ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ ВЕТВЯЩЕЙСЯ ПОЛИНОМИАЛЬНОЙ СРЕДЫ Российский патент 1999 года по МПК G06F7/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники и техники передачи дискретной информации.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при создании однородных многовходовых ветвящихся вычислительных сред для выполнения параллельных преобразований информации в алгебраических кольцах многочленов, построении универсальных по функциям колирующих и декодирующих сред циклических кодов с переменной управляемой структурой, устройств вычисления сигнатур и формирования случайных последовательностей.

Известна ячейка однородной среды, предназначенная для реализации управляемых логических преобразований над входными переменными и осуществления различных коммутаций входов и выходов (а. с. SU N 1218378, G 06 F 7/00, 1986).

Прототип - ячейка однородной среды (а.с. SU N 1218378, G 06 F 7/00, 1986 г.), содержит логические элементы ИЛИ, логические элементы И, триггер, входы для настройки, информационные входы и выходы.

Недостатком прототипа является то, что он не содержит сумматора по модулю, элементов 2-2И-2ИЛИ, не позволяет строить однородные среды для преобразования информации в алгебраических системах типа поле Галуа и кольцо многочленов с ветвящимися управляемыми направлениями передачи информации.

Целью настоящего изобретения является - расширение функциональных возможностей ячейки однородной среды, создание ячейки, позволяющей строить многовходные, с ветвящимися связями между ячейками однородные среды, с возможностью программного управления направлением передачи информации в среде, в которых нет дополнительных схемных логических элементов; обладающих повышенной надежностью.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка, содержащая триггер, первый, второй и третий логические элементы ИЛИ, первый, второй, третий, и четвертый элементы И, отличается тем, что в нее введены сумматор по модулю два, два элемента 2-2И-2ИЛИ, элемент НЕ и три группы элементы И, причем информационные и управляющие входы коммутатора подключены соответственно к информационным входам среды и входам управления выбором входа среды, выход коммутатора соединен с первым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ второй и третий входы которого соединены соответственно со входом кода операции умножения и деления, выход первого элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является входом выбора коэффициента ячейки, а выход подключен к первому входу сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого через элемент НЕ соединен с входом управления переноса информации на выход ячейки, подключенным к первому входу третьего элемента И, вторые входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу первого элемента ИЛИ, m входов которого соединены с информационными входами ячейки, выход второго элемента И соединен со вторым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с информационным входом триггера, тактовый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый и второй входы которого являются соответственно тактовым и управляющим входами ячейки, выход триггера подключен к первому входу второго элемента 2-2И-2ИЛИ и к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй и третий входы второго элемента 2-2И-2ИЛИ подключены к входу выбора выходной ячейки среды, а четвертый вход соединен с выходом пятого элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом сумматора по модулю два и входом кода операции умножения ячейки, выход второго элемента 2-2И-2ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, m-входов которого являются информационными входами ячейки, выход второго элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, остальные m входов которого являются информационными входами обратной связи, а выход подключен к четвертому входу первого элемента 2-2И-2ИЛИ и к информационным входам элемента И первой группы, управляющие входы которых соединены со входами направления обратной связи между ячейками, выход второго элемента ИЛИ соединен с информационными входами И второй группы, управляющие входы которых подключены к входам выбора направления передачи информации для ее обработки, выход третьего элемента ИЛИ соединен с информационными входами элементов И третьей группы, управляющие входы которых соединены со входами выбора направления передачи информации на выход среды, выходы элементов И первой, второй и третьей групп являются соответствующими выходами ячейки.

Такое конструктивное выполнение ячейки однородной среды позволяет расширить функциональные возможности ячейки на счет увеличения числа входов и выходов, как управляемых как и неуправляемых, строить однородные среды с программно управляемой структурой для преобразования информации в полях Галуа и кольце многочленов; введение внутренних обратных связей в самой ячейке, позволяет строить однородные ветвящиеся среды с множеством связей у каждой ячейки с другими, обеспечивающими возможность использования для обработки информации различных ветвей среды, что определяет ее более высокую надежность, позволяет строить ветвящиеся однородные полиноминальные среды без дополнительных схемных элементов, что упрощает конструкцию такой среды.

