Патент ссср 436348

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 436348

Союз Советсиих

Социалистических Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.08.72 (21) 1821096/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.07.74. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 26.12.74 (Ы) М. Кл, G 06f 7/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изасретений и открытий (53) УДК 681.325.66 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Г. Емельянов (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ

ЧИСЕЛ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено в качестве сравнивающего элемента в устройствах обработки информации, в цифровых вычислительных машинах, в дискретных системах автоматического регулирования, измерения. и контроля, в устройствах фоторегистрации процессов при установке выдержек времени или задании масштаба времени, в устройствах широтно-импульсной модуляции и др.

Известны устройства сравнения чисел, выполненные с использованием механических, электрических и магнитных элементов, отличающихся различной степенью экономичности, надежности, сложности и быстродействия.

Известно устройство для сравнения чисел, которое содержит регистры сдвига, инверторы, вентили сброса, переключатели, схемы «И», «ИЛИ», причем, с целью его упрощения, оно содержит по одному вентилю сброса на каждый регистр сдвига; управляющие входы всех вентилей сброса соединены с выходом схемы

«И», второй вход каждого вентиля сброса через переключатель соединен либо с прямым, .либо с инверсным выходом соответствующего регистра сдвига, а выход каждого из эгих вентилей соединен с цепью сброса этого же регистра сдвига.

Однако быстродействие известных устройств сравнения чисел остается неоольшим.

Предложенное устройство отличается тем, что в нем схема совпадений выполнена в виде оптической системы, состоящей из источника плоскополяризованного света, первого фогоприемника и установленных между ними на одной оптической оси и ячеек с дифференциально управляемой анизотропией, входы управления которых связаны с выходами соответствующих разрядов регистров, начиная с

10 младшего разряда, причем после каждой ячейки с дифференциально управляемой анизотропией установлены параллельные поляризаторы с раздельными выходами поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях лучей, 15 одни из которых связаны через ячейки с дифференциально управляемой анизотропией со входом последующего поляризатора, а вгорые с — другими фотоприемниками, которые подключены к выходам соответствующих раз20 рядов одного из регистров и ко входам схемы оценки результатов сравнения, Блок-схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство для сравнения двоичных чисел

2s содержит регистры 1 и 2, имеющие раздельные выходы от каждого разряда, схему совпадений 3, размещенную между источником 4, плоскополяризованного света и фотоприемником

5, составленную из последовательно располо30 женных на одной оптической оси п ячеек 6 с

436348 дифференциально управляемой анизотропией и разделенных одна от другой и от фотоприемника 5 параллельными поляризаторами 7. Поляризаторы 7 имеют раздельныс выходы поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях лучей света и ориентированы так, чтобы лучи плоскополяризованного света от источника 4 проходили через них, не меняя направления (выход «равнозначность») и попадали на фотоприемник 5, если плоскость поляризации сохранит исходное положение. Лучи света изменяют направление распространения, попадая на фотоприемник 8 (выход «неравнозначность»), если плоскость поляризации света будет повернута под действием управляющего сигнала. Таким образом, на фотоприемник 5 могут воздействовать лучи света, плоскость поляризации которых совпадает с плоскостью поляризации света от источника

4, а на фотоприемники 8 могут воздействовать только лучи света, поляризованные в плоскости, перпендикулярной к ней.

Ячейки с дифференциально управляемой анизотропией включены поразрядно между выходами соответствующих разрядов регистров 1 и 2, начиная с младшего разряда от фотоприемника 5, так, что на них действует управляющий сигнал, равный разности-выхэдных сигналов регистров 1 и 2.

Фотоприемники 8 подключены к выходам соответствующих разрядов одного из регистров 1 или 2 и ко входам схемы 9 оценки результатов сравнения. На чертеже изображено подключение фотоприемников 8 к разрядным выходам регистра 1.

Для упрощения чертежа цепи питания, а также цепи ввода сравниваемых чисел и сброса регистров на нуль не показаны, но наличие их предполагается. Выбор типа фотоприемников 5 и 8 определяется из соображений обеспечения заданного быстродействия, экономичности и т. п. При выборе материала для изготовления ячеек 6 с дифференциально управляемой анизотропией также исходят из конкретных условий эксплуатации. Могут быть использованы материалы и вещества, обладающие способностью становиться анизотропными под действием управляющего сигнала.

