СЧЕТЧИК ГРУППОВОЙ СТРУКТУРЫ С ПЕРЕМЕННЫМ МОДУЛЕМ Российский патент 2017 года по МПК H03K23/40 G06F17/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики, предназначено для генерации многовыходных кодовых комбинаций и может быть использовано в задачах минимизации с помощью аппарата линейного программирования и контрольной аппаратуре.

Известен счетчик с произвольным коэффициентом счета (SU №1750055 А1, МПК Н03K 23/40, заявлен 02.09.1989, опубликован 23.07.1992), содержащий элемент ИЛИ-НЕ, первую, вторую и третью группы элементов ИЛИ-НЕ, группу элементов И-ИЛИ-НЕ, тактовый вход, группы прямых и инверсных выходов счетчика и выход сигнала переноса счетчика.

Недостатком данного устройства является то, что настройка коэффициента счета задается за счет изменения связей между элементами.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится отсутствие средств, учитывающих кодовые комбинации в соседних группах счетчиков.

Известны функциональные счетчики, например, в управлении технологическими процессами, в которых возникает проблема определения некоторых математических функций в зависимости от числа полученных счетных импульсов. Известен генератор последовательности чисел Фибоначчи (Оберман Р.М.М. Счет и счетчики. Пер. с англ. – М.: Радио и Связь, 1984. - 176 с, рис. 8.12, с. 163-165), содержащий сумматор и два регистра, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с входами второго регистра, выходы которого соединены с входами первого регистра, выходы которого являются выходами генератора. Работа генератора основана на суммировании текущего и предпоследнего состояний счетчика.

Недостатком данного устройства является отсутствие средств для достижения указанного ниже технического результата, обеспечивающих сравнение суммы разрядов кодовых комбинаций с заданным модулем счета.

Известен счетчик с переменным модулем счета (Схемотехника ЭВМ. Сборник задач: учебное пособие. - М.: НИЯУ МИФИ, 2012. - 240 с., рис. 72, с. 79-81), содержащий счетчик, схему сравнения и элемент ИЛИ, причем выходы счетчика соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с внешними входами задания модуля счета, а выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к внешнему входу начальной установки, а выход элемента ИЛИ соединен с входом синхронной установки счетчика в нулевое состояние. Данный счетчик позволяет оперативно изменять (программировать) модуль пересчета.

Недостатком данного устройства является отсутствие средств, учитывающих кодовые комбинации в соседних группах счетчиков.

Наиболее близким устройством, того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, является принятый за прототип счетчик с переменным модулем (описан в Устройстве для решения задач целочисленного линейного программирования RU №2518998 С1, МПК G06F 17/00, заявлено 06.05.2013, опубликовано 10.06.2014, Бюл. №16), содержащий группу из N счетчиков, первую группу из N схем сравнения, сумматор, регистр задания модуля счета и вторую схему сравнения, причем внешний вход сброса устройства соединен с входами синхронной установки в нулевое состояние N счетчиков, внешний вход синхронизации устройства соединен с входами синхронизации N счетчиков, выходы регистра задания модуля счета соединены с первыми группами входов второй схемы сравнения и первой группы из N схем сравнения, вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения соединены с выходами соответствующих N счетчиков, выходы которых также соединены с соответствующими группами входов сумматора, выходы которого подсоединены ко второй группе входов второй схемы сравнения, выходы первой группы из N схем сравнения соединены с входами синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков, входами разрешения работы следующего счетчика и следующей схемы сравнения первой группы из N схем сравнения, а выход последней N-й схемы сравнения из первой группы схем сравнения является выходом переноса счетчика, выходы группы из N счетчиков являются группой из N внешних выходов.

Техническим результатом изобретения является увеличение быстродействия устройства за счет сокращения перебора выходных комбинаций, путем исключения запрещенных комбинаций, и расширение функциональных возможностей в части возможности задания модуля счета для каждой группы счетчика.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в счетчик групповой структуры с переменным модулем содержащий

группу из N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, первую группу из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, группу из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N,

причем внешний вход синхронизации 12 соединен с входами синхронизации N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N соединены с выходами соответствующих одноименных N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, выходы которых являются группой из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N,

дополнительно введены

группа из N-1 сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_N-1, вторая группа из N схем сравнения 4₁, 4₂, …, 4_N, первая группа из N элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, вторая группа из N элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N, дешифратор 7, мультиплексор 8, группа из N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход разрешения работы 14, внешний выход переноса счетчика 16,

