Устройство селекции меньшего из двух двоичных чисел
Владельцы патента RU 2789723:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относиться к области вычислительной техники. Технический результат заключается в упрощении схемы устройства за счет уменьшения ее цены по Квайну при сохранении функциональных возможностей. Устройство селекции меньшего из двух двоичных чисел предназначено для обработки n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами, и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство логической обработки многозначных операндов. Устройство содержит
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны устройства селекции меньшего из двух двоичных чисел (см., например, патент РФ 2300133, кл. G06F 7/02, 2007 г.), выполняющие операцию 
, где 
и 
есть двухразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств селекции меньшего из двух двоичных чисел, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка n-разрядных двоичных чисел.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство селекции меньшего из двух двоичных чисел (патент РФ 2300130, кл. G06F 7/02, 2007 г.), которое содержит 
элементов И и выполняет операцию 
, где 
, 
есть n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится схемная сложность, обусловленная тем, что цена по Квайну схемы прототипа равна 
.
Техническим результатом изобретения является упрощение схемы устройства за счет уменьшения ее цены по Квайну при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве селекции меньшего из двух двоичных чисел, содержащем элементов И, которые распределены в n групп так, что первая и n-я группы содержат по одному элементу И, а m-я (
) группа содержит три элемента И, первый, второй входы первого элемента И первой группы и выход первого элемента И j-й (
) группы соединены соответственно с первым, (
)-ым входами и j-ым выходом устройства селекции меньшего из двух двоичных чисел, особенность заключается в том, что в первую, m-ю, n-ю и k-ю (
) группы дополнительно введены соответственно два элемента И, четыре элемента ИЛИ, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, в k-й группе i-й (
) вход первого элемента И, подключенного выходом к входу элемента НЕ, и второй вход (
)-го элемента И соединены соответственно с первым входом ()-го элемента И и выходом элемента НЕ, в m-й группе выход i-го элемента ИЛИ, подключенного первым входом к второму входу (
)-го элемента ИЛИ, и первый вход (
)-го элемента ИЛИ соединены соответственно с первым входом и выходом ()-го элемента И, в n-й группе выход i-го элемента ИЛИ соединен с i-ым входом первого элемента И, выход ()-го элемента И первой группы и выход (
)-го элемента ИЛИ m-й группы соединены соответственно с первым входом i-го элемента ИЛИ второй группы и первым входом i-го элемента ИЛИ (
)-й группы, а вторые входы первого, второго элементов ИЛИ r-й (
) группы соединены соответственно с r-ым, (
)-ым входами устройства селекции меньшего из двух двоичных чисел.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства селекции меньшего из двух двоичных чисел.
Устройство селекции меньшего из двух двоичных чисел содержит 
элементов И 111,…,13(n–1), 11n, 
элементов ИЛИ 212,…,24(n–1), 21n, 22n и 
элементов НЕ 31,…,3n–1, причем все элементы распределены в n групп так, что первая и m-я () группы содержат соответственно элементы 111, 121, 131, 31 и 11m, 12m, 13m, 21m,…,24m, 3m, а n-я группа содержит элементы 11n, 21n, 22n, i-й () вход элемента 11k (), подключенного выходом к входу элемента 3k, и второй вход элемента 1(i+1)k соединены соответственно с первым входом элемента 1(i+1)k и выходом элемента 3k, выход элемента 2im, подключенного первым входом к второму входу элемента 2(i+2)m, и первый вход элемента 2(i+2)m соединены соответственно с первым входом и выходом элемента 1(i+1)m, выход элемента 2in соединен с i-ым входом элемента 11n, выходы элементов 1(i+1)1 и 2(i+2)m соединены соответственно с первыми входами элементов 2i2 и 2i(m+1), а первые входы элементов 121, 131, вторые входы элементов 21r (), 22r и выход элемента 11j () соединены соответственно с первым, ()-ым, r-ым, (
)-ым входами и j-ым выходом устройства селекции меньшего из двух двоичных чисел.
Работа предлагаемого устройства селекции меньшего из двух двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый,…,n-й и (
)-й,…,(
)-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы 
и 
, которые задают подлежащие обработке n-разрядные двоичные числа , (
, 
и 
, 
определяют значения старших и младших разрядов соответственно). Тогда сигнал на j-ом () выходе предлагаемого устройства будет определяться выражением
где
В представленной ниже таблице приведены значения реализуемых выражениями (2), (3) функций для всех возможных наборов значений их аргументов. Жирным в таблице выделены значения функций и их аргументов при 
.
|
|
|
|
|
|
| - | - | 0 | 0 | 0 | 0 |
| - | - | 0 | 1 | 0 | 1 |
| - | - | 1 | 0 | 1 | 0 |
| - | - | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что:
1) если 
или 
(
), то соответственно 
или 
и 
(
и 
);
2) если 
и 
, то 
;
3) если 
и 
(
и 
), то 
и 
(
и 
);
4) если 
и 
(
и 
), то 
и 
(
и 
).
Таким образом, на первом и r-ом () выходах предлагаемого устройства согласно (1) соответственно получим
и
где 
и 
- фрагменты n-разрядных двоичных чисел и . Следовательно, с учетом (4), (5) имеем 
, где 
- n-разрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами 
(
и 
определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно).
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство селекции меньшего из двух двоичных чисел выполняет операцию , где , есть n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, при этом его схема проще чем у прототипа, поскольку ее цена по Квайну равна 
.
Устройство селекции меньшего из двух двоичных чисел, содержащее 
