Универсальный логический модуль Советский патент 1985 года по МПК G06F7/00 

« Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Известен универсальный логический модуль, содержащий элементы И и ИЛИ, восемь управляющих и шестнадцать информационных входов lj . Указанный модуль позволяет реализовать все логические функции четырех аргументов, однако он имеет боль шую сложность. Известен универсальньй логический модуль, содержащий элементы И и элемент ИЛИ, реализующий все функции четырех аргументов 2 . Недостатком данного модуля является высокая сложность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многофункциональный модуль, реализующий все логические функции четырех аргументов, содержащий четыре информационных входа, четыре настроечных входа, десять элементов И, пять элементов ИЛИ, три элемента НЕ, элемент равнозначности и один выход з. Недостатками известного модуля являются высокая сложность и низкое быстродействие. Цель изобретения - упрощение моДУЛя. Поставленная цель достигается тем что в универсальный логический модуль, содержащий элементы И и элемент равнозначности, причем первый второй входы первого элемента И соединены с первьм и вторым входами модуля соответственно, первый и второй входы второго элемента И соединены с третьим и четвертым входами модуля соответственно, первый вход элемента равнозначности соединен с пятым входом модуля, введен сумматор по модулю два, причем третий и четвертьй входы первого элемента И соедине ны с шестьм и седьмьм входами модуля соответственно, третий и четвертый входы второго элемента И соединены с восьмьн и девятым входами модуля соответственно, входы третьего элемента И соединены с десятые, одиннад цатым, двенадцатьм и тринадцатым входами модуля соответственно, входы четвертого элемента И соединены с четырнадцатью, пятнадцатым, шестнадцатым и семнадцатые входами модуля соответственно, второй и третий входы элемента, равнозначности соединены с восемнадцатым и девятнадцатым 241 входами модуля соответственно, входы сумматора по модулю два соединены с выходами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, выходом элемента равнозначности и двадцатые входом модуля соответственно, выход сумматора по модулю два является выходом модуля. На чертеже представлена функциональная схема модуля. Модуль содержит элементу И 1-4, элемент 5 равнозначности, сумматор 6 по модулю два, входы 7-26 и выход 27. Функциональная схема модуля описывается следующим выражением Р(х„х,(.®1 u|)®R(uj,u,6.u)®ae где и - аргументы настройки, имеющие область значений Го,1,х,, 4, X,, Х4 R(a,b,c)abcvabc - функция равно . значности, F(Xj, х) - любая логическая функ; ция четырех аргументов. Вынося по Шеннону за скобки старшие аргументы Х и Х, получим, что таблица истинности любой функции разбивается на тетрады и каждая из тетрад может принимать одно из шестнадцати значений функций двух аргументов ) Х). Каждый из элементов И на четыре входа может реализовать следующие функции при подстановке на его вход соответствуюш 1х аргументов настройки: константа О, константа f , XV ,-v где 1, J, k 1,2,3, Если функция F ( х ,х) содержит только такие конструкции в каждой из четырех тетрад, то она реализуется модулем путем .суммирования по модулю два выходных значений элементов И. Пример реализации данного класса, функций приведен в табл. 1. При этом значения аргументов настройки на входах 23-26 должны соответственно принимать значения 1,0,0,0. Значения сигналов на выходах элементов модуля при реализации данной функции приведены в табл. 2. Если функции в тетрадах содержат по три единицы, то на соответствующем элементе И путем подстановки ар31

гументов настройки реализуется инверсная ей функция, а затем такие тетрады инвертируются путем подачи единичного кода, используя настроечные входы 23-26.

Пример реализации таких функций приведен в табл. 3, а ее получение на выходе модуля - в табл. 4. Значения аргументов настройки на входах должны быть соответственно равны XI, Х2, 1,1.