причем

N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N соединены с группами первых входов соответствующих схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N первой группы,

выходы счетчиков, начиная с первого 1₁ до предпоследнего 1_(N-1), соединены с группами вторых входов соответствующих сумматоров 3₁, 3₂, …, 3(_N-1), выходы которых соединены с группами вторых входов соответствующих схем сравнения второй группы, начиная с первой 4₁ до предпоследней 4_(N-1), а вторая группа входов последней схемы сравнения 4_N из второй группы соединена с выходами последнего счетчика 1_N, первые группы всех схем сравнения второй группы 4₁, 4₂, …, 4_N соединены между собой и подключены к внешним входам задания суммарного модуля счета 10,

кроме того, первые группы входов группы сумматоров, начиная с первого 3₁ до предпоследнего 3_N-2, соединены с выходами соответствующих последующих сумматоров, начиная со второго 3₂ до последнего 3_N-1, а первая группа входов последнего сумматора 3_N-1 соединена с выходами последнего счетчика 1_N,

причем выходы схем сравнения первой 2₁, 2₂, …, 2_N и второй 4₁, 4₂, …, 4_N групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов первой группы элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N и второй группы элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N, третьи входы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N соединены между собой и подключены к внешнему входу сброса 13, а четвертые входы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, соединены с соответствующими выходами дешифратора 7, выходы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, соединены с входами R синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, выходы элементов второй группы ИЛИ, начиная с первого 6₁ до предпоследнего 6_N-1, соединены с входом разрешения работы СЕ последующего счетчика, начиная со второго 1₂ до последнего 1_N счетчика, а у первого счетчика 1₁ вход разрешения СЕ соединен с внешним входом разрешения работы 14, который также соединен с входами разрешения работы Е первых схем сравнения первой 1₁ и второй 4₁ групп,

входы разрешения работы Е схем сравнения, начиная со второй до последней схемы первой 2₂, …, 2_N и второй 4₂, …, 4_N групп, соединены между собой и подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, начиная с первого 6₁ до предпоследнего 6_N-1 элемента, кроме того выходы второй группы элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 8, а адресные входы мультиплексора 8 и дешифратора 7 соединены с внешними входами задания количества счетчиков 11, выход мультиплексора 8 является внешним выходом переноса устройства счетчика 16.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого счетчика групповой структуры с переменным модулем.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

N - количество счетчиков,

M1, М2, …, MN - модули счета счетчиков,

m=]log₂M[ (большее целое) - разрядность счетчиков, модулей счета и выходов,

МА - суммарный модуль счета,

ma=]log₂MA[ (большее целое) - разрядность модуля счета МА,

К - входы задания количества счетчиков,

k=]log₂(N+1)[ (большее целое) - разрядность К,

СО - выход переноса счетчика,

Е, СЕ - входы разрешения работы,

А - адресные входы,

С - синхровходы счетчиков,

R - входы синхронной установки в нулевое состояние,

1₁, 1₂, …, 1_N - группа из N счетчиков,

2₁, 2₂, …, 2_N - первая группа из N схем сравнения,

3₁, 3₂, …, 3_N-1 - группа из N-1 сумматоров,

4₁, 4₂, …, 4_N - вторая группа из N схем сравнения,

5₁, 5₂, …, 5_N - первая группа из N элементов ИЛИ,

6₁, 6₂, …, 6_N - вторая группа из N элементов ИЛИ,

7 - дешифратор,

8 - мультиплексор,

9₁, 9₂, …, 9_N - группа из N внешних входов задания модулей счета,

10 - внешние входы задания суммарного модуля счета,

11 - внешние входы задания количества счетчиков,

12 - внешний вход синхронизации.

13 - внешний вход сброса,

14 - внешний вход разрешения работы,

15₁, 15₂, …, 15_N - группа из N внешних выходов,

16 - внешний выход переноса счетчика.

Счетчик групповой структуры с переменным модулем содержит группу из N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, первую группу из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N, группу из N-1 сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_N-1, вторую группу из N схем сравнения 4₁, 4₂, …, 4_N, первую группу из N элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, вторую группу из N элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N, дешифратор 7, мультиплексор 8, группу из N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, внешний вход разрешения работы 14, группу из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N, внешний выход переноса счетчика 16.

