устройство сравнения двоичных чисел

Формула изобретения

Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее импликатор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены 2(n-1) элементов И, 2(n-1) элементов И-НЕ и 2n-1 аналогичных упомянутому импликаторов, причем все импликаторы и элементы И, И-НЕ сгруппированы в n групп так, что j-я группа содержит два импликатора, а k-я группа дополнительно содержит два элемента И-НЕ и два элемента И, в k-й группе выход i-го элемента И-НЕ, подключенного вторым входом к первому входу i-го элемента И, и выход i-го элемента И, подключенного вторым входом к выходу (3-i)-го элемента И-НЕ, соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами i-го импликатора, в первой группе инвертирующий и неинвертирующий входы первого импликатора подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго импликатора, выход i-го импликатора предыдущей группы соединен с вторым входом i-го элемента И-НЕ последующей группы, а выход i-го импликатора n-й группы является i-ым выходом устройства сравнения двоичных чисел, первый, (n+1)-й и k-й, (n+k)-й входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами первого, второго импликаторов первой группы и первыми входами первого, второго элементов И-НЕ k-й группы.

Описание изобретения к патенту

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.1.35з на стр.57 в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Радио и связь, 1988 г.), выполняющие идентификацию признака а=b, где a, b {0,1} - одноразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств сравнения двоичных чисел, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается сравнение n-разрядных 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 (нижний 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.), которое содержит импликатор и выполняет идентификацию признака х₁>х ₂, где х₂, х₂ {0,1} - одноразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается сравнение n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения идентификации признаков x_n-1...x ₀>y_n-1...y₀ , x_n-1...x₀=y _n-1...y₀, x_n-1 ...x₀<y_n-1...y ₀, где x_n-1...x₀ и y_n-1...y₀ - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами x ₀, ..., x_n-1, y₀ , ..., y_n-1 {0,1}.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем импликатор, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены 2(n-1) элементов И, 2(n-1) элементов И-НЕ и 2n-1 аналогичных упомянутому импликаторов, причем все импликаторы и элементы И, И-НЕ сгруппированы в n групп так, что j-я группа содержит два импликатора, а k-я группа дополнительно содержит два элемента И-НЕ и два элемента И, в k-й группе выход i-го элемента И-НЕ, подключенного вторым входом к первому входу i-го элемента И, и выход i-го элемента И, подключенного вторым входом к выходу (3-i)-го элемента И-НЕ, соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами i-го импликатора, в первой группе инвертирующий и неинвертирующий входы первого импликатора подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго импликатора, выход i-го импликатора предыдущей группы соединен с вторым входом i-го элемента И-НЕ последующей группы, а выход i-го импликатора n-й группы является i-ым выходом устройства сравнения двоичных чисел, первый, (n+1)-й и k-й, (n+k)-й входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами первого, второго импликаторов первой группы и первыми входами первого, второго элементов И-НЕ k-й группы.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.

Устройство сравнения двоичных чисел содержит импликаторы 1₁₁, ..., 1_2n, элементы И-НЕ 2₁₂, ..., 2_2n , элементы И 3₁₂, ..., 3 _2n, причем все импликаторы и элементы И, И-НЕ сгруппированы в n групп так, что j-я группа содержит импликаторы 1_1j, 1_2j, а k-я группа дополнительно содержит элементы 2 _1k, 2_2k, 3_1k , 3_2k, выход элемента 2 _ik подключенного вторым входом к первому входу элемента 3 _ik, и выход элемента 3_ik, подключенного вторым входом к выходу элемента 2_(3-i)k , соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами импликатора 1_ik, инвертирующий и неинвертирующий входы импликатора 1₁₁ подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам импликатора 1₂₁, второй вход элемента 2_ik соединен с выходом импликатора 1 _i(k-1), а выход импликатора 1_in является i-м выходом устройства сравнения двоичных чисел, первый, (n+1)-й и k-й, (n+k)-й входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами импликаторов 1₁₁, 1 ₂₁ и первыми входами элементов 2_1k , 2_2k.

Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый, ..., n-й и (n+1)-й, ..., (2n)-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы x_n-1, ..., x₀ {0,1} и y_n-1, ..., y ₀ {0,1}, которые задают подлежащие сравнению n - разрядные двоичные числа x_n-1...x ₀ и y_n-1...y₀ (x_n-1, y_n-1 и x ₀, y₀ определяют значения старших и младших разрядов соответственно). Тогда сигналы на выходах импликаторов 1_1j и 1_2j будут определяться выражениями

и

В представленной ниже таблице приведены значения реализуемых выражениями (1), (2) функций на всех возможных наборах значений их аргументов. Жирным в таблице выделены значения функций и их аргументов при j=1.

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет при j>1 заключить, что z_1j =0 (z_2j=0), когда z_1(j-i) =0 (z_2(j-1)=0), или х_n-j <y_n-j (y_n-j<x _n-j) и что z_1j=1 (z _2j=1), когда z_1(j-1)=1 и z _2(j-1)=0 (z_2(j-1)=1 и z _1(j-1)=0) или z_1(j-1)=z _2(j-1)=1 и x_n-j y_n-j (z_1(j-1) =z_2(j-1)=1 и y_n-j x_n-j). При j=1 имеем z ₁₁=0 (z₂₁=0), когда x _n-1<y_n-1(y_n-1 <x_n-1), и z₁₁=1 (z₂₁=1), когда x_n-1 y_n-1 (y_n-1 x_n-1). Таким образом, если х _n-1...x₀>y_n-1 ...y₀, либо x_n-1...x ₀=y_n-1...y₀ , либо х_n-1...х₀<у _n-1...y₀, то z_1n =1, z_2n=0, либо z_1n =z_2n=1, либо z_1n=0, z_2n=1 соответственно.

z1(j-1)	z2(j-1)	x n-j	yn-j	z1j	z2j
0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	0	0
0	0	1	0	0	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
1	1	0	0	1	1
1	1	0	1	0	1
1	1	1	0	1	0
1	1	1	1	1	1

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает идентификацию признаков x_n-1 ...x₀>y_n-1...y ₀, x_n-1...x₀ =y_n-1...y₀, x _n-1...x₀<y_n-1 ...y₀, где x_n-1...x ₀ и y_n-1...y₀ - n - разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами x₀, (,x_n-1, y ₀, (,y_n-1 {0,1}.