МАЖОРИТАРНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2014 года по МПК H03K19/23 G06F7/57 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны мажоритарные модули (см., например, патент РФ 2242044, кл. G06F 7/38, 2004 г.), которые содержат трехвходовые мажоритарные элементы и реализуют мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных мажоритарных модулей, относится сложность устройства, обусловленная тем, что, в частности, упомянутый аналог содержит m×(N+2)-1 трехвходовых мажоритарных элементов, где m=0,5×(n+1); $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-2.$$

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип мажоритарный модуль (патент РФ 2300137, кл. G06F 7/38, 2007 г.), который содержит элементы 2И, трехвходовые мажоритарные элементы и реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная тем, что прототип содержит 2×m+N-1 трехвходовых мажоритарных элементов, где m=0,5×(n+1); $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-2$$

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет замены N-1 трехвходовых мажоритарных элементов на N-1 элементов 2ИЛИ $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-\mathrm{2,}$$ m=0,5×(n+1), n≠1 есть любое нечетное натуральное число при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в мажоритарном модуле, содержащем мажоритарные элементы, имеющие по три входа, и элементы 2И, все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что в первой и второй группах содержится по m-1 (m=0,5×(n+1), n≠1 есть любое нечетное натуральное число) мажоритарных элементов, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-2$$ групп так, что в i-й $$\left(i=\overline{\mathrm{1,}N}\right)$$ группе содержится m-1 элементов 2И и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, объединенные первые входы всех мажоритарных элементов первой, второй групп и объединенные первые входы всех мажоритарных элементов третьей группы подключены соответственно к первому и второму настроечным входам мажоритарного модуля, особенность заключается в том, что в него введены N-1 элементов 2ИЛИ, выход предыдущего элемента 2ИЛИ соединен с первым входом последующего элемента 2ИЛИ, выходы (m-1)-ых мажоритарных элементов первой, второй групп и выход второго мажоритарного элемента третьей группы подключены соответственно к третьим входам первого, второго мажоритарных элементов третьей группы и выходу мажоритарного модуля, кроме того при n=3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы соединен с вторым входом первого мажоритарного элемента третьей группы, а при n>3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы, выходы (m-1)-ых элементов 2И второй,…,N-й групп и выход (N-1)-го элемента 2ИЛИ подключены соответственно к первому входу первого, вторым входам первого,…,(N-1)-го элементов 2ИЛИ и второму входу первого мажоритарного элемента третьей группы.

На фигуре представлена схема предлагаемого мажоритарного модуля.

Мажоритарный модуль содержит мажоритарные элементы 1₁₁,…, 1_2(m-1), 1₃₁, 1₃₂, имеющие по три входа, элементы 2И 2₁₁,…, 2_N(m-1) и элементы 2ИЛИ 3₁,…,3_N-1, где $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-2;$$ m=0,5×(n+1); n≠1 есть любое нечетное натуральное число. Все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что первая, вторая и третья группы содержат соответственно элементы 1₁₁,…, 1_1(m-1), 1₂₁,…, 1_2(m-1) и 1₃₁, 1₃₂, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в N групп так, что в i-й $$\left(i=\overline{\mathrm{1,}N}\right)$$ группе содержатся элементы 2_i1,…, 2_i(m-1) и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, выход элемента 3_j $$\left(j=\overline{N-2}\right)$$ подключен к первому входу элемента 3_j+1, выходы элементов 1_1(m-1), 1_2(m-1) и 1₃₂ соединены соответственно с третьими входами элементов 1₃₁, 1₃₂ и выходом мажоритарного модуля, первый и второй настроечные входы которого подключены соответственно к объединенным первым входам элементов 1₁₁,…, 1_2(m-1) и объединенным первым входам элементов 1₃₁, 1₃₂, кроме того, при n=3 выход элемента 2_1(m-1) соединен с вторым входом элемента 1₃₁, а при n>3 выходы элементов 2_1(m-1), 2_2(m-1),…, 2_N(m-1) и 3_N-1 подключены соответственно к первому входу элемента 3₁, вторым входам элементов 3₁,…, 3_N-1 и второму входу элемента 1₃₁.

