Устройство для сравнения чисел — SU 932486 (original) (raw)
(73) Заявятель 4) УСТРОЙСТВО РАВНЕНИЯ ЧИСЕЛ равненириемаы И, ИЛИ Недостаткомляется низкое б Цель изобретродействия. ого устроиствтродействие. ия - повышени явбыс Изобртике и вназначенмах премации.Известно устройство для с чисел, содержащее регистры и сравниваемых чисел, элемент счетчики, триггеры 1.Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие.Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее два и-разрядных регистра, связанных по выходам разрядов с элементами изменения направ ленности светового потока, истоцник света и фотоприемники, выходы которых соединены с входами схемы анэли за. Элементы изменения направленнос ти светового потока выполнены в вид подвижных отражателей и оптически связаны попарно последовательно, а выходы пар при их неравнозначном со етение относится к автомаычислительной технике и пре о дпя использования в систеобразования и обработки инфор,стоянии оптически связаны через лин-зу со входами фотоприемников "Больше А" или иБольше Б", а при равнозначном состоянии последовательнос входами паследущей пары элементовизменения направленности световогопотока. Выход равнозначности последней пары оптически связан с фотоприемником "А равно Б", Коды сравниваеомых чисел поступают в регистры, гдезапоминаются. Запоминающие элементыразрядов регистров в соответствиис кодом возбуждают элементы изменения направленности светового потока, 1на которых производится поразрядноесравнение кодов. Таким образом, вовремя получения результата сравнения.включается время срабатывания регистра приема кодов 21.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения чисел, содержащее 2 п поразрядных узлов сравнения, источник светового потока опроса, узел анализа результата, причем вход каждого -го разряда первого числа оптически соединен с информационным входом (2 п)-го поразрядного узла сравнения, вход каждого -го разряда второго числа оптически сое динен с информационным входом 21-го поразрядного узла сравнения, выход источника светового потока опроса оптически связан с первым управляющим входом первого поразрядного узла сравЧ 5 нения, прямой и инверсный выходы переносов каждого 1-го поразрядного узла сравнения, где 1=1,32 п, оптически соединены с первым и вторым входами управления соответствен о но (+1)-го поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы результатов сравнения каждого-го поразрядного узла сравнения, где =2,42 п, оптически подключены 25 к первому и второму входам соответственно блока анализа результата, введен источник светового потока блокировки и 2 п узлов блокировки, выход источника светового потока блоки- зо ровки оптически соединен с входом блокировки первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы передачи блокировки каждого -го поразрядного узла сравнения, где к =1,32 п, оптически соединены с первым и вторым информационными входами соответственно -го узла блокировки, выход внутренней блокировки каждого иэ которых оптически соеди нен с информационным входом -го поразрядного узла сравнения, выход передачи блокировки -го узла блокировки оптически соединен с входом блокировки (М+1)"го поразрядного узла сравнения. Кроме того, каждый узел блокировки содержит делитель светового потока, дихроицное зеркало и неподвижные отражатели, причвмпервый информационный вход узла оптически соединен с первым неподвижным отражателем и делителем светового потока, первый выход которого оптицески соединен с входом отражения дихроичного зеркала, 55 второй вход которого оптически соединен с выходом первого неподвижного отражателя, а выход оптически подключен к выходу передачи блокировки узла, второй выход делителя световогопотока оптически соединен с вторымнеподвижным отражателем, выход которого оптически подключен к выходувнутренней блокировки узла.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - егофункциональная схема.Устройство содержит источник 1светового потока опроса, источник 2светового потока блокировки, поразрядные узлы 31,32,,32 т 1 сравнения, узлы 4421 блокировки,узел 5 анализа результата, информационные входы 6,6262 п, выходы 7-9Источники 1 и 2 светового потокаопроса и блокировки подают коллимированные световые потоки на поразрядный узел 3,1 сравнения с разной направленностью (под разными углами падения),Узлы 3 поразрядного сравнения направляют по разным выходам (направлениям) световые потоки, поступающиена их входы с разной направленностьюи изменяют направленность выходныхсветовых потоков при возбуждении уп-,равляющего элемента.