Пристрій для впорядкування чисел

Реферат: Винахід належить до обчислювальної техніки. Пристрій для впорядкування чисел містить лічильники, блоки пам'яті, блок порівняння, три елементи АБО, комутатор, елементи І та два тригери. Технічним результатом є забезпечення довпорядкування всіх чисел, які зчитуються впорядкованими за їх величиною з кожного з двох блоків пам'яті. UA 115297 C2 (12) UA 115297 C2 UA 115297 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід, що пропонується, належить до обчислювальної техніки, а саме до арифметичних цифрових пристроїв, і може бути використаний в машинобудівних технологіях. Відомий пристрій для вибору чисел, який містить процесори, блоки пам'яті, блок керування та комутатор, при цьому виходи блоків пам'яті підключено до інформаційних входів комутатора, виходи якого підключено до перших входів процесорів, другі входи яких підключено до виходу блока керування [1]. Недоліки аналогу: вибір чисел не забезпечує їх впорядкування, що обмежує функціональні можливості пристрою. Найбільш близьким до запропонованого винаходу по технічній суті та результату, що досягається, є пристрій для впорядкування чисел, що містить перший і другий лічильники, перший і другий блоки пам'яті, блок порівняння, перший і другий елементи АБО та комутатор, при цьому вхід скидання пристрою підключено до входів скидання першого та другого лічильників, тактовий вхід пристрою підключено до синхровходів першого та другого лічильників, інформаційні виходи яких підключено до адресних входів відповідно першого та другого блоків пам'яті, а виходи переповнення підключено до перших входів відповідно першого та другого елементів АБО, виходи яких підключено до входів блокування рахування відповідно першого та другого лічильників, виходи першого та другого блоків пам'яті підключено відповідно до першого та другого інформаційних входів комутатора та відповідно до першого та другого входів блока порівняння, вихід якого підключено до другого інверсного входу першого елемента АБО, другого входу другого елемента АБО та управляючого входу комутатора, вихід якого підключено до виходу пристрою [2]. Недоліки прототипу: пристрій не забезпечує довпорядкування останніх чисел одного з блоків пам'яті після зчитування меншого за них останнього числа з іншого блока пам'яті, що обмежує функціональні можливості пристрою. Задача - створення пристрою для впорядкування чисел, в якому шляхом введення третього елемента АБО, першого, другого та третього елементів І та першого й другого тригерів, забезпечено довпорядкування всіх чисел, які зчитуються впорядкованими за їх величиною з кожного з двох блоків пам'яті, що розширює функціональні можливості пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для впорядкування чисел, що містить перший та другий лічильники, перший і другий блоки пам'яті, блок порівняння, перший і другий елементи АБО та комутатор, при цьому вхід скидання пристрою підключено до входів скидання першого та другого лічильників, тактовий вхід пристрою підключено до синхровходів першого та другого лічильників, інформаційні виходи яких підключено до адресних входів відповідно першого та другого блоків пам'яті, а виходи переповнення підключено до перших входів відповідно першого та другого елементів АБО, виходи яких підключено до входів блокування рахування відповідно першого та другого лічильників, виходи першого та другого блоків пам'яті підключено відповідно до першого та другого входів блока порівняння і підключено відповідно до першого та другого інформаційних входів комутатора, управляючий вхід якого об'єднано з другим інверсним входом першого елемента АБО та другим входом другого елемента АБО, а вихід підключено до виходу пристрою, введено: третій елемент АБО, перший, другий та третій елементи І та перший і другий тригери, при цьому вхід скидання пристрою підключено до входів скидання першого