Внешний вход синхронизации 12 соединен с входами синхронизации N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N. Вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N соединены с выходами соответствующих одноименных N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, выходы которых являются группой из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N. N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N соединены с группами первых входов соответствующих схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N первой группы.

Выходы счетчиков, начиная с первого 1₁ до предпоследнего 1_(N-1), соединены с группами вторых входов соответствующих сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_(N-1), выходы которых соединены с группами вторых входов соответствующих схем сравнения второй труппы, начиная с первой 4₁ до предпоследней 4_(N-1). Вторая группа входов последней схемы сравнения 4_N из второй группы соединена с выходами последнего счетчика 1_N. Первые группы всех схем сравнения второй группы 4₁, 4₂, …, 4_N соединены между собой и подключены к внешним входам задания суммарного модуля счета 10.

Первые группы входов группы сумматоров, начиная с первого 3₁ до предпоследнего 3_N-2, соединены с выходами соответствующих последующих сумматоров, начиная со второго 3₂ до последнего 3_N-1. Первая группа входов последнего сумматора 3_N-1 соединена с выходами последнего счетчика 1_N.

Выходы схем сравнения первой 2₁, 2₂, …, 2_N и второй 4₁, 4₂, …, 4_N групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов первой группы элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N и второй группы элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N. Третьи входы элементов первой группы элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N соединены между собой и подключены к внешнему входу сброса 13. Четвертые входы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N соединены с соответствующими выходами дешифратора 7. Выходы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N соединены с входами R синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N. Выходы элементов второй группы ИЛИ, начиная с первого 6₁ до предпоследнего 6_N-1, соединены с входом разрешения работы СЕ последующего счетчика, начиная со второго 1₂ до последнего 1_N счетчика, а у первого счетчика 1₁ вход разрешения СЕ соединен с внешним входом разрешения работы 14, который также соединен с входами разрешения работы Е первых схем сравнения первой 1₁ и второй 4₁ групп.

Входы разрешения работы Е схем сравнения, начиная со второй до последней схемы первой 2₂, …, 2_N и второй 4₂, …, 4_N групп, соединены между собой и подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, начиная с первого 6₁ до предпоследнего 6_N-1 элемента. Выходы второй группы элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 8, а адресные входы мультиплексора 8 и дешифратора 7 соединены с внешними входами задания количества счетчиков 11. Выход мультиплексора 8 является внешним выходом переноса счетчика 16.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Предлагаемый счетчик групповой структуры с переменным модулем позволяет генерировать на внешних выходах счетчика многовыходные кодовые комбинации, состоящие из N групп. Количество групп К счетчика задается на группе входов 11. При этом в устройстве можно задавать (программировать) модуль каждого счетчика 1₁, 1₂, …, 1_N группы из N счетчиков, задавая соответствующие модули M1, М2, …, MN счетчиков на входах 9₁, 9₂, …, 9_N. При задании значения модуля М счетчик будет иметь М+1 состояние, и счетчик проходит повторяющуюся последовательность состояний 0, 1, 2, …, М. Состояние М является последним состоянием счетчика. Сравнение значений счетчиков с его заданным модулем М проводится в первой группе схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N. При достижении каждым счетчиком значения его модуля М формируется единичный сигнал на выходе соответствующей схемы сравнения 2 первой группы, по которому счетчик на следующем такте синхроимпульса устанавливается в нулевое состояние.

Кроме того, в устройстве проводится суммирование текущих значений счетчиков в группе из (N-1) сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_N-1 и сравнение во второй группе схем сравнения 4₁, 4₂, …, 4_N полученных сумм с суммарным модулем счета МА, который задается на входе 10. При этом значения счетчиков от последнего (старшего) счетчика 1_N передается последовательно в сторону первого счетчика 1₁ в группе сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_N-1. При этом значения счетчиков последовательно суммируются, накапливаются и передаются в сторону младшего сумматора 3₁. Таким образом, значение суммы на первом сумматоре 3₁ будет равно сумме значений всех счетчиков, на втором сумматоре 3₂ - сумме значений счетчиков, начиная со второго 1₂ до последнего 1_К счетчика, на третьем сумматоре 3₃ - сумме значений счетчиков, начиная с третьего 1₃ до последнего 1_К, и т.д.

