РАНГОВЫЙ СОРТИРОВЩИК
RANK ORDER SORTER

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.
Известны ранговые сортировщики (см., например, патент РФ 2260845, кл. G06G 7/25, 2005 г.), которые преобразуют параллельный набор пяти аналоговых сигналов в параллельный набор этих сигналов, отсортированных по их ранговым признакам.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых сортировщиков, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется сортировка шести аналоговых сигналов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип ранговый сортировщик (патент РФ 2262740, кл. G06G 7/25, 2005 г.), который содержит логические ячейки и может быть использован для преобразования параллельного набора шести аналоговых сигналов в параллельный набор этих сигналов, отсортированных по их ранговым признакам.
я
я
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится низкое быстродействие, обусловленное тем, что минимальное время упомянутого преобразования превышает 6×Δt, где Δt есть длительность задержки, вносимой логической ячейкой.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия за счет уменьшения времени преобразования параллельного набора шести аналоговых сигналов в параллельный набор этих сигналов, отсортированных по их ранговым признакам.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом сортировщике, содержащем пять логических ячеек, каждая из которых содержит элемент MIN, подсоединенный первым, вторым входами и выходом соответственно к ее первому, второму входам и первому выходу, и элемент МАХ, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с ее первым, вторым входами и вторым выходом, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены восемь аналогичных упомянутым логических ячеек, первый, второй входы i-й (i∈{4,9}) и первый, второй входы j-й (j∈{6,11}) логических ячеек соединены соответственно с первыми выходами (i-[i/3]-2)-й, (i-2)-й логических ячеек и вторыми выходами (j+[j/11]-4)-й, (j-[j/2])-й логических ячеек, первый, второй входы q-й (q∈{5,10}) и первый, второй входы g-й (g∈{7,8,12,13}) логических ячеек подключены соответственно к второму выходу (q+[q/10]-4)-й, первому выходу (q-2)-й логических ячеек и второму выходу (g-3)-й, первому выходу (g-2)-й логических ячеек, а первый, второй входы k-й  и первый, второй выходы m-й  логических ячеек соединены соответственно с (2×k-1)-м, (2×k)-м входами и (2×m-22)-м, (2×m-21)-м выходами рангового сортировщика, первый и шестой выходы которого подключены соответственно к первому выходу девятой и второму выходу одиннадцатой логических ячеек, при этом [] есть оператор выделения целой части.
На чертеже представлена схема предлагаемого рангового сортировщика.
1
13
i
j
i-[i/3]-2
i-2
j+[j/11]-4
j-[j/2]
q
g
q+[q/10]-4
q-2
g-3
g-2
k
m
9
11
Ранговый сортировщик содержит логические ячейки 1, …, 1. Каждая логическая ячейка содержит элемент MIN 2, подсоединенный первым, вторым входами и выходом соответственно к ее первому, второму входам и первому выходу, и элемент МАХ 3, подсоединенный первым, вторым входами и выходом соответственно к ее первому, второму входам и второму выходу. Первый, второй входы ячейки 1 (i∈{4,9}) и первый, второй входы ячейки 1 (j∈{6,11}) соединены соответственно с первыми выходами ячеек 1, 1 и вторыми выходами ячеек 1, 1, первый, второй входы ячейки 1 (q∈{5,10}) и первый, второй входы ячейки 1 (g∈{7,8,12,13}) подключены соответственно к второму выходу ячейки 1, первому выходу ячейки 1 и второму выходу ячейки 1, первому выходу ячейки l, а первый, второй входы ячейки 1 и первый, второй выходы ячейки 1 соединены соответственно с (2×k-1)-м, (2×k)-м входами и (2×m-22)-м, (2×m-21)-м выходами рангового сортировщика, первый и шестой выходы которого подключены соответственно к первому выходу ячейки 1 и второму выходу ячейки 1, при этом [] есть оператор выделения целой части.
l
6
Работа предлагаемого рангового сортировщика осуществляется следующим образом. На его первый, …, шестой входы подается параллельный набор аналоговых сигналов (напряжений) x,…,x соответственно. Элементы 2 и 3 воспроизводят базовые операции бесконечнозначной логики (БЛ) БЛ-конъюнкцию (min) и БЛ-дизъюнкцию (шах), применительно к сигналам, действующим на их входах. Тогда на первом, …, шестом выходах предлагаемого сортировщика получим
,
,
,
,
,
,
где символами  и  обозначены операции max и min. Следовательно, сигнал на r-м  выходе предлагаемого сортировщика определяется выражением
sr
s6
1
6
sr
s6
1
6
1
6
1
6
(r)
(1)
(6)
(1)
(6)
(1)
(6)
где x,…,x ∈ {x,…,x} (1≤sr<…<s6≤6);  есть количество неповторяющихся БЛ-конъюнкций x…x, определяемое как число сочетаний из 6 по 7-r. Выражение (1) совпадает с видом n-арной поисковой функции (функция (6.7) на стр. 117 в книге Левин В.И. Бесконечнозначная логика в задачах кибернетики. М.: Радио и связь, 1982 г.), которая при n=6 реализует алгоритм выделения из множества {x,…,x} элемента x заданного ранга r∈{1,…,6} (x≤…≤x;). Таким образом, на первом, …, шестом выходах предлагаемого сортировщика имеем z= x,…,z=x, где x,…,x - параллельный набор аналоговых сигналов x,…,x, отсортированных по их ранговым признакам.
я
я
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый сортировщик обладает более высоким по сравнению с прототипом быстродействием, так как преобразует параллельный набор шести аналоговых сигналов в параллельный набор этих сигналов, отсортированных по их ранговым признакам, за время, не превышающее 5×Δt, где Δt есть длительность задержки, вносимой логической ячейкой.