та другого тригерів, тактовий вхід пристрою підключено до синхровходів першого та другого тригерів, виходи переповнення першого та другого лічильників підключено відповідно до перших входів першого та другого елементів І, виходи яких підключено відповідно до інформаційних входів першого та другого тригерів, вихід блока порівняння підключено до другого входу першого елемента І, другого інверсного входу другого елемента І та першого входу третього елемента І, другий вхід якого підключено до інверсного виходу першого тригера, а вихід підключено до першого входу третього елемента АБО, другий вхід якого підключено до виходу другого тригера, а вихід підключено до управляючого входу комутатора. Технічний ефект від запропонованого рішення полягає в тому, що шляхом введення третього елемента АБО, першого, другого та третього елементів І та першого й другого тригерів, забезпечено довпорядкування всіх чисел, які зчитуються впорядкованими за їх величиною з кожного з двох блоків пам'яті, що розширює функціональні можливості пристрою. Розширення функціональних можливостей пристрою можна оцінити позитивно, враховуючи, що знімається обмеження на числа, що довпорядковуються: щоб число, що зчитується останнім з одного з блоків пам'яті, було більшим за числа, які будуть зчитуватися з іншого блока пам'яті. Суть пояснюється кресленням на фіг. 1, де зображено пристрій для впорядкування чисел, що містить перший 1 і другий 2 лічильники, перший 3 і другий 4 блоки пам'яті, блок 5 порівняння, перший 6 другий 9 і третій 13 елементи АБО, перший 7, другий 8 і третій 12 елементи І, перший 10 і другий 11 тригери та комутатор 14, вхід R скидання, тактовий вхід С та 1 UA 115297 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вихід S пристрою, при цьому вхід R пристрою підключено до входів R скидання лічильників 1 та 2 і тригерів 10 та 11, вхід С пристрою підключено до синхровходів С лічильників 1 та 2 і тригерів 10 та 11, інформаційні виходи А лічильників 1 і 2 підключено до адресних входів блоків пам'яті 3 і 4, відповідно, а виходи Р переповнення підключено до перших входів елементів І 7 і 8, відповідно, та елементів АБО 6 і 9, відповідно, виходи яких підключено до входів V блокування рахування лічильників 1 і 2, відповідно, вихід блока 3 підключено до першого входу блока 5 та першого інформаційного входу комутатора 14, вихід блока 4 підключено до другого входу блока 5 та другого інформаційного входу комутатора 14, вихід блока 5 підключено до другого входу елемента І 7, другого інверсного входу елемента І 8 та першого входу елемента І 12, другий вхід якого підключено до інверсного виходу тригера 10, а вихід підключено до першого входу елемента АБО 13, другий вхід якого підключено до виходу тригера 11, а вихід підключено до другого інверсного входу елемента АБО 6, другого входу елемента АБО 9 та управляючого входу Y комутатора 8, вихід якого підключено до виходу S пристрою. На фіг. 2 показано часові діаграми роботи блоків пристрою, а саме, для входів R, С пристрою, виходів А та Р лічильників 1 та 2, що позначені як "СЧ 1 А", "СЧ 1 V", "СЧ 2 А", "СЧ 2 V", блоків 3, 4 та 5, що позначені як "БП 3", "БП 4" та "БС 5", елементів АБО 6, І 7, АБО 9, тригера 10, елемента АБО 13, а також виходу S пристрою. Числа, що зчитуються з блоків пам'яті БП 3 та БП 4 пронумеровано 1, 2,…, N та 1*, 2*,…, N*, відповідно, де N та N* - обсяги блоків пам'яті (кількість чисел). Для прикладу числа приймають значення відповідно 5, 11,…, 37, 43 та 7, 12…, 38, 45,…, 57, що впорядковані за зростанням їх величини. Пристрій працює у такий спосіб. На вхід R пристрою та відповідно на входи R скидання лічильників 1 і 2 та тригерів 10 і 11 подається сигнал, що встановлює їх у нульовий стан, визначаючи нульове значення на виходах лічильників 1 і 2 та тригера 10 і одиничне значення на інверсному виході тригера 11. На вхід С пристрою та відповідно