При выключенном источнике плоскополяризованного света сигналы на выходах А и В устройства для сравнения двоичных чисел отсутствуют. В исходном положении во всех разрядах регистров 1 и 2 — низкие потенциалы, соответствующие, например,.нулям. При включении источника 4 плоскополяризованного света световой поток проходит сквозь последовательность ячеек 6 с дифференциально управляемой анизотропией и поляризаторов 7, попадая на первый фотоприемник 5. Ячейки 6 пропускают свет, не изменяя наклона плоскости поляризации, так как разность потенциалов на управляющих входах каждой из них равна нулю и они обладают оптическими свойствами одноосных изотропных кристаллов. Поляриза5

65 торы 7 также пропускают свет, поскольку они ориентированы соответствующим образом.

На выходе А устройства появляется сигнал, соответствующий тождеству чисел, содержащихся в регистрах 1 и 2. Все фотоприемники 8 не освещены и обладают низкой темновой проводимостью. Схема 9 оценки результатов сравнения закрыта. На выходе В устройства сигналы отсутствуют. Схема готова к работе.

Допустим, что в регистр 1 введено двоичное число 0 .... 010. Тогда на ячейку 6 с дифференциально управляемой анизотропией второго разряда схемы совпадения 3 будет подан управляющий сигнал, равный разности между высоким потенциалом на выходе второго разряда регистра 1 и низким потенциалом на выходе второго разряда регистра 2. Под действием управляющего сигнала ячейка 6 становится двоякопреломляющей, и плоскость поляризации проходящего сквозь нее света изменит наклон в зависимости от величины управляющего сигнала; величина последнего выбирается такой, чтобы на выходе активной ячейки поворот плоскости поляризации света составил +90 по отношению к исходному положению.

Тогда световой поток изменяет направление распространения в поляризаторе 7 второго разряда схемы совпадения 3 и попадает на фотоприемник 8 второго разряда. Фотоприемник 8 открывается и ретранслирует выходной сигнал второго разряда регистра 1 на вход схемы 9 оценки результатов сравнения. На следующий разряд схемы совпадения 3 свет не пройдет.

Поскольку фотоприемник 8 в рассматриваемом случае подключен к высокопотенциальному выходу регистра 1, то на входе схемы 9 появится управляющий сигнал, соответствующий единице.

На выходе В устройства будет сигнал, означающий, что в регистре 1 записано число, большее, чем в регистре 2.

Теперь в регистр 2 введем, например, двоичное число 0 ... 011, а в регистре 1 оставим прежнее.

Управляющие входы ячейки 6 с дифференциально управляемой анизотропией второго разряда схемы совпадений 3 будут включены между высокопотенциальными выходами регистров 1 и 2. При этом разностный управляющий сигнал на этой ячейке будет равен нулю и свет пройдет через нее, не меняя наклона плоскости поляризации, Фотоприемник 8 второго разряда будет закрыт, так как свет поляризатором 7 будет пропущен на вход ячейки 6 первого разряда схемы совпадения 3, включенной между высокопотенциальным выходом первого разряда регистра 2 и низкопотенциальным выходом первого разряда регистра 1. Плоскость поляризации света будет повернута на 90 после прохождения ячейки 6 первого разряда и следующим за ней поляризатором 7 свет будет направлен на фотоприемник 8 первого разряда. Фотоприемник 8 от436348 кроется, и на вход схемы 9 оценки результатов сравнения будет ретранслирован сигнал с низкопотенциального выхода регистра 1. Сигнал на выходе В устройства будет означать, что в регистре 2 записано большее число, чем в регистре 1.

Таким образом, управляемая оптическая схема совпадений 3 отклоняет свет от первоначального направления распространения при неравенстве содержащихся в регистрах 1 и 2 чисел, причем отклонение происходит в самом старшем из несовпадавших разрядов. При тождестве сравниваемых чисел свет пройдет до фотоприемника 5.

После каждого цикла сравнения регистры подготовливаются к приему новых чисел для сравнения. Очередность ввода чисел для сравнения, моменты сброса регистров на нуль и другие параметры схемы выбирают, исходя из конкретных условий работы устройства для сравнения двоичных чисел.

Предмет изобретения

Устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее два и-разрядных регистра, выходы которых поразрядно подключены к схеме совпадений, фотоприемники, схему оценки результатов сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в нем схема совпадений выполнена в виде оптической системы, состоящей из источника плоскополяризованного света, первого фотоприемника и установленных между ними на одной оптической оси п ячеек с дифференциально упу0 равляемой анизотропией, входы управления которых связаны с выходами соответствующих разрядов регистров, начиная с младшего разряда, причем после каждой ячейки с дифференциально управляемой анизотропией уста15 новлены параллельные поляризаторы с раздельными выходами поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях лучей, одни из которых связаны через ячейки с дифференциально управляемой анизотропией со входом

20 последующего поляризатора, а вторые — с другими фотоприемниками, которые подключены к выходам соответствующих разрядов одного из регистров и ко входам схемы оценки результатов сравнения.