Сумма значений всех счетчиков всегда не превышает значение суммарного модуля МА. При достижении на одном из сумматоров 3 значения суммы, равного суммарному модулю МА, также будут установлены значения равные МА на счетчиках 3 с меньшими номерами, так как суммы передаются последовательно по сумматорам в сторону младшего сумматора 3₁. При этом формируются единичные сигналы на выходах соответствующих схем сравнения 4 второй группы, по которым на следующем такте синхроимпульса устанавливаются в нулевое состояние соответствующие счетчики 3, на одноименных сумматорах которых установлены значения МА, начиная с первого счетчика 1₁.

Предлагаемый счетчик групповой структуры с переменным модулем работает следующим образом.

Алгоритм работы счетчика заключается в следующем. Перед началом работы устанавливается сигнал сброса R=1 и по синхросигналу С проводится синхронная установка всех счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N в нулевое состояние.

Далее при разрешении работы счетчика, когда установлен сигнал СЕ=1, первым начинает счет импульсов С, поступающих на синхровход 12, первый счетчик 1₁. При достижении счетчиком 1₁ значения модуля счета M₁ на выходе первой схемы сравнения 2₁ формируется единичный сигнал, который поступает на входы первых элементов ИЛИ 5₁ и 6₁. Одновременно значение первого счетчика 1₁ поступает на вторую группу входов первого сумматора 3₁ и далее с выходов сумматора 3₁ на вторую группу входов первой схемы сравнения 4₁. Если значение модуля счета M1 первого счетчика 1₁ больше суммарного модуля счета МА (М1≥МА), то при достижении первым счетчиком значения МА единичный сигнал будет формироваться на выходе первой схемы сравнения 4₁ второй группы схем сравнения и далее единичный сигнал поступает на входы первых элементов ИЛИ 5₁ и 6₁.

При единичном сигнале на выходе первого элемента ИЛИ 6₁, который поступает на вход разрешения работы СЕ второго счетчика 1₂, по следующему синхроимпульсу С значение второго счетчика 1₂ увеличивается на 1. Одновременно при единичном сигнале на выходе первого элемента ИЛИ 5₁ проводится синхронный сброс первого счетчика 1₁ в нулевое состояние. Далее так как первый счетчик 1₁ устанавливается в нулевое состояние, то на выходах первых схем сравнения 2₁ и 4₁ формируются нулевые сигналы, и поэтому второй счетчик 1₂ не изменяет свое значение на последующих синхросигналах С, пока вновь не будет установлено единичное значение на выходе первого элемента ИЛИ 6₁.

Одновременно значение второго счетчика 1₂ поступает на первую группу входов первого сумматора 3₁ и на его выходах формируется сумма первого 1₁ и второго 1₂ счетчиков. Полученная сумма значений двух счетчиков сравнивается с заданным модулем счета МА на первой схеме сравнения 4₁ и при их равенстве на ее выходе формируется единичный сигнал.

При достижении вторым счетчиком 1₂ значения модуля счета М2 и при разрешении счета от первого счетчика (когда установлен единичный сигнал на выходе первого элемента ИЛИ 6₁), на выходе второй схемы сравнения 2₂ первой группы формируется единичный сигнал, который поступает на входы вторых элементов ИЛИ 5₂ и 6₂. Если значение суммы на втором сумматоре 3₂ станет равно МА, то единичный сигнал будет формироваться на выходе второй схемы сравнения 4₂ второй группы и далее он поступает на входы вторых элементов ИЛИ 5₂ и 6₂. По единичному сигналу на выходе второго элемента ИЛИ 5₂ первой группы второй счетчик 1₂ установится в нулевое состояние.

По единичному сигналу на выходе второго элемента ИЛИ 6₂ разрешается работа третьего счетчика 1₃. Значения третьего счетчика 1₃ поступают на первые входы второго сумматора 3₂, суммируются со значением второго счетчика 1₂ и сумма передается на первые входы первого сумматора 3₁, на выходах которого будет получена сумма значений трех счетчиков. Значения первого 3₁ и второго 3₂ сумматоров сравниваются на первой 4₁ и второй 4₂ схемах сравнения с модулем счета МА. Если значения сумм достигнут модуля МА, то одновременно будут установлены в нулевое состояние первый 1₁ и второй 1₂ счетчики.

Далее аналогично будут работать четвертый 1₄, пятый 1₅ и последующие счетчики.

Количество счетчиков К задается на входе 11. При этом на одном выходе дешифратора 7, соответствующем двоичному коду К, формируется единичное значение, которое поступает на вход соответствующего элемента ИЛИ 5_(К+1) первой группы и далее на вход R синхронной установки в нулевое состояние счетчика 1_(К+1), который имеет приоритет перед входом разрешения работы СЕ и, следовательно, счетчик 1_(К+1) останется в нулевом состоянии. Таким образом, перенос (разрешение работы СЕ) в следующие счетчики не формируется.