на синхровходи С лічильників 1 і 2 та тригерів 10 і 11 подаються синхроімпульси, що тактують їх роботу. В блоках пам'яті 3 та 4 розміщено числа, що впорядковані за величиною значень у напрямку збільшення відповідно до зростання номерів адрес. Лічильники 1 та 2 формують послідовність кодів адрес 1, 2,…, N та 1*, 2*,…, N*, за якими з виходів блоків 3 та 4 зчитуються підряд впорядковані числа. Вони подаються на перший та другий входи блока 5 і перший та другий інформаційні входи комутатора 14. На виходах Р переповнення лічильників 1 і 2 формуються нульові значення, що переходять у одиничні значення на останніх кодах N та N*, відповідно. Ці значення подаються на перші входи елементів АБО 6 та 9, відповідно, та елементів І 8 та 7, відповідно. Блок 5 формує одиничне значення, якщо з блока 3 зчитується менше число, ніж з блока 4, і нульове значення у іншому випадку. Це значення подається на другий вхід елемента І 7, другий інверсний вхід елемента І 8 та перший вхід елемента І 12. При нульовому стані тригерів 10 і 11 одиничне значення з інверсного виходу тригера 10 подається на другий вхід елемента І 12, пропускаючи значення з його першого входу на вихід та далі на перший вхід елемента АБО 13, на другий вхід якого приходить нульове значення з виходу тригера 11, пропускаючи значення з першого входу елемента АБО 13 на його вихід. Таким чином, значення з виходу блока 5 проходить без зміни елементи 12 і 13. Одиничне значення з виходу елемента АБО 13 інвертується, проходячи елемент АБО 6 за інверсним другим входом при нульовому значенні на першому вході, та нульовим значенням на вході V блокування рахування дозволяє лічильнику 1 збільшувати код адреси на одиницю. При цьому другий вхід елемента АБО 9 та його вихід приймають одиничне значення, що приходить на вхід V блокування рахування лічильника 2 та забороняє йому змінювати код на виході А. На останньому коді N одиничне значення на виході Р переповнення лічильника 1 встановлює елемент АБО 6 у одиничне значення, що блокує подальше рахування, фіксуючи на виході лічильника 1 останній код N, а на виході блока 3 - останнє число. Крім того, одиничне значення з виходу Р переповнення лічильника 1 приходить на перший вхід елемента І 7, який формує одиничне значення на власному виході та далі на інформаційному вході тригера 10 при одиничному значенні на виході блока 5. Таким чином, якщо останнє число першим зчитується з блока 3, то нульове значення на виході блока 5 забезпечує зчитування з блока 4 всіх чисел, що не перевищують це останнє число. Далі одиничне значення на виході блока 5 визначає найменшим вказане останнє число. В наступному такті тригер 10 переходить в одиничний стан і формує на інверсному виході нульове значення, яке проходить на виходи елементів 12 і 13, утримуючись до кінця роботи пристрою. Одиничне значення на виході блока 5 також утримується до кінця роботи пристрою, визначаючи нульове значення на виході елемента І 8 та інформаційному вході та виході тригера 11. 2 UA 115297 C2 5 10 15 20 25 30 Нульове значення з виходу елемента АБО 13 приходить на другий вхід елемента АБО 9 і встановлює нульове значення на його виході (при нульовому значенні на першому вході) та вході V блокування рахування лічильника 2, дозволяючи йому збільшувати код адреси на одиницю. При цьому другий інверсний вхід елемента АБО 6 та його вихід приймають одиничне значення, що приходить на вхід V блокування рахування лічильника 1 та забороняє йому змінювати код на виході А На останньому коді N* одиничне значення на виході Р переповнення лічильника 2 встановлює елемент АБО 9 у одиничне значення, що блокує подальше рахування, фіксуючи на виході лічильника 2 останній код N*, а на виході блока 4 - останнє число. Крім того, одиничне значення з виходу Р переповнення лічильника 2 приходить на перший вхід елемента І 8, який формує одиничне значення на власному виході та далі