Пристрій для визначення максимального числа з групи чисел

Реферат: Винахід належить до обчислювальної техніки і може бути використаний у спеціалізованих комп'ютерних системах з вертикальною обробкою даних. Пристрій для визначення максимального числа з групи чисел містить тактовий вхід, m однорозрядних інформаційних входів, вихід результату, m блоків порівняння, кожний з яких містить тригер, елемент І-НІ з відкритим колектором, елемент АБО та елемент I. При цьому тактові входи тригерів всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом пристрою. У кожному j-у (j=1,…, m) блоці порівняння інформаційний вхід тригера з'єднаний з j-м однорозрядним інформаційним входом пристрою. Вихід тригера з'єднаний з першим входом елемента І-НІ з відкритим колектором та першим входом елемента АБО, вихід якого з'єднаний з першим входом елемента I, вихід елемента І-НІ з'єднаний з другим входом елемента АБО. Згідно з винаходом, в нього додатково введені вхід початкової установки та елемент НІ, а в кожний блок порівняння введений другий тригер. Причому тактові входи других тригерів всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом пристрою. Вхід початкової установки з'єднаний із входом встановлення в одиницю обох тригерів всіх блоків порівняння. Вихід елемента І з'єднаний з інформаційним входом другого тригера у кожному блоці порівняння, вихід другого тригера з'єднаний з другим входом елемента I та другим входом елемента І-НІ з відкритим колектором. Вхід елемента НI з'єднаний з виходом елемента І-НI з відкритим колектором та другим входом елемента АБО всіх блоків порівняння, а вихід елемента НІ є виходом результату пристрою. Пристрій забезпечує підвищення швидкодії та скорочення затрат на обладнання. UA 103106 C2 (12) UA 103106 C2 UA 103106 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обчислювальної техніки і може бути використаний у спеціалізованих комп'ютерних системах з вертикальною обробкою даних для підвищення швидкодії та зменшення затрат обладнання при визначенні максимального числа з групи чисел, які надходять послідовним кодом. Відомий пристрій для визначення екстремальних значень послідовності чисел [А.с. СССР №1462291, кл. G06F 7/00, 1989], який містить сім регістрів, два комутатори, три схеми порівняння, два елементи НI, два елементи І та три елементи затримки. Однак даний пристрій має малу швидкодію. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є пристрій для визначення максимального числа з групи чисел [Деклараційний патент України на винахід № 29630, кл. G06F 7/04, 2000], який містить тактовий вхід, вхід початкової установки, m інформаційних входів, де m - кількість чисел, які порівнюються, вихід результату, m x n блоків порівняння, де n розрядність чисел, які порівнюються, кожен з яких містить тригер, елемент І-НІ з відкритим колектором, елемент АБО і елемент I. Однак даний пристрій для своєї реалізації вимагає великої кількості входів-виходів та великих затрат обладнання, а саме: W 1=nm(W Tr+W I-HI+W I+W АБО) де m - кількість чисел, що порівнюються, n - розрядність чисел, що порівнюються, W Tr, W I-HI, W I, W AБО - затрати обладнання для реалізації відповідно тригера, елемента І-НІ з відкритим колектором, елемента І, елемента АБО. В основу винаходу поставлено задачу створити пристрій для визначення максимального числа з групи чисел, у якому введення нових елементів і зв'язків між ними дозволило б підвищити швидкодію, скоротити затрати обладнання, кількість входів-виходів пристрою і орієнтувати його структуру на реалізацію у вигляді надвеликої інтегральної схеми (НВІС). Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для визначення максимального числа з групи чисел, що містить тактовий вхід, m однорозрядних інформаційних входів, де m - кількість чисел, які порівнюються, вихід результату, m блоків порівняння, кожний з яких містить тригер, елемент І-НІ з відкритим колектором, елемент АБО та елемент I, при цьому тактові входи тригерів всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом пристрою, у кожному j-у (j=1,…, m) блоці порівняння інформаційний вхід тригера з'єднаний з j-м однорозрядним інформаційним входом пристрою, вихід тригера з'єднаний з першим входом елемента І-НІ з відкритим колектором та першим входом елемента АБО, вихід якого з'єднаний з першим входом елемента I, вихід елемента І-НI з'єднаний з другим входом елемента АБО, згідно з винаходом, додатково введені вхід початкової установки та елемент НІ, а в кожний блок порівняння введений другий тригер, причому тактові входи других тригерів всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом пристрою, вхід початкової установки з'єднаний із входом встановлення водиницю обох тригерів всіх блоків порівняння, вихід елемента І з'єднаний з інформаційним входом другого тригера у кожному блоці порівняння, вихід другого тригера з'єднаний з другим входом елемента I та другим входом елемента І-НІ з відкритим колектором, вхід елемента НІ з'єднаний з виходом елемента І-НІ з відкритим колектором та другим входом елемента АБО всіх блоків порівняння, а вихід елемента НІ є виходом результату пристрою. Введення у пристрій m тригерів, елемента НІ та входу початкової установки дозволило підвищити швидкодію обчислення максимального числа з групи чисел, які надходять розрядними зрізами старшими розрядами вперед, скоротити кількість входів-виходів пристрою, затрати обладнання та орієнтувати його структуру на реалізацію у вигляді НВІС. На кресленні представлена схема пристрою для визначення максимального числа з групи чисел, де: 1 - тактових вхід, 2 - вхід початкової установки, 31,…, 3m - однорозрядні інформаційні входи, 4 - елемент НI, 5 - вихід результату, 61,…, 6m - блоки порівняння; у кожному блоці порівняння 7 перший тригер, 8 - другий тригер, 9 - елемент І-НI з відкритим колектором, 10 - елемент АБО, 11- елемент I. Пристрій для визначення максимального числа з групи чисел містить тактових вхід 1, вхід початкової установки 2, однорозрядні інформаційні входи 31,…, 3m, елемент НІ 4, вихід результату 5, блоки порівняння 61…, 6m, у кожному блоці порівняння перший тригер 7, другий тригер 8, елемент І-НІ з відкритим колектором 9, елемент АБО 10, елемент I 11. Тактові входи тригерів 7 та 8 всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом 1, входи встановлення у одиницю тригерів 7 та 8 всіх блоків порівняння з'єднані з входом початкової установки 2, у кожному j-y (j=1,…, m) блоці порівняння 6j інформаційний вхід першого тригера 7 з'єднаний з j-м однорозрядним інформаційним входом 3j, вихід першого тригера 7 з'єднаний з першим входом елемента І-НІ з відкритим колектором 9 та першим входом елемента АБО 10, 1 UA 103106 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вихід якого з'єднаний з першим входом елемента I 11, вихід якого з'єднаний з інформаційним входом другого тригера 8, вихід якого з'єднаний з другим входом елемента I 11 та другим входом елемента І-НІ з відкритим колектором 9, вхід елемента НІ 4 з'єднаний з виходом елемента I-НІ з відкритим колектором 9 всіх блоків порівняння та другим входом елемента АБО 10 всіх блоків порівняння, вихід елемента НІ 4 є виходом результату 5 пристрою. Пристрій для визначення максимального числа з групи чисел працює наступним чином. Перед початком роботи імпульсом початкової установки, який надходить із входу початкової установки 2, тригери 7 та 8 у кожному блоці порівняння 6 j встановлюються у лог. 1. Інформація з виходів тригерів 7 і 8 (лог. 1) у кожному блоці порівняння 6 j встановлює на виходах елементів I 11 сигнал лог. 1. У першому такті у кожному блоці порівняння 6j на інформаційний вхід тригера 8 з елемента I 11 надходить значення лог. 1, а на інформаційний вхід тригера 7 з однорозрядного інформаційного входу 3j надходить значення старшого розряду j-o