Узлы 4 блокировки при поступлениисветового потока одной направленности делят световой поток на две части . Одна часть (меньше 1/2 п) поступает на управляющий вход предыдущегоузла 3, а оставшаяся часть поступает на вход блокировки последующегоузла 3 изменения направленности светового потока. При поступлении светового потока другой направленностина вход узла 4 блокировки последнийпередает световой поток без деленияс той же направленностью, цто и приделении на вход блокировки последующего узла 3.Каждый поразрядный узел 3 сравне"ния содержит оптический вход 9 управления, двухпоэиционный отражатель 10и неподвижный отражатель 11, Каждыйузел 4 блокировки содержит неподвижные отражатели 12 и 13, делитель 14светового потока и дихроичное зеркало 15Узел 5 анализа результатов содержит собирательную линзу 16 и фотоприемники 17,Устройство работает следующим образом.5 932В исходном состоянии источник 1 светового потока связан с одним входом первого поразрядного узла 31 сравнения, а источник 2 светового потока блокировки с вторым входом первого э поразрядного узла 31 сравнения.Световой поток опроса с выхода узла 3 поступает на вход опроса второго узла, а с выхода второго узла 32 на вход опроса узла 3 З с той же 1 О направленностью, что и световой поток источника 1 светового потока опроса. Так последовательно световой поток опроса проходит через все узлы 3 и попадает на вход "Равно" узла 5.Световой поток блокировки с выхода узла 3 поступает на вход блокировки узла 4, с выхода которого поступает на вход блокировки последующего узла 32 изменения направленнос ти светового потока. Таким образом, световой поток блокировки проходит все узлы 3 иПри поступлении импульсов кодов (электрических или световых) на 2 все узлы 3, узлы 3 возбуждаются, световой поток блокировки поступает по выходам узлов 3 на входы узлов М. Теперь световой поток Ьлокировки делится в каждом узле М и части его Зе (1/2 п) поступают на управляющие входы предыдущих узлов 3. Таким образом, и после снятия кода с входов узлы 3 остаются возбужденными. ИСветовой поток опроса с выхода первого возбужденнного узла 3 по" ступает на второй вход второго узла 32. Поскольку он также возбужден, то на его выходе световой поток опроса не изменяет направленности и поступает на узел 35, Таким образом, световой поток опроса проходит все узлы 3 и поступает на вход "Равно" узла 5 анализа.43Если коды сравниваемых чисел равны, то световой поток опроса проходит аналогично через все узлы 3 изменения направленности светового потока и тоже поступает на вход "Равно" узла 5. Световой же поток блокировки делится лишь в узлах 4, стоящих после еозбужденнных узлов 3.При неравенстве "ых разрядов, пер. вых, начиная со старших, световой поток опроса после второго узла 31 )-ой пары выходит по одному иэ выходов е зависимости от комбинации кодов в )-ом разряде и попадает на ч 86 6один из входов узла 5 "Больше А"или "Больше Б", не попадая на входыпоследующих узловДля возврата устройства в исходное состояние может использоватьсяснятие напряжения эапитки или отключение источника 2 светового потокаблокировки.Рассмотрим работу устройства всоответствии с функциональной схемой(фиг. 2), на которой представлены двегруппы по и двухпозиционных отражателей 1 О с оптическими входами 9 управления, делители 1 Й, группы неподвижных отражателей 11-13, дихроичные эеокала 15, собирательная линза16, фотоприемники 17, узел 5 анализа,источники 1 и 2 светового потока.Деухпозиционные отражатели 10 разворачиваются вокруг оси, герпендикулярной плоскости распространения световых потоков, относительно исходного положения на некоторый угол Аи возвращаются в исходное положениепо сбросу.Если возбудить один из отражателей 10 пары, то световой поток отклоняется на угол 206, например вниз,относительно исходного, при возбуждении другого отражателя этой парысветовой поток отклоняется на угол2 а( вверх относительно исходного, Привозбуждении обоих отражателей одновременно световой поток не изменяет.