на інформаційному вході тригера 11 при нульовому значенні на виході блока 5. Таким чином, якщо останнє число першим зчитується з блока 4, то одиничне значення на виході блока 5 забезпечує зчитування з блока 3 всіх чисел, що є меншими за це останнє число. Далі нульове значення на виході блока 5 визначає найменшим вказане останнє число. В наступному такті тригер 11 переходить в одиничний стан і формує на виході одиничне значення, яке проходить на вихід елемента АБО 13, утримуючись до кінця роботи пристрою. Нульове значення на виході блока 5 також утримується до кінця роботи пристрою, визначаючи нульове значення на виході елемента І 7 та інформаційному вході та виході тригера 10. Комутатор 8 приймає значення з виходу елемента АБО 13 на управляючий вхід Y, вибирає з виходів блоків пам'яті 3 та 4 найменше число та видає його на вихід S пристрою, забезпечуючи таким чином формування впорядкованої послідовності чисел. Для наведеного прикладу чисел 5, 11,…, 37, 43 та 7, 12,…, 38, 45,…, 57, що зберігаються впорядкованими в блоках 3 та 4, на виході S пристрою формується впорядкована послідовність чисел 5, 7, 11,…, 37, 38, 43, 45,…, 57. Після числа 37 з блока 3 зчитується останнє число 43, однак на вихід S пристрою слідом за числом 37 видається спочатку число 38, зчитане з блока 4, а потім останнє число 43 та далі решта чисел з блока 4, якою є його останнє число 57. Пристрій може бути використаний для побудови обчислювальних систем, що виконують сортування числових даних. Джерела інформації: 1. Мельник А.О. Архітектура комп'ютера. Наукове видання. - Луцьк: Волинська обласна друкарня, 2008. - 470 с, стор. 438, рис. 12.16; 2. Патент на корисну модель № 101606 Україна, МПК G 06 F 7/022 (2006.01). Пристрій для впорядкування чисел / О.В. Дрозд, С.А. Нестеренко, Ю.В. Дрозд, Д. В. Щербак. № u201502306; Заявлено 16.03.2015; Опубл. 25.09.2015, Бюл. № 18. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 Пристрій для впорядкування чисел, що містить перший та другий лічильники, перший і другий блоки пам'яті, блок порівняння, перший і другий елементи АБО та комутатор, при цьому вхід скидання пристрою підключено до входів скидання першого та другого лічильників, тактовий вхід пристрою підключено до синхровходів першого та другого лічильників, інформаційні виходи яких підключено до адресних входів відповідно першого та другого блоків пам'яті, а виходи переповнення підключено до перших входів відповідно першого та другого елементів АБО, виходи яких підключено до входів блокування рахування відповідно першого та другого лічильників, виходи першого та другого блоків пам'яті підключено відповідно до першого та другого входів блока порівняння і підключено відповідно до першого та другого інформаційних входів комутатора, управляючий вхід якого об'єднано з другим інверсним входом першого елемента АБО та другим входом другого елемента АБО, а вихід підключено до виходу пристрою, який відрізняється тим, що введено третій елемент АБО, перший, другий та третій елементи І та перший і другий тригери, при цьому вхід скидання пристрою підключено до входів скидання першого та другого тригерів, тактовий вхід пристрою підключено до синхровходів першого та другого тригерів, виходи переповнення першого та другого лічильників підключено відповідно до перших входів першого та другого елементів І, виходи яких підключено відповідно до інформаційних входів першого та другого тригерів, вихід блока порівняння підключено до другого входу першого елемента І, другого інверсного входу другого елемента І та першого входу третього елемента І, другий вхід якого підключено до інверсного виходу першого тригера, а вихід підключено до першого входу третього елемента АБО, другий вхід якого підключено до виходу другого тригера, а вихід підключено до управляючого входу комутатора. 3 UA 115297 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4