Кроме того, в предлагаемом счетчике сигналы с выходов элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N второй группы поступают на информационные входы мультиплексора 8, на адресные входы которого поступает с входа 11 количество счетчиков К. Поэтому на выход мультиплексора 8 будет передаваться единичное значение с выхода элемента ИЛИ 6_К второй группы, при достижении в К-ом счетчике 1_К значения модуля МК или суммарного модуля всех счетчиков МА на сумматоре 3_К. Выход мультиплексора 8 является общим выходом СО переноса счетчика 16.

В таблице 1 приведены по тактам синхросигнала значения для трех счетчиков 1₁, 1₂, 1₃ в двоичном и десятичном виде, общая сумма значений всех счетчиков и единичные сигналы на выходах схем сравнения при К=3, M1=4, М2=4, М3=4 и МА=4.

Единичный сигнал формируется на выходе первых схем сравнения 2₁ и 4₁ (в таблице 1 такт 5) при достижении первым счетчиком 1₁ значения 4, одновременно, так как значения М1=МА=4. По данным единичным сигналам на следующем 6-м такте первый счетчик 1₁ устанавливается в нулевое состояние и разрешается увеличение на 1 второго счетчика 1₂. Далее на следующих тактах увеличивается значение первого счетчика 1₁ и одновременно суммируются значения кодов счетчиков 1₁ и 1₂ на первом сумматоре 3₁. При значении суммы равной МА=4 (такт 9) формируется сигнал уже только на выходе схемы сравнения 4₁, по которому на следующем такте (такт 10) первый счетчик 1₁ устанавливается в нулевое состояние и разрешается увеличение на 1 второго счетчика 1₂.

Далее на следующих тактах аналогично формируется единичный сигнал на выходе схемы сравнения 4₁ если суммарное значение равно МА=4 (такты 12 и 14). На 15-м такте значение второго счетчика равно модулю М2=4 и значение сумм на первом 3₁ и втором 3₂ сумматорах равны МА=4, поэтому единичные сигналы формируются на выходах схем сравнения 2₂, 4₁, 4₂, по которым в нулевое состояние устанавливаются счетчики 1₁ и 1₂ и разрешается работа третьего счетчика 1₃ (такт 16).

Далее на тактах 19, 22 и 24 формируется единичный сигнал только на выходе первой 4₁ схемы сравнения, так как значения модуля МА=4 достигает только суммарное значение трех счетчиков. На 25-ом такте сумма второго 1₂ и третьего 1₃ счетчиков на втором сумматоре 3₂ равна МА=4, а также сумма на первом сумматоре 3₁ тоже равна МА=4, поэтому формируются единичные сигналы на выходах схем сравнения 4₁ и 4₂, по которым на следующем такте устанавливаются в нулевое состояние первый 1₁ и второй 1₂ счетчики и разрешается работа третьего счетчика 1₃ (такт 26). На 28 и 30 тактах единичный сигнал формируется только на первой схеме сравнения 4₁, а на 31 такте на 4₁ и 4₂, по которым устанавливаются в нулевое состояние счетчики 1₁ и 1₂ и разрешается работа третьего счетчика 1₃ (такт 32). На следующем 33-м такте изменяется значения в первом счетчике 1₁, а на 34-ом такте изменяется значения во втором счетчике 1₂ и устанавливается в нулевое состояние первый счетчик 1₁. На 35-м такте третий счетчик 1₃ достигает значения модуля М3=4, а также в трех сумматорах значение равно МА=4, поэтому формируются единичные значения на выходах схем сравнения 2₃, 4₁, 4₂, 4₃. Одновременно на выходе мультиплексора 8 будет сформирован единичный сигнал переноса СО. При этом, так как установлено К=3, то на четвертом выходе дешифратора 7 формируется единичный сигнал, по которому четвертый счетчик 1₄ остается в нулевом состоянии. На 36 такте третий счетчик 1₃ устанавливается в нулевое состояние и также в нулевом состоянии остаются первый 1₁ и второй 1₂ счетчики, т.е. устройство вернулось к исходному состоянию.