Осталась возможность наличия в

каких-либо из тетрад комбинаций,

соответствующих функциям ХЗ X4VX3 Х4 либо ХЗ Х4 V ХЗ Х4

Значения аргументов настройки для реализации таких функций по всем возможным типам (наличие выпеуказанных комбр наций в одной, двух, трех и четырех тетрадах) представлены в табл. 5 и 6. I тетрада II тетрада III № набора Значение функции О : 1:2:3:4:5:6:7:

24Л

Таким образом, предлагаемый модуль реализует все логические функции четьфех аргументов путем подачи на его вход аргументов настройки, при этом значение функции на выходе будет получено через 2 , где С - за.держка на одном элементе модуля.

Предлагаемый модуль по сравнению с прототипом имеет более простую схему(шесть элементов, прототип двадцать два обладает более высоким быстродействием, имеет более регулярную схему (три типа элементов, прототип четыре в результате чего он более надежен.

Предлагаемый модуль целесообразно использовать при проектировании быстродействующих, высоконадежных, адаптивных к неисправностям цифровых устройств вычислительной техники.

Таблица 1 тетрада IY тетрада 8:9 : 10 : 11 : 12 : 13 : 14:15

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий элементы И и элемент равнозиачности, причем первый и второй входы первого элемента И соединены с первю и вторым входами модуля соответственно, первый и второй входы второго элемента И соединены с третьим и четвертым входами модуля соответственно, первьй вход элемента разнозначности соединен с 7 1 ffl 11 9 I П 13 It Г5 I L JL J 1 пятым входом модуля, отличающийся тем, что, с целью упрощения модуля, в него введен сумматор по модулю два, причем третий и четвертый входы первого элемента И : соединены с шестым и седьмым входами модуля соответственно, третий и четвертый входы второго элемента И соединены с восьмьм и девятьм входами модуля соответственно, входы третьего элемента И соединены с десятым, одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым входами модуля соответственно, входы четвертого элемента И соединены с четырнадцатьм, пят- , надцатым, шестнадцатые и семнадцать входами модуля соответственно, втоел рой и третий входы элемента равнозначности соединены с восемнадцать и девятнадцатые входами модуля соответственно, входы сумматора по модулю два соединены с выходами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, выходом элемента равнозначности и двадцатью входом модуля соответственно, выход сумматора по модулю два является выходом модуля. 19 10 21 а гз 2 2$ /7 Г8 I I I I I

Значение аргумента настройки х : Х2 ; ХЗ 1 XI :. Х2 ; Х4 1 :

Выход aneMeHta

Выход элемента

Выход элемента

Выход элемента

быход элемента

Таблица 2

0000 I 0000 I 0000

0011

0000010100000000

0000000010000000

0000000000001111

0000000000000000 XI Х2 : ХЗ : Х4 : XI J Х2 .1/1

I 1 ООП 0000 Гоооо Ь

Выход элемента

Значение на входе 26

Выход модуля 27 F( Jf,,x) 1 ; t t О : 1 :.o i ; N настр. 7:8:9 : 10 ; 11 12 ;

Значение аргумента настройки XU Й ; X3 t X4 : XI -X2 : X3 :

Продолжение табл.2

0000 0000 0000 0000 ООН 0101 1000 1111

Таблица 3

Таблица 4 о : о i . о . i -. i : о . i ; i . i 13 : 14 15 : 16 : 17 ; 18 -. 19 : 20 : 21 : 22 .« X4 XI; x5 ; X3 -. X4 : XI r X2 ; X3 : X4 F (х,, х)000О XI Х2ХЗ1 Х1 Х2 F (х,, Х4)ХТ Х2 ХЗ1 XI Х2Х41 О О F(x, х)хТ Х5 ХЗХД хТ Х2ХЗ1 XI Х2 F (х , X.)000000О000

Таблица 5

Таблица 6. Х4 1 Х1 Х2 ХЗ ХДХЗ ХД ХЗ О О О Х1 Х2 ХЗ 1О О 1 Х4 ХЗ 1 XI Х2 ХЗ 1О О 1 Х4 000000ХЗХ4ХЗХ1