УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
BINARY NUMBER COMPARISON DEVICE

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, рис. 4.18 на стр. 163 в книге Бибило П.Н. Основы языка VHDL. М.: Солон-Р, 2000 г. ), выполняющие распознавание отношений А≥В, А<В, где А, В есть четырехразрядные 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 выполняется распознавание отношений А>В и А=В.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство сравнения двоичных чисел (патент РФ 2677371, кл. G06F 7/02, 2019 г.), которое содержит элементы 2ИЛИ, элементы 2И, четыре элемента НЕ, шесть мажоритарных элементов и выполняет распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А, В есть четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся большие аппаратурные затраты, обусловленные тем, что прототип содержит четыре элемента 2ИЛИ и четыре элемента 2И.
Техническим результатом изобретения является уменьшение аппаратурных затрат при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем два элемента 2ИЛИ, два элемента 2И, четыре элемента НЕ и шесть мажоритарных элементов, первый, второй входы k-го  элемента 2ИЛИ и второй, третий входы j-го  мажоритарного элемента соединены соответственно с первым, вторым входами k-го элемента 2И и первым, вторым входами (j+3)-го мажоритарного элемента, а второй вход k-го элемента 2ИЛИ и выходы третьего, шестого мажоритарных элементов подключены соответственно к выходу k-го элемента НЕ и первому, второму выходам устройства сравнения двоичных чисел, особенность заключается в том, что первый вход k-го мажоритарного элемента, подключенного третьим входом к выходу (k+2)-го элемента НЕ, и выход k-го элемента 2И соединены соответственно с выходом k-го элемента 2ИЛИ и третьим входом (k+3)-го мажоритарного элемента, первый, второй входы третьего и второй, третий входы шестого мажоритарных элементов соединены соответственно с выходами второго, первого и выходами четвертого, пятого мажоритарных элементов, а второй вход k-го мажоритарного элемента, вход (k+2)-го элемента НЕ и первый вход k-го элемента 2ИЛИ, вход k-го элемента НЕ подключены соответственно к (2×k-1)-му, (2×k+3)-му и (2×k)-му, (2×k+4)-му входам устройства сравнения двоичных чисел.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.
1
2
1
2
1
4
1
6
k
j
k
j+3
k
k+3
k
k
k
k
k+2
3
6
2
1
4
5
k
k+2
k
k
3
6
Устройство сравнения двоичных чисел содержит элементы 2ИЛИ 1, 1,, элементы 2И 2, 2, элементы НЕ 3,…,3 и мажоритарные элементы 4,…,4, причем первый, второй входы элемента 1 и второй, третий входы элемента 4 соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 2 и первым, вторым входами элемента 4, второй вход элемента 2, третий вход элемента 4 и первый, третий входы элемента 4 подключены соответственно к выходам элементов 3, 2 и 1, 3, первый, второй входы элемента 4 и второй, третий входы элемента 4 соединены соответственно с выходами элементов 4, 4 и 4, 4, а второй вход элемента 4, вход элемента 3 и первый вход элемента 1, вход элемента 3 подключены соответственно к (2×k-1)-му, (2×k+3)-му и (2×k)-му, (2×k+4)-му входам устройства сравнения двоичных чисел, первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходами элементов 4 и 4.
3
0
3
0
3
2
1
0
3
2
1
0
3
3
0
0
k
к
2×k-1
2×k-2
2×k-1
2×k-2
1
1
2
2
Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый, …, четвертый и пятый, …, восьмой входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы а, …, а ∈ {0,1} и b, …, b ∈ {0,1}, которые задают подлежащие сравнению четырехразрядные двоичные числа А=аааa, B=bbbb (а, b определяют значения старших, а а, b - младших разрядов). В представленных ниже табл. 1 и табл. 2 приведены соответственно значения внутренних сигналов z у предлагаемого устройства, полученные для всех возможных наборов значений сигналов a, a, b, b, и значения его выходных сигналов z, у, полученные для всех возможных наборов значений сигналов z, y, z, y.
Согласно табл. 1, табл. 2 имеем z=y=1 при А>В, z=1, у=0 при А=В, z=y=0 при А<В.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел выполняет распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А, В есть четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, и обладает меньшими по сравнению с прототипом аппаратурными затратами.