своего направления относительно исходкого, так как отклонения компенсируются, и световой поток поступа"ет на вход последующей пары младшегоразряда,Таким образом, е случае равенствавоздействий ("0" или "1") на деухпозиционные отражатели 10 пар сеетоео:потокпоследовательно отражаясь откаждого иэ возбужденных отражателеии неподвижных отражателей 11, поступает на Фотоприемник 17 и возбужда"ет узел 5 сравнения по входу Равно",При неравенстве кодов в одноименных разрядах чисел один из отражате"лей возбуждается, и световой потокотклоняется вверх или вниз относительно неподвижного отражателя 1 езависимости от соотйошения разргдоечисел А и Б.Световой поток от источниканепопадает на вход последующей парыи далее на, фотоприемн;к 17, а черезсобирательную линзу 16 попадает наодин из фотоприемников 1,72 или 17932 7и возбуждает узел 5 сравнения посоответствующему входу "Больше Анили "Больше Б". Световой поток черезотражатель 13, попадает на соответствующий фотоприемник, так как лучиот всех разрядов при "Большем А" отличаются по направлению от лучейвсех разрядов при "Большем Б" наугол 46.Световой поток источника 2 последовательно отражается от всех неотклоненных отражателей, неподвижныхотражателей, проходя через дихроичныезеркала 15, Если же возбудить любойдвухпозиционный отражатель по входу, 1то он отклоняется, и световой потокисточника 2 попадает на делитель 14,часть его проходит далее на дихроичное зеркало 15 и далее на последующийдвухпозиционный отражатель под тем рфже углом, что и при неотклоненномпредыдущем отражателе.Другая же часть светового потокапосле делителя 14, отражаясь от не"подвижного отражателя 13, поступает ина оптический вход 9 управления двухпозиционного отражателя, отклонивше-,го световой поток на делитель 14, Таким образом, при снятии входного кода чисел подвижные отражатели, со- Зеответствующие кодам чисел А и Б,остаются отклоненными благодаря бло"кировке с помощью светового потокаисточника 2 через соответствующиеделители 14 и неподвижные отражатели 13,Управление отклонением отражателей можно осуществлять, например,используя свойство пьезокристалловизменять свои размеры под действи-.ем приложенного напряжения или элект-ростатическое взаимодействие заряженных проводников, Причем подачу управляющих напряжений помимо непосредственной подачи на пьезокристаллили проводники можно осуществлять через Фотодиод или фототранзистор.Делители 14 могут быть выполнены,например, на основе тонкой пластинки,установленной под определенным углом50к световому потоку. В зависимостиот угла установки часть светового потока (в нашем случае 1/2 п) отражает(2 п)ся, а часть преломляется иппроходит дальше.Дихроичные зеркала 15 отражают полностью световой поток, поступающийна них с одной стороны и пропускаютВ 486 8световой поток, поступающий с другой стороны Это достигается путем соответствующей металлизации тонкой пластинки.Для упрощения чертежа цепи питания, а такие цепи электрического ввода сравниваемых чисел и цепи сброса двухпозиционных отражателей не показаны, но их наличие предполагается.В исходном состоянии двухпозиционные отражатели не возбуждены.Световой. поток источника 2 света, попадая последовательно на двухпозиционные отражатели 10, неподвижные отражатели 12 через дихроичные зеркала 15, проходит всех их последовательно и далее не используется.При возбуждении двухпозиционных отражателей по управляющим входам (оптическим или электрическим) световой поток источника 2 света после отражения от отклоненных двухпозиционных отражателей попадает на соответствующие им делители 14. Иинуя неподвижные отражатели 12 часть светового потока попадает на дихроичные зеркала 15 с другой .стороны (со стороны отражения) и, отражаясь от дихроичного зеркала 1.5, поступает под неизменным углом на последующий двухпоэиционный отражатель. Часть же светового потока с делителя 14 попадает на неподвижный отражатель 13 и оптический вход возбужденного двухпозиционного отражателя. Теперь снятие входных кодов чисел А и Б не изменяет состояния двухпозиционных отражателей, а их сброс осуществляется по цепям сброса (не показаны).Световой поток источника 1 света, попадая иа двухпозиционный отражатель 10 первой пэры, соответствующей старшему разряду числа А, отражается от него под угломи, отражаясь от неподвижного отражателя 11, попа" дает под таким угломна вход последующей пары. Так, пройдя все пары, световой поток поступает на Фото- приемник 17.При одновременном возбуждении обоих двухпозиционных отражателей 10 па-.