 регистров 2, 3, устанавливают триггеры

24 данных разрядов в состояния, определя емые значениями а, Ь; таким образом, едй-3 нично-нормальные коды чисел А и В записываются s регистры 2 и 3 соответственно. При этом первые разряды 7 и 8 регистров 2 и 3 будут содержать единичные значения (первому разряду входного кода присваивается вес "0"), данные единичные сигналы с выходов разрядов 7 . 8> регистров

1764049

20 том, что А>В.

2, 3 поступят на входы первого элемента И

1, с выхода которого единичный сигнал следует на входы разрешения сравнения 18 ячеек 4>-4к, разрешая таким образом их работу, На первый 16 и второй 17 входы ячеек сравнения 4 — 4 с выходов регистров 2, 3 поступают значения единично-нормальных кодов чисел А и В, причем на прямой вход элемента И 20 (фиг.2) ячейки сравнения 4; поступает значение аь а на инверсный вход — значение — Ьь

Если сравниваемые числа таковы, что

А>В, то для их единично-нормальных кодов существует по крайней мере один разряд 1, такой, что ai = 1, bi = О. При этом в ячейке 4i на выходе элемента И 20 (фиг,2) появится единичный сигнал, поступающий на первый вход элемента И 21, на втором входе которого присутствует единичный сигнал с входа разрешения сравнения 18 данной ячейки; таким образом, на выходе элемента

И 21, а значит, и на выходе ячейки 4i появляется единичный сигнал, который, проходя через многовходовый элемент ИЛИ 5, поступает на второй вход элемента И 6 и, в случае присутствия на его первом входе единичного сигнала с входа разрешения выдачи результата 10, следует на выход элемента И 6, являющийся выходом устройства

11, свидетельствуя о том, что А>В.

В противном случае, если А В, ни для одного из разрядов единично-нормальных кодов этих чисел не выполняется условие

ai = 1, bi = О, поэтому на выходах всей ячеек сравнения 4i — 4 будут присутствовать нулевые сигналы; следовательно, нулевой сигнал присутствует на выходе 11 устройства, свидетельствуя о том, что А В.

Пусть входные числа А и В заданы в единичном-позиционных кодах, При этом на вход управления режимом устройства 9 подается единичный сигнал. Единично-позиционные коды чисел А и В поступают в регистры 2 и 3 соответственно, На входах записи 14 разрядовв 7>-7, 8> — 8 регистров

2 присутствуют единичные сигналы с входа управления режимом устройства 9, на вторые информационные входы 15 разрядов 7> — 7(к-1), 81 — 8(k-ц поступают сигналы с выхода следующего за данным разряда регистра, т.е. на первом входе элемента И 23 (фц .3) 1-го разряда регистров 2, 3 присутствД6 единичный сигнал, на втором входе— сигнал с прямого выхода триггера 24 последующего, (i+1)-ro, разряда регистра, Если в (i+1)-м разряде записана единица, то на выходе элемента И 23 i-го разряда появится единичный сигнал, который, пройдя через

55 элемент ИЛИ 22, устанавливает триггер 24 в единичное состояние, вследствие чего в !

-м разряде записывается единица. Если же (1+1)-й разряд содержит нулевое значение, то содержимое разряда i остается без изменения. Тем самым достигается перезапись содержимого регистров 2, 3 таким образом, что числа А и В оказываются представленными в них единично-нормальном коде.

Процесс перезаписи закончится, когда младшие разряды чисел А и В примут единичные значения, т.е. когда в разрядах 7> и

8> регистров 2, 3 будут записаны единицы.

С выходов данных разрядов единичные сигналы поступят соответственно на первый и второй входы элемента И 1, и на его выходе появится единичный сигнал, который, поступая на входы разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 4> — 4к, разрешает тем самым их работу. Процесс сравнения единично-нормальных кодов чисел А и В будет происходить аналогично рассмотренному выше, Для наглядности может быть рассмотрен пример сравнения двух десятичных чисел А = 7, В = 4, представленных в единично-позиционном коде, Эти коды поступят в регистры 2, 3, и вначале их содержимое имеет следующий вид:

Регистр 2: 00000001 0 0

Регистр3; ÎООО 100000 (первому разряду присвоен вес "0", в данном случае разрядность кода к = 10), В результате перезаписи чисел А и В в регистрах 2, 3 из единично-позиционного в единично-нормальный код путем распространения единицы из восьмого разряда регистра 2 и пятого разряда регистра 3 в младшие разряды данных регистров их содержимое примет вид:

Регистр2: 1111111100

Регистр3: 1111100000

Единичные сигналы с выходов первых разрядов регистров 2, 3 поступят на входы элемента И 1, с выхода которого единичный сигнал поступит на входы разрешения сравнения 18 ячеек сравнения 4 — 4 o и разрешит их работу. При этом для ячеек 4ю, 4т. 4а выполнится условие ai = 1, bi = О, на их выходах появятся единичные сигналы, которые поступят на шестой, седьмой и восьмой входы многовходового элемента ИЛИ 5, в результате чего единичный сигнал с его выхода поступит на второй вход элемента И 6 и, при наличии единичного сигнала с входа разрешения выдачи результата на его первом входе, на выходе элемента И 6 появится единичный сигнал, свидетельствующий о

1764049

В предлагаемом устройстве сравнение чисел производится одновременно по всем разрядам; таким образом, параллельное выполнение операции сравнения повышает его быстродействие. Входные числа могут быть представлены как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном коде, так как регистры данного устройства обладают способностью преобразования единично-позиционного кода числа в единично-нормальный, что расширяет область применения устройства для сравнения чисел.

Формула изобретения

Устройство для сравнения чисел, содержащее два регистра и ячейки сравнения, выходы l-x разрядов регистров соединены соответственно с первым и вторым входами сравниваемых разрядов i-й ячейки сравнения, i=1,2,...,k, где k — разрядность сравниваемых чисел, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения за счет обеспечения сравнения чисел, представленных как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах, в него введены два элемента И, многовходовый элемент ИЛИ, к входам которого подключены выходы ячеек сравнения, входы разрешения сравнения

5 которых объединены и подключены к выходу первого элемента И, входы которого соединены с выходами первых разрядов соответственно первого и второго регистров, первые информационные входы разря10 дов первого и второго регистров являются входами соответственно первого и второго сравниваемых чисел, входы записи разрядов обоих регистров объединены и подключены к входу управления режимом

15 устройства, выход J-го разряда каждого регистра (j=2„,k) соединен с вторым информационным входом (J — 1)-го разряда этого регистра, входы сброса всех разрядов обоих регистров подключены к входу сброса

20 устройства, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И, первый вход которого является входом разрешения выдачи результата сравнения, а выход — выходом

25 устройства, 1764049

ie(is>

Редактор Г,Бельская

Заказ 3457 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

ЯфО

Ь(кбОу -лЮужцеЫ разряд

Составитель О,Головань

Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик