RU2324971C1

RU2324971C1 - Binary data comparator

Info

Publication number: RU2324971C1
Application number: RU2007106468/09A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Андреев (RU); Дмитрий Васильевич Андреев
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-05-20

Abstract

FIELD: computer engineering.

SUBSTANCE: comparator comprises four elements EXCLUSIVE OR (11-14), four elements OR (21-24), four elements NOT AND (31-34), four elements AND (41-44). Due to complementary element and training input realization of relational operator A≥B or A>B, where A=a₃a₂a₁a₀ and B=b₃b₂b₁b₀ are four digit binary data, driven by binary signal a₀, ..., a₃, b₀, ...,b₃ e{0,1}.

EFFECT: comparator functional enhancement.

1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.The invention relates to computer technology and can be used to build automation, functional units of control systems, etc.

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.), реализующие оператор отношения x₂≥x₁, где х₁, х₂∈{0,1} - одноразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами.Known devices for comparing binary numbers (see, for example, the lower figure in Table 3.5 on page 103 in the book Handbook of Digital Computing. Malinovsky B.N., Aleksandrov V.Ya., Boyun V.P. and others. / Under the editorship of BN Malinovsky. Kiev: Technique, 1974), realizing the ratio operator x ₂ ≥x ₁ , where x ₁ , x ₂ ∈ {0,1} are single-bit binary numbers defined by binary signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств сравнения двоичных чисел, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается сравнение четырехразрядных двоичных чисел, задаваемых двоичными сигналами.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using known binary number comparison devices is limited functionality, due to the fact that it is not allowed to compare four-digit binary numbers given by binary signals.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство сравнения двоичных чисел (рис.4.18 на стр.163 в книге Бибило П.Н. Основы языка VHDL. М.: Солон-Р, 2000 г.), которое содержит три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, три элемента ИЛИ, три элемента И-НЕ, два элемента И и реализует оператор отношения А≥В, где А=а₃а₂а₂а₁a₀ и В=b₃b₂b₁b₀ есть четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, ..., b₀, ..., b₃∈{0,1}.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the binary number comparison device adopted for the prototype (Fig. 4.18 on page 163 in the book by PN Bibilo, Fundamentals of VHDL. M .: Solon-R, 2000) , which contains three EXCLUSIVE OR elements, three OR elements, three AND elements, two AND elements, and implements the relationship operator A≥B, where A = a ₃ a ₂ a ₂ a ₁ a ₀ and B = b ₃ b ₂ b ₁ b ₀ is four-digit binary numbers defined by binary signals a ₀ , ..., b ₀ , ..., b ₃ ∈ {0,1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация оператора отношения А>В.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the prototype is limited functionality due to the fact that the implementation of the operator of the relation A> B is not performed.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации оператора отношения А≥В либо оператора отношения А>В, где А=а₃а₂a₁а₀ и В=b₃b₂b₁b₀ есть четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, ..., a₃, b₀, ..., b₃∈{0,1}.The technical result of the invention is to expand the functionality by providing the implementation of the operator of the relationship A≥B or the operator of the relationship A> B, where A = a ₃ a ₂ a ₁ a ₀ and B = b ₃ b ₂ b ₁ b ₀ there are four-digit binary numbers, defined by binary signals a ₀ , ..., a ₃ , b ₀ , ..., b ₃ ∈ {0,1}.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве сравнения двоичных чисел, содержащем три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, три элемента ИЛИ, три элемента И-НЕ, два элемента И, которые сгруппированы в три группы так, что каждая группа содержит по одному элементу ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИЛИ, И-НЕ, а каждая группа, кроме третьей, дополнительно содержит элемент И, в каждой группе второй вход и выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с вторым входом элемента И-НЕ и объединенными вторым входом элемента ИЛИ, первым входом элемента И-НЕ, в каждой группе, кроме третьей, первый и второй входы элемента И соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ и выходом элемента И-НЕ, выход элемента И предыдущей группы подключен к первому входу элемента ИЛИ последующей группы, особенность заключается в том, что в него дополнительно введена аналогичная первой четвертая группа элементов, а в третью группу дополнительно введен элемент И, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ, выходом элемента И-НЕ третьей группы и первым входом элемента ИЛИ четвертой группы, в которой выход элемента И образует выход устройства сравнения двоичных чисел, подсоединенного i-м

, (4+i)-м и настроечным входами соответственно к первому, второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ i-й группы и первому входу элемента ИЛИ первой группы.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the binary comparison device containing three elements EXCLUSIVE OR, three elements OR, three elements NAND, two elements AND, which are grouped into three groups so that each group contains one element EXCLUSIVE OR, OR, AND-NOT, and each group, except the third, additionally contains an AND element, in each group the second input and output of the EXCLUSIVE OR element are connected respectively to the second input of the AND-NOT element and the second electronic input connected OR, the first input of the AND-NOT element, in each group, except the third, the first and second inputs of the AND element are connected respectively to the output of the OR element and the output of the AND-NOT element, the output of the AND element of the previous group is connected to the first input of the OR element of the subsequent group, the peculiarity lies in the fact that the fourth element group similar to the first is additionally introduced into it, and the And element is additionally introduced into the third group, the first, second inputs and the output of which are connected respectively to the output of the OR element, the output of the AND gate NOT ith group and the first input of the OR element of the fourth group, in which the output of the AND element forms the output of the binary number comparison device connected by the i-th

, (4 + i) -th and tuning inputs respectively to the first, second inputs of the element EXCLUSIVE OR of the i-th group and the first input of the element OR of the first group.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел.The drawing shows a diagram of the proposed device for comparing binary numbers.

Устройство сравнения двоичных чисел содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1₁, ..., 1₄, элементы ИЛИ 2₁, ..., 2₄, элементы И-НЕ 3₁, ..., 3₄, элементы И 4₁, ..., 4₄, причем второй вход и выход элемента 1,

соединены соответственно с вторым входом элемента 3_i и объединенными вторым входом элемента 2_i, первым входом элемента 3_i, подключенного выходом к второму входу элемента 4_i, первый вход которого соединен с выходом элемента 2_i, выход элемента 4_j

подключен к первому входу элемента 2_j+1, а выход элемента 4₄ образует выход устройства сравнения двоичных чисел, i-й, (4+i)-й и настроечный входы которого соединены соответственно с первым, вторым входами элемента 1_i и первым входом элемента 2₁.The binary number comparison device contains the elements EXCLUSIVE OR 1 ₁ , ..., 1 ₄ , elements OR 2 ₁ , ..., 2 ₄ , elements NAND 3 ₁ , ..., 3 ₄ , elements AND 4 ₁ ,. .., 4 ₄ , and the second input and output of element 1,

connected respectively to the second input of element 3 _i and combined by the second input of element 2 _i , the first input of element 3 _i , connected by the output to the second input of element 4 _i , the first input of which is connected to the output of element 2 _i , the output of element 4 _j

connected to the first input of element 2 _{j + 1} , and the output of element 4 ₄ forms the output of the binary number comparison device, the i-th, (4 + i) -th and tuning inputs of which are connected respectively to the first, second inputs of element 1 _i and the first input element 2 ₁ .

Работа предлагаемого устройства сравнения двоичных чисел осуществляется следующим образом. На его настроечном входе фиксируется управляющий сигнал z₀∈{0,1}. На его первый, ..., четвертый и пятый, ..., восьмой входы подаются соответственно произвольные двоичные сигналы a₀, ..., a₃ {0,1} и b₀, ..., b₃∈{0,1}, которые задают подлежащие сравнению четырехразрядные двоичные числа A=a₃a₂a₁a₀ и B=b₃b₂b₁b₀ (a₃, b₃ задают значения старших, a а₀, b₀ - младших разрядов). Тогда сигнал на выходе элемента 4_i

будет определяться выражениемThe work of the proposed device for comparing binary numbers is as follows. The control signal z ₀ ∈ {0,1} is fixed at its tuning input. At its first, ..., fourth and fifth, ..., eighth inputs, arbitrary binary signals a ₀ , ..., a ₃ {0,1} and b ₀ , ..., b ₃ ∈ {0 , 1}, which specify the four-digit binary numbers A = a ₃ a ₂ a ₁ a ₀ and B = b ₃ b ₂ b ₁ b ₀ that are subject to comparison (a ₃ , b ₃ specify the values of the highest, and a ₀ , b ₀ , the lower discharges). Then the signal at the output of element 4 _i

will be determined by the expression

В представленной ниже таблице приведены значения реализуемой выражением (1) функции на всех возможных наборах значений ее аргументов.The table below shows the values of the function implemented by expression (1) on all possible sets of values of its arguments.

