УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
BINARY DIGITS COMPARISON DEVICE

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
2
1
1
2
Известны устройства сравнения двоичных чисел (см., например, третий снизу 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 идентификацию признака х>х, где х,х∈{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.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является, принятое за прототип, устройство сравнения двоичных чисел (патент РФ 2298220, кл. G06F 7/02, 2007 г.), которое содержит 2n импликаторов, 2(n-1) элементов И и выполняет идентификацию признаков
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
0
n-1
0
n-1
x…x>y…y, х…x=y…y, x…x<y…y, где x…x и y…y - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами x, …, x, y, …, y∈{0,1}.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная тем, что прототип состоит из логических элементов трех типов (импликаторов, элементов И, элементов И-НЕ).
Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет уменьшения числа типов используемых логических элементов при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем 2n импликаторов и 2(n-1) элементов И, которые сгруппированы в n групп так, что j-я  группа содержит два импликатора, а k-я  группа дополнительно содержит два элемента И, в k-й группе выход и второй вход i-го  элемента И соединены соответственно с неинвертирующим входом i-го и инвертирующим входом (3-i)-го импликаторов, в первой группе инвертирующий и неинвертирующий входы первого импликатора подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго импликатора, выход i-го импликатора предыдущей группы соединен с первым входом i-го элемента И последующей группы, а выход i-го импликатора n-й группы является i-ым выходом устройства сравнения двоичных чисел, особенность заключается в том, что в k-ю группу дополнительно введены третий и четвертый импликаторы, в k-й группе выход и инвертирующий вход (2+i)-го импликатора соединены соответственно с инвертирующим входом i-го импликатора и первым входом i-го элемента И, а в первой группе инвертирующие входы первого и второго импликаторов подключены соответственно к первому и (n+1)-му входам устройства сравнения двоичных чисел, k-й и (n+k)-й входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами третьего и четвертого импликаторов k-й группы.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.
11
21
12
4n
12
2n
1j
2j
3k
4k
1k
2k
(2+i)k
ik
ik
(5-i)k
ik
11
21
ik
i(k-1)
in
11
21
3k
4k
Устройство сравнения двоичных чисел содержит импликаторы 1, 1, 1, …, 1 и элементы И 2, …, 2, причем все импликаторы и элементы И сгруппированы в n групп так, что j-я  группа содержит импликаторы 1, 1, а k-я  группа дополнительно содержит импликаторы 1, 1 и элементы 2, 2, выход импликатора 1, подключенного инвертирующим входом к первому входу элемента 2, и выход элемента 2, подключенного вторым входом к выходу импликатора 1, соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами импликатора 1, инвертирующий и неинвертирующий входы импликатора 1 подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам импликатора 1, первый вход элемента 2 соединен с выходом импликатора 1, а выход импликатора 1 является i-ым выходом устройства сравнения двоичных чисел, первый, (n+1)-й и k-й, (n+k)-й входы которого образованы соответственно инвертирующими входами импликаторов 1, 1 и неинвертирующими входами импликаторов 1, 1.
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
n-1
0
0
1j
2j
Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его первый, …, n-й и (n+1)-й, …, (2n)-й входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы y, …, y∈{0,1} и x, …, x∈{0,1}, которые задают подлежащие сравнению n-разрядные двоичные числа y…y и х…x (y, x и y, x определяют значения старших и младших разрядов соответственно). Тогда сигналы на выходах импликаторов 1 и 1 будут определяться выражениями
и
1j
2j
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 j=1. Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет при j>1 заключить, что z=0 (z=0), когда
1(j-1)
2(j-1)
1(j-1)
2(j-1)
n-j
n-j
1(j-1)
2(j-1)
n-j
n-j
1j
2j
1(j-1)
2(j-1)
2(j-1)
1(j-1)
1(j-1)
2(j-1)
z=0 (z=0) или z=z=1 и x<y (z)=z=1 и y<х) и что z=1 (z=1), когда z=1 и z=0 (z=1 и z=0) или z=z=1 и
n-j
n-j
1(j-1)
2(j-1)
n-j
n-j
11
21
n-1
n-1
n-1
n-1
11
21
n-1
n-1
n-1
n-1
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
1n
2n
1n
2n
1n
2n
x≥y (z=z=1 и y≥x). При j=1 имеем z=0 (z=0), когда x<y (y<x) и z=1 (z=1), когда x≥y (y≥x). Таким образом, если x…x>y…y либо x…x=y…y, либо x…x<y…y, то z=1, z=0, либо z=z=1, либо z=0, z=1 соответственно.
z<sub>1(j-1)</sub>
z<sub>2(j-1)</sub>
x<sub>n-j</sub>
y<sub>n-j</sub>
z<sub>1j</sub>
z<sub>2j</sub>
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
-
-
0
0
1
1
-
-
0
1
0
1
-
-
1
0
1
0
-
-
1
1
1
1
n-1
0
n-1
0
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел выполняет идентификацию признаков х…х>y…y,
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
n-1
0
0
n-1
0
n-1
x…x=y…y, x…x<y…y, где x…x, y…y - n-разрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами x, …, x, y, …, y∈{0,1}, и является по сравнению с прототипом более простым, так как состоит из логических элементов только двух типов (импликаторов и элементов И).