УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
DEVICE FOR COMPARING BINARY NUMBERS

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
1
2
1
2
1
2
Известны устройства сравнения двоичных чисел (см., например, нижний рис. в табл.3.5 на стр.103 в книге Справочник по цифровой вычислительной технике. Малиновский Б.Н., Александров В.Я., Боюн В.П. и др. / Под ред. Б.Н.Малиновского. Киев: Техника, 1974 г.), выполняющие распознавание ситуаций x>x и х≤x, где x, x∈{0,1} - одноразрядные 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 допускается сравнение n-разрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.
n-1
0
n-1
0
0
n-1
0
n-1
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является, принятое за прототип, устройство сравнения двоичных чисел (патент РФ 2324971, кл. G06F 7/00, 2008 г.), которое содержит выход, настроечный вход и при произвольной разрядности реализует распознавание ситуаций А≥В и А<В либо А>В и А≤В, где А=a…a и В=b…b - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a, …, a, b, …, b∈ {0,1}.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся зависимость между разрядностью сравниваемых двоичных чисел и максимальным временем задержки распространения сигнала, а также ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается распознавание ситуаций А=В и А≠В.
n-1
0
n-1
0
0
n-1
0
n-1
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, за счет обеспечения распознавания ситуаций А≥В и А<В, либо А>В и А≤В, либо А=В и А≠В, где А=a…a и В=b…b - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a, …, a, b, …, b∈ {0,1}, а также исключение зависимости между разрядностью сравниваемых двоичных чисел и максимальным временем задержки распространения сигнала.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем настроечный вход и выход, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены 6 n ключей, которые сгруппированы в n групп так, что каждая группа содержит первый, третий, пятый ключи, выполненные замыкающими, и второй, четвертый, шестой ключи, выполненные размыкающими, причем в i-й  группе вход пятого и вход шестого ключей и их управляющий вход соединены соответственно с объединенными выходами первого, второго и объединенными выходами третьего, четвертого ключей и (n+i)-м входом устройства сравнения двоичных чисел, первый, второй дополнительные настроечные и i-й входы которого соединены соответственно с входом второго, входом третьего и управляющим входом первого-четвертого ключей i-й группы, объединенные выходы пятого, шестого ключей каждой предыдущей группы соединены с объединенными входами первого, четвертого ключей последующей группы, а объединенные выходы пятого, шестого ключей n-й группы образуют выход устройства сравнения двоичных чисел, настроечный вход которого объединен с входами первого, четвертого ключей первой группы.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.
1
n
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
j
j
j+1
j+1
n
n
1
1
Устройство сравнения двоичных чисел содержит 6 n ключей 1, …, 6, которые сгруппированы в n групп так, что i-я группа  содержит ключи 1 3 5, выполненные замыкающими и ключи 2, 4, 6, выполненные размыкающими, причем входы ключей 5, и 6 и их управляющий вход соединены соответственно с объединенными выходами ключей 1, 2 и объединенными выходами ключей 3 4 и (n+i)-м входом устройства сравнения двоичных чисел, первый, второй дополнительные настроечные и i-й входы которого соединены соответственно с входами ключей 2, 3 и управляющим входом ключей 1-4, объединенные выходы ключей 5, 6 соединены с объединенными входами ключей 1, 4, а объединенные выходы ключей 5, 6 образуют выход устройства сравнения двоичных чисел, настроечный вход которого объединен с входами ключей 1, 4.
0
1
2
0
n-1
0
n-1
n-1
0
n-1
0
n-1
n-1
0
0
i
i
Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его настроечном входе и первом, втором дополнительных настроечных входах фиксируются соответственно управляющие сигналы z∈{0,1} и g, g∈ {0,1}. На его первый, …, n-й и (n+1)-й, …, (2n)-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы b, …, b∈ {0,1} и a, …, a∈ {0,1}, которые задают подлежащие сравнению n-разрядные двоичные числа A=a…a, B=b…b (a, b и a, b определяют значения старших и младших разрядов соответственно). Тогда сигнал на выходах ключей 5, 6 будет определяться выражением
,
n
0
1
2
0
1
2
где +, * - символы операций ИЛИ, И соответственно. В представленной ниже таблице приведены значения функции z(z, g, g, A, B) на всех возможных наборах значений ее аргументов z, g, g, полученные для всех возможных ситуаций, возникающих при сравнении n-разрядных двоичных чисел А, В.
z<sub>0</sub>
g<sub>1</sub>
g<sub>2</sub>
А>В
A<B
A=B
0
0
0
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=0
0
0
1
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=0
0
1
0
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=0
0
1
1
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=0
1
0
0
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=1
1
0
1
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=1
1
1
0
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=0
z<sub>n</sub>=1
1
1
1
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=1
z<sub>n</sub>=1
0
1
2
0
2
1
0
1
2
Таким образом, при z=g=1, g=0, либо при z=g=0, g=1, либо при x=1, g=g=0 на выходе предлагаемого устройства соответственно получим
либо  либо .
n-1
0
n-1
0
0
n-1
0
n-1
кл
кл
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает распознавание ситуаций А≥В и А<В, либо А>В и А≤В, либо А=В и А≠В, где А=a…a, В=b…b есть n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a,…, a, b,…, b∈{0,1}. Кроме того, в предлагаемом устройстве сравнения двоичных чисел максимальное время τ задержки распространения сигнала не зависит от разрядности сравниваемых двоичных чисел, поскольку τ=τ, где τ, - длительность задержки, вносимой ключом.