устройство сравнения двоичных чисел

Формула изобретения

Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее 2n импликаторов и 2(n-1) элементов И, которые сгруппированы в n групп так, что j-я группа содержит два импликатора, а k-я группа дополнительно содержит два элемента И, в k-й группе выход и второй вход i-го элемента И соединены соответственно с неинвертирующим входом i-го и инвертирующим входом (3-i)-го импликаторов, 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 первым входом i-го элемента И последующей группы, а выход i-го импликатора n-й группы является i-м выходом устройства сравнения двоичных чисел, отличающееся тем, что в k-ю группу дополнительно введены третий и четвертый импликаторы, в k-й группе выход и инвертирующий вход (2+i)-го импликатора соединены соответственно с инвертирующим входом i-го импликатора и первым входом i-го элемента И, а в первой группе инвертирующие входы первого и второго импликаторов подключены соответственно к первому и (n+1)-му входам устройства сравнения двоичных чисел, k-й и (n+k)-й входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами третьего и четвертого импликаторов 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, 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.), выполняющие идентификацию признака х₂>х₁, где х ₁,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 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 (патент РФ 2298220, кл. G06F 7/02, 2007 г.), которое содержит 2n импликаторов, 2(n-1) элементов И и выполняет идентификацию признаков

x_n-1 x₀>y_n-1 y₀, х_n-1 x₀=y_n-1 y₀, x_n-1 x₀<y_n-1 y₀, где x_n-1 x₀ и y_n-1 y₀ - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами x₀, , x_n-1, y₀, , y_n-1 {0,1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная тем, что прототип состоит из логических элементов трех типов (импликаторов, элементов И, элементов И-НЕ).

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет уменьшения числа типов используемых логических элементов при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем 2n импликаторов и 2(n-1) элементов И, которые сгруппированы в n групп так, что j-я группа содержит два импликатора, а k-я группа дополнительно содержит два элемента И, в k-й группе выход и второй вход i-го элемента И соединены соответственно с неинвертирующим входом i-го и инвертирующим входом (3-i)-го импликаторов, 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 первым входом i-го элемента И последующей группы, а выход i-го импликатора n-й группы является i-ым выходом устройства сравнения двоичных чисел, особенность заключается в том, что в k-ю группу дополнительно введены третий и четвертый импликаторы, в k-й группе выход и инвертирующий вход (2+i)-го импликатора соединены соответственно с инвертирующим входом i-го импликатора и первым входом i-го элемента И, а в первой группе инвертирующие входы первого и второго импликаторов подключены соответственно к первому и (n+1)-му входам устройства сравнения двоичных чисел, k-й и (n+k)-й входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами третьего и четвертого импликаторов k-й группы.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.

Устройство сравнения двоичных чисел содержит импликаторы 1₁₁, 1₂₁, 1 ₁₂, , 1_4n и элементы И 2₁₂, , 2_2n, причем все импликаторы и элементы И сгруппированы в n групп так, что j-я группа содержит импликаторы 1_1j, 1_2j , а k-я группа дополнительно содержит импликаторы 1_3k , 1_4k и элементы 2_1k, 2_2k, выход импликатора 1_(2+i)k , подключенного инвертирующим входом к первому входу элемента 2_ik, и выход элемента 2_ik, подключенного вторым входом к выходу импликатора 1_(5-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, первый вход элемента 2_ik соединен с выходом импликатора 1 _i(k-1), а выход импликатора 1_in является i-ым выходом устройства сравнения двоичных чисел, первый, (n+1)-й и k-й, (n+k)-й входы которого образованы соответственно инвертирующими входами импликаторов 1₁₁, 1₂₁ и неинвертирующими входами импликаторов 1_3k, 1_4k.

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 y_n-1, , y₀ {0,1} и x_n-1, , x₀ {0,1}, которые задают подлежащие сравнению n-разрядные двоичные числа y_n-1 y₀ и х_n-1 x₀ (y_n-1, x_n-1 и y ₀, x₀ 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-1)=0 (z_2(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<х_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 z₁₁=0 (z ₂₁=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 x_n-1 x₀>y_n-1 y₀ либо x_n-1 x₀=y_n-1 y₀, либо x_n-1 x₀<y_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)	xn-j	yn-j	z1j	z2j
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
-	-	0	0	1	1
-	-	0	1	0	1
-	-	1	0	1	0
-	-	1	1	1	1

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел выполняет идентификацию признаков х_n-1 х₀>y_n-1 y₀,

x_n-1 x₀=y_n-1 y₀, x_n-1 x₀<y_n-1 y₀, где x_n-1 x₀, y_n-1 y₀ - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами x₀, , x_n-1, y₀, , y_n-1 {0,1}, и является по сравнению с прототипом более простым, так как состоит из логических элементов только двух типов (импликаторов и элементов И).