Пристрій для вибору екстремальних чисел

Пристрій для вибору екстремальних чисел, який містить забороняючі елементи І, вхідний елемент І, лічильники, перший вихідний лічильник, RS-тригер, елемент АБО-НІ, чотири елементи І-НІ, першу групу елементів І, виходи яких є першим виходом пристрою, перший вхід вхідного елемента І з'єднаний з входом тактових імпульсів пристрою, вихід вхідного елемента І з'єднаний з першими входами забороняючих елементів І, виходи яких з'єднані з входами віднімання відповідних лічильників, виходи першого вихідного лічильника порозрядно з'єднані з першими входами першої групи елементів І, другий вхід вхідного елемента І з'єднаний з виходом першого елемента І-НІ, виходи елемента АБО-НІ та другого елемента І-НІ з'єднані з першими входами першого і третього елементів І-НІ відповідно, вихід першого елемента І-НІ з'єднаний з першим входом четвертого елемента І-НІ, прямий вихід RS-тригера з'єднаний з другим входом першого елемента І-НІ, його інверсний вихід з'єднаний з другим входом третього елемента І-НІ, а його S-вхід з'єднаний з входом вибору режиму пристрою, інверсні виходи ознаки нуля лічильників U 2 (19) 1 3 з’єднаний з другими входами забороняючих елементів І і входом додавання вихідного лічильника, виходи забороняючих елементів І з'єднані з входами віднімання відповідних лічильників, виходи вихідного лічильника порозрядно з'єднані з другими входами елементів І групи. Недоліком даного пристрою є обмежені функціональні можливості через те, що на його виходах одночасно не присутні мінімальне число та медіана або максимальне число та медіана. Відповідно до (Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. М/.МЦНМО, 2000.–960 с, с. 180) медіаною називається елемент безлічі з m елементів, що перебуває (по рахунку) посередині між мінімумом і максимумом. Точніше, якщо m непарне, то медіана по рахунку має номер і=(m+1)/2, а якщо m парне, те медіаною можна вважати елемент, що має по рахунку номер і=m/2. Тобто медіаною серед чисел {3 6287} є число 6, тому що у відсортованому масиві (2, 3, 6, 7, 8) число 6 стоїть на 3-ому по рахунку місці. А медіаною серед чисел {2 5 1 7 } є число 2, тому що у відсортованому масиві (1, 2, 5, 7) число 2 стоїть на 2-ому по рахунку місці. Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для вибору екстремальних чисел (патент України на корисну модель № 46538, кл. G06F7/08, бюл. № 24, 2009.), який містить групу елементів І, вхідний елемент І, лічильники, вихідний лічильник, RS-тригер, елемент АБО-НІ, чотири елементи І-НІ, забороняючі елементи І, причому виходи елементів І групи є виходами пристрою, другий вхід вхідного елемента І з’єднаний з входом тактових імпульсів пристрою, вихід вхідного елемента І з’єднаний з другими входами забороняючих елементів І і входом додавання вихідного лічильника, виходи забороняючих елементів І з'єднані з входами віднімання відповідних лічильників, виходи вихідного лічильника порозрядно з'єднані з другими входами елементів І групи, перший і третій входи вхідного елемента І з'єднані з виходом другого і третього елементів І-НІ відповідно, виходи елементів АБО-НІ та І-НІ з'єднані з першими входами третього і другого елементів І-НІ відповідно, виходи яких з'єднані з входами четвертого елемента І-НІ, прямий вихід RS-тригера з’єднаний з другим входом третього елемента І-НІ, його інверсний вихід з’єднаний з другим входом другого елемента І-НІ, а його S-вхід з’єднаний з входом вибору режиму пристрою, інверсні виходи ознаки нуля лічильників з'єднані відповідно з першими входами забороняючих елементів І та входами елемента АБО-НІ і першого елемента І-НІ, вихід четвертого елемента І-НІ з’єднаний з першими входами елементів І групи, вхід скиду пристрою підключений до входів скиду лічильників, вихідного лічильника і Rвходу RS-тригера, входи лічильників підключені до інформаційних входів пристрою відповідно, а вихід четвертого елемента І-НІ є виходом сигналу "Кінець" пристрою. Недоліком даного пристрою є його обмежені функціональні можливості через те, що він виконує тільки вибір або мінімального або максимального чисел, але не може виконати вибір мінімального 63202 4 числа та медіани або максимального числа та медіани. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для вибору екстремальних чисел, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків розширюються його функціональні можливості через здатність виконання вибору мінімального числа та медіани або максимального числа та медіани. Поставлена задача досягається тим, що у пристрій для вибору екстремальних чисел, який містить забороняючі елементи І, вхідний елемент І, лічильники, перший вихідний лічильник, RSтригер, елемент АБО-НІ, чотири елементи І-НІ, першу групу елементів І, виходи яких є першим виходом пристрою, перший вхід вхідного елемента І з’єднаний з входом тактових імпульсів пристрою, вихід вхідного елемента І з’єднаний з першими входами забороняючих елементів І, виходи яких з’єднані з входами віднімання відповідних лічильників, виходи першого вихідного лічильника порозрядно з’єднані з першими входами першої групи елементів І, другий вхід вхідного елемента І з’єднаний з виходом першого елемента І-НІ, виходи елемента АБО-НІ та другого елемента І-НІ з’єднані з першими входами першого і третього елементів І-НІ відповідно, вихід першого елемента І-НІ з’єднаний з першим входом четвертого елемента І-НІ, прямий вихід RS-тригера з’єднаний з другим входом першого елемента І-НІ, його інверсний вихід з’єднаний з другим входом третього елемента І-НІ, а його S-вхід з’єднаний з входом вибору режиму пристрою, інверсні виходи ознаки нуля лічильників з’єднані відповідно з першими входами забороняючих елементів І та входами елемента АБО-НІ і другого елемента І-НІ, вихід четвертого елемента І-НІ з’єднаний з другими входами першої групи елементів І, вхід скиду пристрою підключений до входів скиду лічильників, першого вихідного лічильника і R-входу RSтригера, входи лічильників підключені до інформаційних входів пристрою відповідно, а вихід четвертого елемента І-НІ є виходом сигналу "Кінець" пристрою, згідно з корисною моделлю введено компаратор, блок підрахунку, другий вихідний лічильник, п’ятий елемент I-НІ, вихід якого з’єднаний з другим входом четвертого елемента І-НІ та з третім входом вхідного елемента І, два елемента І, виходи яких з’єднані з входами додавання першого та другого вихідних лічильників відповідно та другу групу елементів І, виходи яких є другим виходом пристрою, виходи другого вихідного лічильника порозрядно з'єднані з першими входами другої групи елементів І, перші входи елементів І з’єднані з виходом вхідного елемента І, інверсні виходи ознаки нуля лічильників з’єднані з входами блоку підрахунку, вихід якого з’єднаний з першим входом компаратора, вихід якого з’єднаний з другим входом п’ятого елемента І-НІ, інверсним входом першого елемента І та другими входами другої групи елементів І, другий вхід компаратора з’єднаній з входом встановлення пристрою, вихід четвертого елемента І-НІ з’єднаний з другим входом другого елемента І, інверсний вихід RSтригера з’єднаний з другим входом п’ятого елеме 5 нта І-НІ, вхід скиду пристрою підключений до входу скиду другого вихідного лічильника. На фіг. зображено структурну схему пристрою для вибору екстремальних чисел. Пристрій для вибору екстремальних чисел містить лічильники 11...,1m (де m - кількість елементів у масиві чисел), перший та другий вихідні лічильники 2 та 10, компаратор 3, вхідний елемент І 4, забороняючі елементи І 51..., 5m, першу групу елементів І 61,...,6k (де k - розрядність чисел масиву), другу групу елементів І 71...,7k, два елемента І 8 та 9, m-вхідний елемент АБО-НІ 11, m-вхідний елемент І-НІ 12, чотири елемент І-НІ 13, 14, 16 та 18, m-вхідний блок підрахунку 15, RS-тригер 17, інформаційні входи 191...,19k пристрою, інверсні виходи ознаки нуля 201,...,20m лічильників 11...,1m, вхід встановлення пристрою 21, вхід 22 скиду, вхід 23 тактових імпульсів, перший вихід пристрою 24, другий вихід пристрою 25, вхід вибору режиму пристрою 26, вихід 27 сигналу "Кінець" пристрою. Виходи елементів І першої групи 61...,6k є першим виходом пристрою 24, перший вхід вхідного елемента І 4 з’єднаний з входом тактових імпульсів пристрою 23, вихід вхідного елемента