Устройство сравнения двоичных чисел
Владельцы патента RU 2507564:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых компараторах, ассоциативных процессорах и машинах баз данных. Техническим результатом является упрощение устройства за счет обеспечения однородности аппаратурного состава. Устройство сравнения двоичных чисел предназначено для распознавания отношений A>B, A=B, A<B, где A=an-1…a0, B=bn-1…b0 - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a0,…,an-1, b0,…, bn-1∈{0,l}, и содержит 3n переключателей (11,…,3n). 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, рис.4.18 на стр.163 в книге Бибило П.Н. Основы языка VHDL. М.: Солон-Р, 2000 г.), при произвольной разрядности выполняющие распознавание отношений A≥B, А<В, где A=an-1…a0, B=bn-1…b0 - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a0,…, an-1, b0,…, bn-1∈{0,l}.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств сравнения двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется распознавание отношений A>B и A=B.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство сравнения двоичных чисел (патент РФ 2363037, кл. G06F 7/02, 2009 г.), которое содержит выход, настроечный вход и при произвольной разрядности выполняет распознавание отношений А>В, А-В, A<B, где A=an-1…a0, B=bn-1…b0 - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a0,…, an-1, b0,…, bn-1∈{0,l}.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная неоднородностью аппаратурного состава (прототип состоит из элементов трех типов).
Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет обеспечения однородности аппаратурного состава при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем настроечный вход и выход, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены 3n переключателей, которые сгруппированы по три переключателя в n групп, причем в i-й группе нормально замкнутый, нормально разомкнутый контакты и управляющий вход третьего переключателя и объединенные нормально разомкнутый контакт первого, нормально замкнутый контакт второго переключателей и их управляющий вход соединены соответственно с коммутационными контактами первого, второго переключателей и (n+i)-м и i-м входами устройства сравнения двоичных чисел, коммутационный контакт третьего переключателя предыдущей группы соединен с нормально замкнутым контактом первого, нормально разомкнутым контактом второго переключателей последующей группы, а коммутационный контакт третьего переключателя n-й группы и объединенные нормально замкнутый контакт первого, нормально разомкнутый контакт второго переключателей первой группы соединены соответственно с выходом и настроечным входом устройства сравнения двоичных чисел.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.
Устройство сравнения двоичных чисел содержит 3n переключателей 11,…, 3n, которые сгруппированы в n групп так, что i-я группа содержит переключатели 1i, 2i, 3i, причем нормально замкнутый, нормально разомкнутый контакты и управляющий вход переключателя 3i и объединенные нормально разомкнутый контакт переключателя 1i, нормально замкнутый контакт переключателя 2i и их управляющий вход соединены соответственно с коммутационными контактами переключателей 1i, 2i, - и (n+i)-м и i-м входами устройства сравнения двоичных чисел, коммутационный контакт третьего переключателя предыдущей группы соединен с нормально замкнутым контактом первого, нормально разомкнутым контактом второго переключателей последующей группы, а коммутационный контакт переключателя 3n и объединенные нормально замкнутый контакт переключателя 11, нормально разомкнутый контакт переключателя 21 соединены соответственно с выходом и настроечным входом устройства сравнения двоичных чисел.
Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его настроечный вход подается положительный импульсный сигнал z0∈{0,l}. На его первый,…, n-й и (n+1)-й,…, (2n)-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы a0,…, aa-1∈{0,l} и b0,…, bn-1∈{0,l}, которые задают подлежащие сравнению n-разрядные двоичные числа A=an-1…а0 и B=bn-1/b0 (an-1, bn-1 и а0, b0 определяют значения старших и младших разрядов соответственно). Если на управляющем входе переключателя действует логический «0» (логическая «1»), то нормально замкнутый контакт этого переключателя замкнут (разомкнут), а нормально разомкнутый - разомкнут (замкнут). Тогда i-я группа переключателей будет воспроизводить функцию zi(ai-1, bn-1, zi-1), которую определяет представленная ниже таблица.
| ai-1 | bi-1 | zi-1 | zi |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что: 1) если ai-1<bi-1 или ai-1=bi-1 и zi-1=0, то zi=0; 2) если ai-1>bi-1 или ai-1=bi-1 и zi-1=1, то zi=1. Следовательно, при z0=1 либо z0=0 соответственно имеем
Таким образом, если A>B, A<B или A=B, то на выходе предлагаемого устройства соответственно получим логическую «1», логический «0» или положительный импульсный сигнал z0.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел выполняет распознавание отношений A>B, A=B, A<B, где A=an-1…a0, B=bn-1…b0 - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a0,…, an-1, b0,…, bn-1∈{0,1}, и имеет однородный аппаратурный состав.
Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее настроечный вход и выход, отличающееся тем, что в него дополнительно введены 3n переключателей, которые сгруппированы по три переключателя в n групп, причем в i-й группе нормально замкнутый, нормально разомкнутый контакты и управляющий вход третьего переключателя и объединенные нормально разомкнутый контакт первого, нормально замкнутый контакт второго переключателей и их управляющий вход соединены соответственно с коммутационными контактами первого, второго переключателей и (n+i)-м и i-м входами устройства сравнения двоичных чисел, коммутационный контакт третьего переключателя предыдущей группы соединен с нормально замкнутым контактом первого, нормально разомкнутым контактом второго переключателей последующей группы, а коммутационный контакт третьего переключателя n-й группы и объединенные нормально замкнутый контакт первого, нормально разомкнутый контакт второго переключателей первой группы соединены соответственно с выходом и настроечным входом устройства сравнения двоичных чисел.