ры световой поток источника 1, последовательно отражаясь от двухпозиционного отражателя, нечетного неподвижного отражателя 11211, второго двухпозиционного отражателя пары и четного неподвижного отражателя 11поступает на вход последующей пары932486 10переносов каждого 1-го поразрядногоузла сравнения, где =1,32 п-,1,оптически соединены с первым и вторым входами управления соответствен"но (+1)-го поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы реэультатов сравнения каждого )-го поразрядного узла сравнения, где=2,4. 2 п, оптически подключены1 О к первому и второму входам соответственно блока анализа результата,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействияустройства, в него введен источникМ светового потока блокировки и 2 пузлов блокировки, выходы источникасветового потока блокировки оптичес-ки соединен с входом блокировки пер-вого поразрядного узла сравнения,20 прямой и инверсный выходы передачиблокировки каждого М-го поразрядного узла сравнения, где 1=1,3. . .2 п,оптически соединены с первым и вторым информационными входами соответИ ственно М-го узла блокировки, выходвнутренней блокировки каждого из ко"торых оптически соединен с информационным входом М"го поразрядногоузла сравнения, выход передачи блозв кировки 1-го узла блокировки оптически соединен свходом блокировки(1+1)-го поразрядного узла сравнения.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый узелблокировки содержит делитель светового потока, дихроичное зеркало и не"подвижные отражатели, причем первый н- информационный вход узла оптическисоединен с первым неподвижным отражателем и делителем светового потока,первый выход которого оптически соединен с входом отражения дихроичногозеркала, второй вход которого оптически соединен с выходом первого неподвижного отражателя, а выход оптически подключен к выходу передачиблокировки узла, второй выход делите"ля светового потока оптически соединен с вторым неподвижным отражателем,выход которого оптически подключенк выходу внутренней блокировки узла. Формула изобретенияотражателей с тем же направлением,так как отклонения светового потокаскомпенсированы,Следовательно, если возбуждениена двухпозиционных отражателях 10,образующих пары двоичных разрядоводинакового порядка, равны, то световой поток, пройдя последовательно,начиная со старших разрядов, черезкаждую пару двухпозиционных отражателей 10, неподвижных отражателей11, поступает на фотоприемник 171 ивозбуждает узел 5 оценки результатасравнения по входу "Равно".При неравенстве возбуждений вразрядах одинакового порядка один изпары двухпоэиционных отражателей 1 Овозбуждается, и пара отклоняет световой поток на угол 2 ес вверх или внизв зависимости от соотношения разрядов чисел А и Б. При этом световойпоток не попадает на неподвижный отражатель 111, на вход следующей па"ры и далее на фотоприемник 171, ачерез собирательную линзу 16 попадает на соответствующий Фотоприемник17 или 17 и возбуждает узел 5оценки результата по соответствующе"му входу "Больше А" или "Больше Б".Предлагаемая совокупность признаков позволяет повысить быстродействие устройства сравнения цисел, таккак время сравнения меньше на времясрабатывания регистров приема чиселА и Б по сравнению с известными устройствами.Схема сравнения, кроме этого, может принимать информацию, представленую не только в электрической форме,но и в оптической. г1. Устройство для сравнерия чисел, содержащее 2 п поразрядных узлов срав" нения, источник светового потока опроса, узел анализа результата, причем вход каждого 1-горазряда первого числа оптически соединен с информацион ным входом (2 п)-го поразрядного30 узла сравнения, вход каждого М-го разряда второго числа оптически соединен с информационным входом 2 М-го поразрядного узла сравнения, выход источника светового потока опросаИ оптически связан с первым управляющим входом первого поразрядного узла сравнения, прямой и инверсный выходы Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Н 521566) кл, а 06 Г 7/04, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР Н 736092, кл. 6 06 Г 704, 1979932486 СоставитТехред В. Белкинч Корректор ор Е. Папп гар Заказ 3785/6 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Тираж 73 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москаударственного коан изобретений и ота, 3-35, Раущская пи сноеета СССытийаба де