Таким образом, на выходах предлагаемого счетчика будет сформирована последовательность всех многовыходных комбинаций, не превышающих заданные модули М=4 и МА=4 для трех счетчиков К=3 за 35 тактов (таблица 1). Полный перебор всех комбинаций при заданных модулях счетчиков М=4 и при превышении суммарного модуля МА=4 для трех счетчиков составит 125 такта.

В таблице 2 приведены выходные комбинации при различных значениях модулей счета. В таблице 2 приведены значения счетчиков, сумм и схем сравнения по тактам при количестве счетчиков К=3, модулях счетчиков М1=3, М2=4, М3=2 и суммарном модуле счета МА=4. На 4-м такте значение первого счетчика 1₁ достигает модуля М1=3 и формируется единичный сигнал на выходе первой схемы сравнения 2₁. На 8-м такте значение первого счетчика 1₁ достигает модуля М1=3 и значение суммы на выходе первого сумматора 3₁ достигает суммарного модуля МА=4, поэтому формируются единичные сигналы на выходах первых схем сравнения 2₁ и 4₁. На 11 и 12 тактах формируется единичный сигнал на выходе только первой схемы сравнения 4₁, так как суммарное значение двух счетчиков на первом сумматоре 3₁ достигает значения МА=4. На 14-м такте второй счетчик 1₂ достиг значения модуля М2=4, а на первом 3₁ и втором 3₂ счетчиках установлено значение, равное МА=4, поэтому формируются единичные сигналы на выходах схем сравнения 2₁, 4₁, 4₂. Далее аналогично изменяются состояния счетчиков и формируются единичные сигналы на выходах соответствующих схем сравнения. Все комбинации на выходах предлагаемого счетчика будут сформированы за 30 тактов (таблица 2).

Из таблиц 1 и 2 следует, что при достижении суммы значений счетчиков суммарного модуля МА всегда устанавливается в нулевое состояние первый счетчик 1₁, а также соответствующие последующие счетчики, если значение суммы на одноименном соответствующем сумматоре достигло значения модуля МА.

В устройстве-прототипе при достижении суммарного модуля счета в нулевое состояние устанавливается только младший первый счетчик, а также возможно превышение суммой значений счетчиков модуля счета. При этом на выходах устройства прототипа кроме необходимых комбинаций формируются также и запрещенные комбинации, и устанавливается флаг запрета. В устройстве-прототипе количество тактов для формирования последовательности всех комбинаций пропорционально полному перебору комбинаций в (К-1)-й группе счетчика и определяется как

где количество дополнительных входных комбинаций ΔS_К,М можно вычислить итерационно при суммировании предыдущих значений для (К-1)-й групп и изменений модуля от 1 до М, как

В таблице 3 приведено количество дополнительных входных комбинаций ΔS_К,М в зависимости от модуля счета М+1 и количества групп счетчиков К. Для К=1 количество дополнительных входных комбинаций ΔS_К,М соответствует натуральному ряду чисел - значению М. Для К=2 количество дополнительных входных комбинаций ΔS_К,М соответствует арифметической прогрессии предыдущих значений натурального ряда М. Для следующих строк количество комбинаций ΔS_К,М равно сумме значений в предыдущей строке. Например, для М=3 и К=3 из таблицы 3 получим ΔS_3,3=10 и, следовательно, Sпрот=l6+10=26.

Для предлагаемого счетчика групповой структуры с переменным модулем количество выходных комбинаций определяется как:

где ΔS_К,М можно вычислить, как описано выше на основании таблицы 3.

В таблице 4 приведено количество тактов для формирования последовательности всех комбинаций при полном переборе комбинаций Sпер, в устройстве-прототипе Sпрот и в предлагаемом счетчике групповой структуры с переменным модулем Sустр в зависимости от модуля счета М и количества групп счетчиков К, а также соотношения между ними (в таблице 4 модуль счета для всех групп К счетчиков в предлагаемом устройстве задается одинаковым и равным М). Из таблицы 4 следует, что для формирования последовательности выходных комбинаций в предлагаемом счетчике групповой структуры с переменным модулем Sустр в сравнении с полным перебором возможных состояний счетчиков Sпер и устройством-прототипом Sпрот значительно сокращается необходимое количество тактов при увеличении количества К групп счетчиков и увеличении модуля счета М.