На фиг. 1 приведена функциональная схема ячейки однородной ветвящейся полиноминальной среды.

На фиг. 2 приведен пример построения однородной ветвящейся полиноминальной среды.

Описание работы ячейки однородной среды по фиг.1.

Ячейка однородной ветвящейся среды состоит из 2-х элементов 2-2И-2ИЛИ 2-1, 2-2, сумматора по модулю 2-8, триггера 9, элемента НЕ 7, пяти элементов И 3-1 - 3-5, 2-х элементов 2ИЛИ 4-1 и 4-2, 2-х элементов ИЛИ на m входов 5-1, 5-2, одного элемента ИЛИ на (m+1) входов 5-3, 3-х групп по m в каждой элементов 2И-6-1, 6-2 и 6-3, управляемых сигналами выбора направления передачи информации с выхода ячейки, коммутатора 1, К входов которого являются информационными входами ячейки, выбор входа, принимающего информацию из указанной группы, осуществляются сигналами настройки L₁-L_k. Вторую группу информационных входов ячейки, образуют входы логического первого элемента ИЛИ 5-1, третью группу информационных входов образуют входы логического пятого элемента ИЛИ 5-4.

Входами, управляющими вводом информации являются входы 10, 11, 12, 13 и 14.

Вход управления 11 замыкает цепь обратной связи в ячейке и, при наличии логической единицы на входе 10, подает для суммирования информацию, идущую на цепи обратной связи с выхода пятого элемента ИЛИ 5-3, на один из входов сумматора по модулю 2-8. Сигнал в цепи обратной связи с выхода пятого элемента ИЛИ может принадлежать как самой ячейке, что имеет место при уровне логической единицы на входе управления 16, либо поступить по одной из m цепей обратной связи E₁+E_m, поданных на вход элемента ИЛИ 5-3 с выходной ячейки среды.

Можно отметить, что обратные связи с выходной ячейки на входы ячеек с уровнем логической единицы по входу настройки 10 необходимы при выполнении в однородной среде операций деления полиномов по правилам, принятым в алгебраических полях и кольцах многочленов.

При выполнении операции умножения в указанных алгебраических системах уровень логической единицы устанавливается на входах 12 всех ячеек, входящих в среде в состав "сформированного" там с помощью сигналов настройки (управления) преобразователя - схемы умножения. Ячейки, перед которыми путем настройки "устанавливаются" сумматоры по модулю 2-8, определяются сигналами настройки на входах 10. Группа информационных входов В₁+В_к при умножении получают информацию со входов среды.

Сигнал настройки по входу 13 обеспечивает либо ввод информации по "m" входам элемента ИЛИ 5-1 на вход сумматора 8, либо вывод ее на выход элемента ИЛИ 4-1, с выхода которого она направляется на выход ячейки с помощью управляющих сигналов выбора направления передачи через вторую группу выходных элементов И 6-2-1 - 6-2-m, без обработки в ячейке, т.е. имеет место "управляемый перенос" информации из группы входов элемента ИЛИ 5-1, на выход ячейки.

Вход управления 14 обеспечивает возможность прохождения тактирующих сигналов, поступающих на вход ячейки 15, на синхровход триггера 9, что обеспечивает запись результата сложения по модулю 3 на выходе сумматора в этот триггер.

В том случае, когда выполняется операция умножения и ячейка является выходной ячейкой преобразователя "сформированного" в среде, результат сложения с выхода сумматора выводится через пятый элемента И 3-3, второй элемента 2-2И-2ИЛИ 2-2 в цепь обратной связи (вход элемента ИЛИ 5-3) и одновременно, через третий элемента ИЛИ 4-2, 3-ю группу из m элементов И 6-3-1 - 6-3-m на выбранный сигналом направления передачи, подаваемым на вторые входы указанной третьей группы элементов И, на выход ячейки.

