устройство селекции большего из двух двоичных чисел

Формула изобретения

Устройство селекции большего из двух двоичных чисел, содержащее элемент ИЛИ, отличающееся тем, что в него дополнительно введены 2(n-1) элементов И, 3(n-1) элементов И-НЕ и 2(n-1) импликаторов, причем все импликаторы и элементы И, И-НЕ, ИЛИ сгруппированы в n групп так, что k-я и r-я группы содержат соответственно два импликатора и три элемента И-НЕ, а первая и m-я группы дополнительно содержат соответственно элемент ИЛИ и два элемента И, в r-й группе выход i-го элемента И-НЕ соединен с i-м входом третьего элемента И-НЕ, в m-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, первому и второму входам элемента ИЛИ, выход i-го импликатора k-й группы соединен с вторым входом i-го элемента И-НЕ (k+1)-й группы, а первые входы первого, второго элементов И-НЕ r-й группы, первый, второй входы элемента ИЛИ и выход третьего элемента И-НЕ r-й группы, выход элемента ИЛИ образуют соответственно r-й, (n+r)-й, (n+1)-й, первый входы и r-й, первый выходы устройства селекции большего из двух двоичных чисел.

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 селекции большего из двух двоичных чисел (см., например, 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.), содержащие импликатор и выполняющие операцию , где х₁, х₂ {0,1} - одноразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств селекции большего из двух двоичных чисел, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство селекции большего из двух двоичных чисел (рис.4 на стр.24 в книге Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др. Под ред. С.В.Якубовского. М.: Радио и связь, 1989 г.), которое содержит элемент ИЛИ и выполняет операцию y=max(x ₁,x₂), где x₁ , x₂ {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 обработка n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения селекции большего из двух n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве селекции большего из двух двоичных чисел, содержащем элемент ИЛИ, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены 2(n-2) элементов И, 3(n-1) элементов И-НЕ и 2(n-1) импликаторов, причем все импликаторы и элементы И, И-НЕ, ИЛИ сгруппированы в n групп так, что k-я и r-я группы содержат соответственно два импликатора и три элемента И-НЕ, а первая и m-я группы дополнительно содержат соответственно элемент ИЛИ и два элемента И, в r-й группе выход i-го элемента И-НЕ соединен с i-м входом третьего элемента И-НЕ, в m-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, первому и второму входам элемента ИЛИ, выход i-го импликатора k-й группы соединен с вторым входом i-го элемента И-НЕ (k+1)-й группы, а первые входы первого, второго элементов И-НЕ r-й группы, первый, второй входы элемента ИЛИ и выход третьего элемента И-НЕ r-й группы, выход элемента ИЛИ образуют соответственно r-й, (n+r)-й, (n+1)-й, первый входы и r-й, первый выходы устройства селекции большего из двух двоичных чисел.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства селекции большего из двух двоичных чисел.

Устройство селекции большего из двух двоичных чисел содержит импликаторы 1₁₁, ..., 1_2(n-1) , элементы И-НЕ 2₁₂, ..., 2 _3n, элементы И 3₁₂, ..., 3 _2(n-1), элемент ИЛИ 4, причем все импликаторы и элементы И-НЕ, И, ИЛИ сгруппированы в n групп так, что k-я и r-я группы содержат соответственно импликаторы 1 _1k, 1_2k и элементы 2 _1r, 2_2r, 2_3r , а первая и m-я группы дополнительно содержат соответственно элемент 4 и элементы 3_1m, 3_2m , выход элемента 2_ir соединен с i-м входом элемента 2_3r , выход элемента 2_im, подключенного вторым входом к первому входу элемента 3_im, и выход элемента 3_im, подключенного вторым входом к выходу элемента 2_(3-i)m, соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами импликатора 1_im, инвертирующий и неинвертирующий входы импликатора 1₁₁ подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам импликатора 1 ₂₁, первому и второму входам элемента 4, выход импликатора 1_ik соединен с вторым входом элемента 2 _i(k+1), а первые входы элементов 2_1r , 2_2r, первый, второй входы элемента 4 и выходы элементов 2_3r, 4 образуют соответственно r-й, (n+r)-й, (n+1)-й, первый входы и r-й, первый выходы устройства селекции большего из двух двоичных чисел.

Работа предлагаемого устройства селекции большего из двух 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 обработке 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 сигнал на j-м выходе предлагаемого устройства будет определяться выражением

где

В представленной ниже таблице приведены значения реализуемых выражениями (2), (3) функций на всех возможных наборах значений их аргументов. Жирным в таблице выделены значения функций и их аргументов при j=2.

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет при j>2 заключить, что z_1(j-1)=0 (z _2(j-1)=0), когда z_1(j-2)=0 (z _2(j-2)=0) или х_n-j+1<y _n-j+1 (y_n-j+1<x _n-j+1) и что z_1(j-1)=1 (z _2(j-1)=1), когда z_1(j-2)=1 и z _2(j-2)=0 (z_2(j-2)=1 и z _1(j-2)=0) или z_1(j-2)=z _2(j-2)=1 и x_n-j+1 y_n-j+1 (z_1(j-2) =z_2(j-2)=1 и y_n-j+1 x_n-j+1). При j=2 имеем z ₁₁=0 (z₂₁=0), когда х _n-1<y_n-1 (y_n-1 <x_n-1) и z₁₁=1 (z₂₁=1), когда х_n-1 y_n-1 (y_n-1 x_n-1). Таким образом, на первом и r-м выходах предлагаемого устройства согласно (1) соответственно получим

и

где x_n-1...x _n-r+1 и y_n-1...y_n-r+1 - фрагменты n-разрядных двоичных чисел x_n-1 ...x₀ и y_n-1...y ₀. Следовательно, с учетом (4), (5) имеем w _n-1...w₀=max(x_n-1 ...x₀, y_n-1...y ₀), где w_n-1...w₀ - n-разрядное двоичное число, задаваемое двоичными сигналами w₀, ..., w_n-1 {0,1} (w_n-1 и w₀ определяют значения старшего и младшего разрядов соответственно).

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает селекцию большего из двух n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.