Работа предлагаемого мажоритарного модуля осуществляется следующим образом. На его первом и втором настроечных входах фиксируются соответственно необходимые двоичные сигналы ƒ₁ и ƒ₂; на второй вход элемента 1₁₁, третьи входы элементов 1₁₁,…, 1_1(m-1) и второй вход элемента 1₂₁, третьи входы элементов 1₂₁,…, 1_2(m-1) подаются соответственно входные двоичные сигналы х₁, х₂,…,x_m и х_m, x_m+1,…, x_n; на первый вход элемента 2_i1, вторые входы элементов 2_i1,…, 2_i(m-1) $$\left(i=\overline{\mathrm{1,}N}\right)$$ подаются соответственно входные двоичные сигналы x_i1, x_i2,…, x_im (x_i1,…, x_im ∈ {х₁,…, x_n}, m=0,5×(n+1), 1≤i1<…<im≤n, n≠1 есть любое нечетное натуральное число) так, чтобы наборы x₁₁,…, x_1m - x_N1,…, x_Nm были неповторяющимися между собой и с наборами x₁,…, х_m и х_m,…, х_n. Сигнал на выходе мажоритарного элемента равен 1 (0) только тогда, когда на двух или на всех входах этого элемента действуют сигналы, равные 1 (0). Следовательно, если на первом входе мажоритарного элемента присутствует 1 (0), то этот элемент будет выполнять операцию ИЛИ (И) над сигналами, действующими на его втором и третьем входах. Таким образом, операция, воспроизводимая предлагаемым модулем, определяется выражением

$$Z=\{\begin{array}{c}\left(\underset{i=1}{\overset{N}{V}}{x}_{i1}\cdot x_{i2}\cdot \dots \cdot x_{im}\right)\vee x_1\vee x_2\vee \dots \vee x_m\vee x_m\vee x_{m+1}\vee \dots \vee x_n=\\ =x_1\vee \dots \vee x_nпри{\sout{\int }}_1={\sout{\int }}_2=1\\ \left(\underset{i=1}{\overset{N}{V}}{x}_{i1}\cdot x_{i2}\cdot \dots \cdot x_{im}\right)\vee x_1\cdot x_2\cdot \dots \cdot x_m\vee x_m\cdot x_{m+1}\cdot \dots \cdot x_n=\\ \begin{array}{l}=maj\left(x_1,\dots ,x_n\right)при{\sout{\int }}_1=0{\sout{\int }}_2=1\\ \begin{array}{c}\left(\underset{i=1}{\overset{N}{V}}{x}_{i1}\cdot x_{i2}\cdot \dots \cdot x_{im}\right)\cdot x_1\cdot x_2\cdot \dots \cdot x_m\cdot x_m\cdot x_{m+1}\cdot \dots \cdot x_n=\\ =x_1\cdot \dots \cdot x_nпри{\sout{\int }}_1={\sout{\int }}_2=0\end{array}\end{array}\end{array}$$

где символами $$\vee$$ , · обозначены соответственно операции ИЛИ, И.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый мажоритарный модуль реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число, и является более простым по сравнению с прототипом устройством, так как содержит вместо имеющихся в прототипе N-1 трехвходовых мажоритарных элементов N-1 более простых элементов 2ИЛИ.

Изобретение предназначено для реализации мажоритарной функции n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же n аргументов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число, и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Техническим результатом является упрощение устройства. Устройство содержит 2×m мажоритарных элементов, N×(m-1) элементов 2И и N-1 элементов 2ИЛИ, при этом $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-\mathrm{2,}$$ m=0,5×(n+1). 1 ил.

Мажоритарный модуль, содержащий мажоритарные элементы, имеющие по три входа, и элементы 2И, причем все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что в первой и второй группах содержится по m-1 (m=0,5×(n+1), n≠1 есть любое нечетное натуральное число) мажоритарных элементов, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в $$N=\frac{n!}{m!\times \left(n-m\right)!}-2$$ групп так, что в i-й $$\left(i=\overline{\mathrm{1,}N}\right)$$ группе содержится m-1 элементов 2И и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, объединенные первые входы всех мажоритарных элементов первой, второй групп и объединенные первые входы всех мажоритарных элементов третьей группы подключены соответственно к первому и второму настроечным входам мажоритарного модуля, отличающийся тем, что в него введены N-1 элементов 2ИЛИ, выход предыдущего элемента 2ИЛИ соединен с первым входом последующего элемента 2ИЛИ, выходы (m-1)-ых мажоритарных элементов первой, второй групп и выход второго мажоритарного элемента третьей группы подключены соответственно к третьим входам первого, второго мажоритарных элементов третьей группы и выходу мажоритарного модуля, кроме того, при n=3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы соединен с вторым входом первого мажоритарного элемента третьей группы, а при n>3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы, выходы (m-1)-ых элементов 2И второй,…, N-й групп и выход (N-1)-го элемента 2ИЛИ подключены соответственно к первому входу первого, вторым входам первого,…, (N-1)-го элементов 2ИЛИ и второму входу первого мажоритарного элемента третьей группы.