Сигнал, поступающий на информационные входы элемента ИЛИ 5-2, передается на выбранный выход ячейки без изменений. Имеет место "сквозной" неуправляемый перенос информации через ячейку. Такой перенос необходим, когда выходная ячейка преобразователя, "сформулированного" программно в среде, не совпадает с последней (крайней) ячейкой среды и необходим "сквозной" перенос информации через "промежуточные" ячейки.

Ячейка однородной среды относится к области вычислительной техники и техники передачи дискретной информации. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при создании однородных ветвящихся полиномиальных сред для выполнения преобразований информации в алгебраических кольцах многочленов, построения универсальных по функциям и гибких по структуре кодирующих и декодирующих сред для циклических кодов, устройства формирования случайных последовательностей и вычисления сигнатур. Ячейка однородной ветвящейся полиномиальной среды содержит два логических элемента 2-2И-2ИЛИ, сумматор по модулю два, триггер, три элемента И, для расширения функциональных возможностей ячейки, обеспечивающей возможность реализации однородных полиномиальных сред с ветвящейся схемой связей между ячейками, упрощения ее конструкции и повышения надежности в нее введены логический элемент НЕ, четвертый и пятый элементы И, 3 m-элементов И коммутации выходов, где m - коэффициент разветвления в среде от каждой ячейки, первый и второй элементы 2ИЛИ, первый и второй элементы ИЛИ на m входов, элемент ИЛИ на (m+1) входов, элемент И-ИЛИ с К двухвходовыми элементами И, где К - число входов однородной среды, организованы дополнительные управляющие входа для коммутации входов и выходов по программно определенным направлениям. 2 ил.

Ячейка однородной среды, содержащая триггер, коммутатор, элементы И и ИЛИ, отличающаяся тем, что в нее введены сумматор по модулю два, два элемента 2-2И-2ИЛИ, элемент НЕ и три группы элементов И, причем информационные и управляющие входы коммутатора подключены соответственно к информационным входам среды и входам управления выбором входа среды, выход коммутатора соединен с первым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с входами кода операции умножения и деления ячейки, выход первого элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является входом выбора коэффициента ячейки, а выход подключен к первому входу сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого через элемент НЕ соединен с входом управления переноса информации на выход ячейки, подключенным к первому входу третьего элемента И, вторые входы второго и третьего элементов И объединены и подключены к выходу первого элемента ИЛИ, m входов которого соединены с информационными входами ячейки, выход второго элемента И соединен со вторым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с информационным входом триггера, тактовый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый и второй входы которого являются соответственно тактовым и управляющим входами ячейки, выход триггера подключен к первому входу второго элемента 2-2И-2ИЛИ и к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй и третий входы второго элемента 2-2И-2ИЛИ подключены к входу выбора выходной ячейки среды, а четвертый вход соединен с выходом пятого элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом сумматора по модулю два и входом кода операции умножения ячейки, выход второго элемента 2-2И-2ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, m входов которого являются информационными входами ячейки, выход второго элемента 2-2И-2ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, остальные m входов которого являются информационными входами обратной связи, а выход подключен к четвертому входу первого элемента 2-2И-2ИЛИ и к информационным входам элементов И первой группы, управляющие входы которых соединены с входами направления обратной связи между ячейками, выход второго элемента ИЛИ соединен с информационными входами элементов И второй группы, управляющие входы которых подключены к входам направления передачи информации для ее обработки ячейки, выход третьего элемента ИЛИ соединен с информационными входами элементов И третьей группы, управляющие входы которых соединены с входами направления передачи информации на выход среды, выходы элементов И первой, второй и третьей групп являются соответствующими выходами ячейки.