УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
BINARY NUMBERS 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 - 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 2363037, кл. G06F 7/02, 2009 г.), которое содержит четыре элемента «2ИЛИ», четыре элемента «2И», четыре элемента «НЕ» и с помощью импульсного сигнала выполняет распознавание отношений А>В, А=В, А<В, где А, В - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся необходимость подачи на него импульсного сигнала и двадцать элементов, образующих его аппаратурный состав.
Техническим результатом изобретения является упрощение распознавания отношений А>В, А=В, А<В, где А, В есть четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами, за счет обеспечения этого распознавания без использования импульсного сигнала и уменьшение количества элементов аппаратурного состава.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем четыре элемента «2ИЛИ», четыре элемента «2И» и четыре элемента «НЕ», причем (i+4)-й () и i-й входы устройства сравнения двоичных чисел соединены соответственно с входом i-го элемента «НЕ» и объединенными первыми входами i-ых элементов «2ИЛИ», «2И», объединенные вторые входы которых подключены к выходу i-го элемента «НЕ», особенность заключается в том, что в него дополнительно введены шесть мажоритарных элементов, первый и второй, третий входы j-го () мажоритарного элемента соединены соответственно с выходом (j+1)-го элемента «2ИЛИ» и первым, вторым входами (j+3)-го мажоритарного элемента, подключенного третьим входом к выходу (j+1)-го элемента «2И», второй и третий входы первого мажоритарного элемента соединены соответственно с выходами первых элементов «2ИЛИ» и «2И», а выходы k-го (), (k+3)-го и третьего, шестого мажоритарных элементов подключены соответственно к вторым входам (k+1)-го, (k+4)-го мажоритарных элементов и первому, второму выходам устройства сравнения двоичных чисел.
На фиг. представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.
1
4
1
4
1
4
1
6
j
j+1
j+3
j+1
1
1
1
k
k+3
3
6
k+1
k+4
i
i
i
i
Устройство сравнения двоичных чисел содержит элементы «2ИЛИ» 1,…,1 элементы «2И» 2,…,2, элементы «НЕ» 3,…,3 и мажоритарные элементы 4,…,4, причем первый и второй, третий входы элемента 4 () соединены соответственно с выходом элемента 1 и первым, вторым входами элемента 4, подключенного третьим входом к выходу элемента 2 второй и третий входы элемента 4 соединены соответственно с выходами элементов l и 2 а выходы элементов 4 (), 4 и 4, 4 подключены соответственно к вторым входам элементов 4, 4 и первому, второму выходам устройства сравнения двоичных чисел, (i+4)-й () и i-й входы которого соединены соответственно с входом элемента 3, и объединенными первыми входами элементов 1, 2, объединенные вторые входы которых подключены к выходу элемента 3.
a
а
а
а
а
а
a
4-i
4-i
3
2
1
0
3
2
1
0
3
3
0
0
i
i
Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его i-й () и (i+4)-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы ∈{0,l} и b∈{0,1}, которые определяют соответствующие разряды подлежащих сравнению четырехразрядных двоичных чисел А=, B=bbbb (, b задают значения старших, a , b - младших разрядов). Тогда сигналы z, y (см. фиг.) будут определяться выражениями
⎯
1
2
3
1
2
1
3
2
3
где ∨, ⋅, , # есть символы операций ИЛИ, И, НЕ, Maj, причем х#х#х=х⋅х∨х⋅х∨х⋅x. В представленной ниже таблице приведены значения реализуемых выражениями (1), (2) функций на всех возможных наборах значений их аргументов. Жирным в таблице выделены значения функций и их аргументов при i=1.
а
а
а
a
a
a
3
3
3
3
3
3
1
1
1
1
1
1
i-1
i-1
i-1
i-1
i
i
i
i
i-1
i-1
4-i
4-i
i-1
i-1
4-i
4-i
i-1
i-1
4-i
4-i
i
i
i
i
i
i
4
4
4
4
4
4
Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что: 1) если >b либо =b либо <b, то соответственно z=у=1 либо z=1, у=0 либо z=у=0; 2) если z=y=1 либо z=y=0, то соответственно z=y=1 либо z=y=0; 3) если z =1, y=0 и >b либо z=1, y=0 и =b - либо z=1, y=0 и <b, то соответственно z=1=y=1 либо z=1, y=0 либо z=y=0. Таким образом, если А>В либо А=В либо А<В, то на первом, втором выходах предлагаемого устройства соответственно получим z=1, у=1 либо z=1, у=0 либо z=0, у=0. При этом оно состоит из восемнадцати элементов.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел обеспечивает распознавание отношений А>В, А=В, А<В (А, В - четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами) без использования импульсного сигнала и состоит из меньшего по сравнению с прототипом количества элементов.