Устройство сравнения двоичных чисел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых компараторах, ассоциативных процессорах и машинах баз данных. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет распознавания отношений А>В и А=В. Устройство сравнения двоичных чисел предназначено для сравнения четырехразрядных двоичных чисел А и В, задаваемых двоичными сигналами. Устройство содержит четыре элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» (1₁, …, 1₄), четыре элемента «Запрет» (2₁, …, 2₄), четыре элемента «ЗИ» (3₁, …, 3₄), четыре элемента «2ИЛИ» (4₁, …, 4₄) и элемент «НЕ» (5). За счет указанных элементов и новой схемы их соединения обеспечено расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны устройства сравнения двоичных чисел (см., например, третий снизу рис. в табл.3.5 на стр.103 в книге Справочник по цифровой вычислительной технике. Малиновский Б.Н., Александров В.Я., Боюн В.П. и др. / Под ред. Б.Н.Малиновского. Киев: Техника, 1974 г.), содержащие элемент «Запрет» и реализующие оператор отношения х₂>х₁ где х₁, х₂∈{0,1} - одноразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств сравнения двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается сравнение четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является, принятое за прототип, устройство сравнения двоичных чисел (рис.4.18 на стр.163 в книге Бибило П.Н. Основы языка VHDL. М.: Солон-Р, 2000 г.), которое содержит три элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», три элемента «2ИЛИ», элемент «НЕ» и реализует оператор отношения А≥В, где А=а₃a₂a₁a₀, B=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, …, a₃, b₀, …, b₃∈{0,1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что прототип не позволяет распознать отношения А>В и А=В.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения распознавания отношений А>В и А=В,

где A=a₃a₂a₁a₀, В=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, …, a₃, b₀, …, b₃∈{0,1}.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем элемент «НЕ», три элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» и три элемента «2ИЛИ», особенность заключается в том, что в него дополнительно введены четыре элемента «Запрет», четыре элемента «ЗИ», элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» и элемент «2ИЛИ», причем выход i-го () элемента «ЗИ», подключенного вторым входом к инвертирующему входу i-го элемента «Запрет», и выход i-го элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», подключенного вторым входом к третьему входу i-го элемента «ЗИ», соединены соответственно с вторым входом i-го элемента «2ИЛИ» и вторым входом i-го элемента «ЗИ», подключенного первым входом к неинвертирующему входу i-го элемента «Запрет», первый вход первого элемента «2ИЛИ» соединен с шиной нулевого потенциала и входом элемента «НЕ», подключенного выходом к неинвертирующему входу первого элемента «Запрет», выход j-го () элемента «Запрет» и выход i-го элемента «2ИЛИ» соединены соответственно с неинвертирующим входом (j+1)-го элемента «Запрет» и первым входом (j+1)-го элемента «2ИЛИ», а выходы четвертых элементов «Запрет» и «2ИЛИ» образуют соответственно первый и второй выходы устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+i)-й входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами i-го элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.

Устройство сравнения двоичных чисел содержит четыре элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 1₁, …, 1₄, четыре элемента «Запрет» 2₁, …, 2₄, четыре элемента «ЗИ» 3₁, …, 3₄, четыре элемента «2ИЛИ» 4₁, …, 4₄ и элемент «НЕ» 5, причем выход элемента 3_i (), подключенного вторым входом к инвертирующему входу элемента 2_i, и выход элемента 1_i, подключенного вторым входом к третьему входу элемента 3_i, соединены соответственно с вторым входом элемента 4_i и вторым входом элемента 3_i, подключенного первым входом к неинвертирующему входу элемента 2_i, первый вход элемента 4₁ соединен с шиной нулевого потенциала и входом элемента 5, подключенного выходом к неинвертирующему входу элемента 2₁, выход элемента 2_j () и выход элемента 4_j соединены соответственно с неинвертирующим входом элемента 2_j+1 и первым входом элемента 4_j+1, а выходы элементов 2₄ и 4₄ образуют соответственно первый и второй выходы устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+i)-й входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 1_i.

Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый, …, четвертый и пятый, …, восьмой входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы b₃, …, b₀∈{0,1} и а₃, …, а₀∈{0,1}, которые задают подлежащие сравнению четырехразрядные двоичные числа B=b₃b₂b₁b₀ и A=a₃a₂a₁a₀ (a₃, b₃ задают значения старших, a a₀, b₀ - младших разрядов). Тогда сигналы на выходах элементов 2_i, 4_i () будут определяться выражениями

,

где y₀=1, z₀=0. В представленной таблице приведены значения, реализуемые выражениями (1) функций на всех возможных наборах значений их аргументов. Жирным в таблице выделены значения функций и их аргументов при i=1. Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что: 1) если z_i-1=0, y_i-1=1 и

а_4-i=b_4-i, то z_i=0, у_i=1; 2) если z_i-1=0, y_i-1=1 и a_4-i>b_4-i (z_i-1=0, у_i-1=1 и а_4-i<b_4-i), то z_i=1, y_i=0 (z_i=y_i=0); 3) если z_i-1=1, y_i-1=0 (z_i-1=y_i-1=0), то z_i=1, y_i=0 (z_i=y_i=0). Таким образом, на первом и втором выходах предлагаемого устройства соответственно получим

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает распознавание отношений А>В и А=В, где А=а₃a₂a₁a₀, B=b₃b₂b₁b₀ - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, …, a₃, b₀, …, b₃∈{0,1}.

Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее элемент «НЕ», три элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» и три элемента «2ИЛИ», отличающееся тем, что в него дополнительно введены четыре элемента «Запрет», четыре элемента «3И», элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» и элемент «2ИЛИ», причем выход i-го () элемента «3И», подключенного вторым входом к инвертирующему входу 1-го элемента «Запрет», и выход i-го элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», подключенного вторым входом к третьему входу i-го элемента «3И», соединены соответственно с вторым входом i-го элемента «2ИЛИ» и вторым входом i-го элемента «3И», подключенного первым входом к неинвертирующему входу i-го элемента «Запрет», первый вход первого элемента «2ИЛИ» соединен с шиной нулевого потенциала и входом элемента «НЕ», подключенного выходом к неинвертирующему входу первого элемента «Запрет», выход j-го () элемента «Запрет» и выход j-го элемента «2ИЛИ» соединены соответственно с неинвертирующим входом (j+1)-го элемента «Запрет» и первым входом (j+1)-го элемента «2ИЛИ», а выходы четвертых элементов «Запрет» и «2ИЛИ» образуют соответственно первый и второй выходы устройства сравнения двоичных чисел, i-й и (4+i)-й входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами i-го элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».