Таким образом, в предлагаемом счетчике групповой структуры с переменным модулем сокращается количество тактов для формирования последовательности всех необходимых комбинаций, за счет исключения запрещенных комбинаций, а, следовательно, увеличивается быстродействие предлагаемого устройства в сравнении с прототипом и полным перебором возможных комбинаций.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый счетчик групповой структуры с переменным модулем обладает регулярностью узлов и связей и соответствует заявляемому техническому результату - увеличение быстродействия устройства за счет сокращения перебора выходных комбинаций, путем исключения запрещенных комбинаций, и расширение функциональных возможностей в части возможности задания модуля счета для каждой группы счетчика.

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к аппаратам линейного программирования. Технический результат - увеличение быстродействия заявленного устройства. Счетчик групповой структуры с переменным модулем содержит группу из N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, первую группу из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N, группу из N-1 сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_N-1, вторую группу из N схем сравнения 4₁, 4₂, …, 4_N, первую группу из N элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, вторую группу из N элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N, дешифратор 7, мультиплексор 8, группу из N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, внешний вход разрешения работы 14, группу из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N, внешний выход переноса счетчика 16. 1 ил., 4 табл.

Счетчик групповой структуры с переменным модулем, содержащий группу из N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, первую группу из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N, внешние входы задания суммарного модуля счета 10, внешний вход синхронизации 12, внешний вход сброса 13, группу из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N, причем внешний вход синхронизации 12 соединен с входами синхронизации N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, вторые группы входов схем сравнения первой группы из N схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N соединены с выходами соответствующих одноименных N счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, выходы которых являются группой из N внешних выходов 15₁, 15₂, …, 15_N, отличающийся тем, что в него дополнительно введены группа из N-1 сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_N-1, вторая группа из N схем сравнения 4₁, 4₂, …, 4_N, первая группа из N элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, вторая группа из N элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N, дешифратор 7, мультиплексор 8, группа из N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N, внешние входы задания количества счетчиков 11, внешний вход разрешения работы 14, внешний выход переноса счетчика 16, причем N внешних входов задания модулей счета 9₁, 9₂, …, 9_N соединены с группами первых входов соответствующих схем сравнения 2₁, 2₂, …, 2_N первой группы, выходы счетчиков, начиная с первого 1₁ до предпоследнего 1_(N-1), соединены с группами вторых входов соответствующих сумматоров 3₁, 3₂, …, 3_(N-1), выходы которых соединены с группами вторых входов соответствующих схем сравнения второй группы, начиная с первой 4₁ до предпоследней 4_(N-1), а вторая группа входов последней схемы сравнения 4_N из второй группы соединена с выходами последнего счетчика 1_N, первые группы всех схем сравнения второй группы 4₁, 4₂, …, 4_N соединены между собой и подключены к внешним входам задания суммарного модуля счета 10, кроме того, первые группы входов группы сумматоров, начиная с первого 3₁ до предпоследнего 3_N-2, соединены с выходами соответствующих последующих сумматоров, начиная со второго 3₂ до последнего 3_N-1, а первая группа входов последнего сумматора 3_N-1 соединена с выходами последнего счетчика 1_N, причем выходы схем сравнения первой 2₁, 2₂, …, 2_N и второй 4₁, 4₂, …, 4_N групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов первой группы элементов ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N и второй группы элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N, третьи входы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N соединены между собой и подключены к внешнему входу сброса 13, а четвертые входы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N, соединены с соответствующими выходами дешифратора 7, выходы элементов первой группы ИЛИ 5₁, 5₂, …, 5_N соединены с входами R синхронной установки в нулевое состояние соответствующих счетчиков 1₁, 1₂, …, 1_N, выходы элементов второй группы ИЛИ, начиная с первого 6₁ до предпоследнего 6_N-1, соединены с входом разрешения работы СЕ последующего счетчика, начиная со второго 1₂ до последнего 1_N счетчика, а у первого счетчика 1₁ вход разрешения СЕ соединен с внешним входом разрешения работы 14, который также соединен с входами разрешения работы Е первых схем сравнения первой 1₁ и второй 4₁ групп, входы разрешения работы Е схем сравнения, начиная со второй до последней схемы первой 2₂, …, 2_N и второй 4₂, …, 4_N групп, соединены между собой и подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, начиная с первого 6₁ до предпоследнего 6_N-1 элемента, кроме того, выходы второй группы элементов ИЛИ 6₁, 6₂, …, 6_N соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 8, а адресные входы мультиплексора 8 и дешифратора 7 соединены с внешними входами задания количества счетчиков 11, выход мультиплексора 8 является внешним выходом переноса устройства счетчика 16.