числа. Першим тактовим імпульсом у кожному блоці порівняння 6j у тригер 7 записується старший розряд j-o числа, а у тригер 8 записується лог. 1, яка дозволяє участь j-o числа у визначенні максимального значення. При цьому в кожному блоці порівняння 6j значення старшого розряду j-o числа з виходу тригера 7 надходить на перший вхід елемента І-НІ з відкритим колектором 9 та перший вхід елемента АБО 10. Лог.1 з виходу тригера 8 (сигнал управління) надходить на другий вхід елемента І-НІ з відкритим колектором 9 та другий вхід елемента I 11. Інформація з виходів елементів І-НІ з відкритим колектором 9 блоків порівняння 61,…, 6m об'єднується по монтажному I та надходить на другий вхід елементів АБО 10 цих блоків порівняння і на вхід елемента НІ 4. У випадку, коли старші розряди чисел, що порівнюються, рівні нулю, то на вході елемента НІ 4 формується лог.1, а у інших випадках - лог. 0. Інформація з виходу елемента НІ 4 (старший розряд максимального числа) надходить на вихід результату 5. При лог.1 на других входах елементів АБО 10 блоків порівняння 61,…, 6m на їхніх виходах встановлюється сигнал лог. 1, а при лог. 0 - інформація з виходів тригерів 7. Інформація з виходів елементів АБО 10 на виходах елементів I 11 формує сигнали управління, які надходить на інформаційні входи других тригерів 8. Другим тактовим імпульсом інформація з однорозрядного інформаційного входу 3j (наступний розряд) записується у тригер 7 кожного блока порівняння 6j, а у тригер 8 записується значення з виходу елемента I 11, яке дозволяє (лог. 1) або забороняє (лог. 0) участь інформації з однорозрядного інформаційного входу 3j у подальшому формуванні максимального числа. Формування другого і наступних розрядів результату та сигналів управління виконуються так само, як у першому такті. За n тактів, де n - розрядність чисел, отримаємо максимальне число з групи m чисел. Час обчислення максимального числа у даному пристрої рівний: tобч = n(tТг + t1), де tТг - час запису інформації у тригер, t1 - час затримки інформації при проходженні через логічні елементи типу АБО, І, І-НІ. Затрати обладнання на реалізацію даного пристрою рівні: W Пp=n(2W Tr+3W I), де W Tr - затрати обладнання на реалізацію тригера, W I - затрати обладнання на реалізацію логічних елементів типу АБО, І, І-НІ. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій для визначення максимального числа з групи чисел, що містить тактовий вхід, m однорозрядних інформаційних входів, де m - кількість чисел, які порівнюються, вихід результату, m блоків порівняння, кожний з яких містить тригер, елемент І-НІ з відкритим колектором, елемент АБО та елемент I, при цьому тактові входи тригерів всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом пристрою, у кожному j-у (j=1,…, m) блоці порівняння інформаційний вхід тригера з'єднаний з j-м однорозрядним інформаційним входом пристрою, вихід тригера з'єднаний з першим входом елемента І-НІ з відкритим колектором та першим входом елемента АБО, вихід якого з'єднаний з першим входом елемента I, вихід елемента І-НІ з'єднаний з другим входом елемента АБО, який відрізняється тим, що в нього додатково введені вхід початкової установки та елемент НІ, а в кожний блок порівняння введений другий тригер, причому тактові входи других тригерів всіх блоків порівняння з'єднані з тактовим входом пристрою, вхід початкової установки з'єднаний із входом встановлення в одиницю обох тригерів всіх блоків порівняння, вихід елемента І з'єднаний з інформаційним входом другого тригера у кожному блоці порівняння, вихід другого тригера з'єднаний з другим входом елемента I та другим входом 2 UA 103106 C2 елемента І-НІ з відкритим колектором, вхід елемента НІ з'єднаний з виходом елемента І-НІ з відкритим колектором та другим входом елемента АБО всіх блоків порівняння, a вихід елемента НІ є виходом результату пристрою. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3