І 4 з’єднаний з першими входами забороняючих елементів І 51...,5m, виходи яких з’єднані з входами віднімання відповідних лічильників 11...,1m, виходи першого вихідного лічильника 2 порозрядно з'єднані з першими входами першої групи елементів І 61...,6k, другий вхід вхідного елемента І 4 з’єднаний з виходом першого елемента І-НІ 13, виходи елемента АБО-НІ 11 та другого елемента I-НІ 12 з’єднані з першими входами першого і третього елементів І-НІ 13, 14 відповідно, вихід першого елемента І-НІ 13 з’єднаний з першим входом четвертого елемента І-НІ 18, прямий вихід RS-тригера 17 з’єднаний з другим входом першого елемента ІНІ 13, його інверсний вихід з’єднаний з другим входом третього елемента І-НІ 14, а його S-вхід з’єднаний з входом 26 вибору режиму пристрою. Інверсні виходи ознаки нуля 201,...,20m лічильників з’єднані відповідно з першими входами забороняючих елементів І 51...,5m та входами елемента АБО-НІ 11і другого елемента І-НІ 12, вихід четвертого елемента І-НІ 18 з’єднаний з другими входами першої групи елементів І 61...,6k, вхід скиду 22 пристрою підключений до входів скиду лічильників 11...,1m, першого вихідного лічильника 2 і R-входу RS-тригера 17, входи лічильників 11,...,1m підключені до інформаційних входів 191,… 19m пристрою відповідно. Вихід п’ятого елемента І-НІ 16 з’єднаний з другим входом четвертого елемента І-НІ 18 та з третім входом вхідного елемента І 4, два елемента І 8, 9, виходи яких з’єднані з входами додавання першого та другого вихідних лічильників 2, 10 відповідно та другу групу елементів І 7 1...,7k, виходи яких є другим виходом пристрою 25, виходи другого вихідного лічильника 10 порозрядно з'єднані з першими входами другої групи елементів І 71,...,7k, перші входи елементів І 8, 9 з’єднані з виходом вхідного елемента І 4, інверсні виходи ознаки нуля 201...,20m лічильників 11...,1m з’єднані з входами блоку підрахунку 15, вихід якого з’єднаний з першим входом компаратора 3, вихід якого з’єднаний 63202 6 з другим входом п’ятого елемента І-НІ 16, інверсним входом першого елемента І 9 та другими входами другої групи елементів І 71...,7k, другий вхід компаратора 3 з’єднаний з входом встановлення пристрою 21, вихід четвертого елемента І-НІ 14 з’єднаний з другим входом другого елемента 1 8, інверсний вихід RS-тригера 17 з’єднаний з другим входом п’ятого елемента І-НІ 16, вхід скиду 22 пристрою підключений до входу скиду другого вихідного лічильника 10, вихід четвертого елемента І-НІ 18 є виходом сигналу "Кінець" пристрою 26. Пристрій для вибору екстремальних чисел працює таким чином. Спочатку лічильники 11...,1m, вихідні лічильники 2 і 10 і і RS-тригер 17 встановлюють у початковий (нульовий) стан за одиничним сигналом на вході 22 скиду пристрою, який подають на їх входи скиду. Потім у лічильники 11,...1m по їх входах 191,…,19m записують масив m чисел відповідно. На виходах елементів АБО-НІ 11, І-НІ 12 присутні нульові сигнали, так як вміст лічильників 11...,1m не дорівнює нулю і на їх інверсних виходах 201...,20m ознаки нуля зафіксовані одиничні сигнали. На m входах блоку підрахунку 15 присутні одиничні сигнали, так як вміст лічильників 11,...,1m не дорівнює нулю і на їх інверсних виходах 201,...,20m ознаки нуля зафіксовані одиничні сигнали, m-вхідний блок підрахунку 15 виконує підрахунок одиниць у двійковому числі, яке формується значеннями інверсних виходів ознаки нуля 201,...,20m лічильників 11,...,1m. (На виході блоку підрахунку 15 з'являється q-розрядне число, яке відповідає числу одиниць у вхідному двійковому числі. Опис і схема блоку підрахунку 15 наведені в А.с. СССР №1795455 Устройство для подсчета количества единиц в двоичном числе G06F7/50 1993.) Тоді на виході блоку підрахунку 15 буде qрозрядне число, яке відповідає числу m. Отже, на перший вхід компаратора 3 подається q-розрядне число G, яке дорівнює m. З входу встановлення пристрою 21 на другий вхід компаратора 3 подається q-розрядне число R, що дорівнює (m-(m+1)/2) для непарного m і (m-m/2) для парного m. Значення сигналу на виході компаратора 3 формується відповідно до табл. 1. Таблиця 1 Співвідношення вхідних сигналів компаратора 3 G>R G