a_i-1 a _i-1 b_i-1 b _i-1 z_i-1 z _i-1 z_i z _i 00 00 00 00 00 00 1one 1one 00 1one 00 00 00 1one 1one 00 1one 00 00 1one 1one 00 1one 1one 1one 1one 00 00 1one 1one 1one 1one

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет заключить, что: 1) если a_i-1<b_i-1 или а_i-1=b_i-1 и z_i-1=0, то z_i=0; 2) если а_i-1>b_i-1 или a_i-1=b_i-1 и z_i-1=1, то z_i=1. Таким образом, при z₀=1 либо z₀=0 на выходе предлагаемого устройства соответственно получимAn analysis of the data given in the table allows us to conclude that: 1) if a _i-1 <b _i-1 or a _i-1 = b _i-1 and z _i-1 = 0, then z _i = 0; 2) if a _i-1 > b _i-1 or a _i-1 = b _i-1 and z _i-1 = 1, then z _i = 1. Thus, when z ₀ = 1 or z ₀ = 0 at the output of the proposed device, respectively, we obtain

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемое устройство сравнения двоичных чисел обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает реализацию оператора отношения А≥В либо оператора отношения А>В, где A=a₃a₂a₁a₀ и В=b₃b₂b₁b₀ есть четырехразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a₀, ..., a₃, b₀, ..., b₃∈{0,1}.The above information allows us to conclude that the proposed device for comparing binary numbers has wider functionality compared to the prototype, as it provides the implementation of the ratio operator A≥B or the ratio operator A> B, where A = a ₃ a ₂ a ₁ a ₀ and In = b ₃ b ₂ b ₁ b ₀ there are four-digit binary numbers defined by the binary signals a ₀ , ..., a ₃ , b ₀ , ..., b ₃ ∈ {0,1}.

Claims

Устройство сравнения двоичных чисел, содержащее три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, три элемента ИЛИ, три элемента И-НЕ, два элемента И, которые сгруппированы в три группы так, что каждая группа содержит по одному элементу ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИЛИ, И-НЕ, а каждая группа кроме третьей дополнительно содержит элемент И, в каждой группе второй вход и выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с вторым входом элемента И-НЕ и объединенными вторым входом элемента ИЛИ, первым входом элемента И-НЕ, в каждой группе кроме третьей первый и второй входы элемента И соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ и выходом элемента И-НЕ, выход элемента И предыдущей группы подключен к первому входу элемента ИЛИ последующей группы, отличающееся тем, что в него дополнительно введена аналогичная первой четвертая группа элементов, а в третью группу дополнительно введен элемент И, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ, выходом элемента И-НЕ третьей группы и первым входом элемента ИЛИ четвертой группы, в которой выход элемента И образует выход устройства сравнения двоичных чисел, подсоединенного i-м

(4+i)-м и настроечным входами соответственно к первому, второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ i-й группы и первому входу элемента ИЛИ первой группы.A binary comparison device containing three EXCLUSIVE OR elements, three OR elements, three AND-NOT elements, two AND elements that are grouped into three groups so that each group contains one EXCLUSIVE OR, OR, AND-NOT element, and each the group, in addition to the third, additionally contains an AND element, in each group the second input and output of the EXCLUSIVE OR element are connected respectively to the second input of the AND element and combined by the second input of the OR element, the first input of the AND element, in each group except the third, the first and second inputs The AND elements are connected respectively to the output of the OR element and the output of the AND-NOT element, the output of the AND element of the previous group is connected to the first input of the OR element of the subsequent group, characterized in that it additionally includes the fourth group of elements similar to the first, and the third group is additionally introduced the AND element, the first, second inputs and the output of which are connected respectively to the output of the OR element, the output of the AND element of the third group and the first input of the OR element of the fourth group, in which the output of the AND element forms the output triple binary comparison connected i-th

(4 + i) -th and tuning inputs respectively to the first, second inputs of the element EXCLUSIVE OR of the i-th group and the first input of the element OR of the first group.