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

fpi/z.f

Изобретение, относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для реализации путем настройки произвольных булевых функций п переменных .

Известен многофункциональный логический модуль, реализующий путем настройки произвольные булевые функции только трех переменных l.

Известен также многофункциональный логический модуль, реализующий путем настройки произвольные булевые функции только четырех переменных 2.

Однако данные устройства не позволяют путем настройки реализовать произвольные функции п переменных. Кроме того, недостатком их является высокая сложность настройки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности .является многофункциональный логический модуль, представляющий собой мультиплексор с 2 информационными и п. управляющими входами, причем информационны.е входы мультиплексора являются настроечными входами модуля, а управляющие его входы - информационными входами модуля. При подаче констант О и 1 на настроечные входы этот модуль реализует произвольные булевые функции п переменных, а при подаче на эти входы констант О, 1, а также переменных и их инверсий - произвольные булевые функции (п+1) переменных з.

Недостатком известного модуля является сложность его настройки. При этом сложность настройки (число выполняемых для настройки соединений) определяется количеством констант 1, переменнь1Х и их инверсий, подаваемых на настроечные входы модуля. Подача констант сложности настроки не изменяет, так как при этом соединения не выполняются,.

Целью изобретения является уменьшение сложности настройки модуля.

Эта цель достигается тем, что в многофункциональный логический модуль, содержащий мультиплексор, управляющие входы которого с первого по п-й соединены с соответствуюпщми информационными входами модуля (п количество логических переменных), информационные входы мультиплексора с первого по 2 -и соединены с соотве-тствующими настроечными входами модуля, дополнительно введен элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора второй вход - с ()-м i acTpoe4ftbiM входом модуля, а выход - с выходом модуля.

На фиг. 1 Г1риведет1а схема многофункционального логического модуля; на фиг. 2 - 6 - примеры использования этого модуля.

Многофункциональный логический модуль содержит мультиплексор 1, двухвходовый элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 2, информационные входы 3, настроечные входы 4 и 5, выход 6.

В многофункциональном логическом модуле управляющие входы мультиплексора 1 соединены с информационными входами 3 модуля, информационные входы - с настроечными входами 4 модуля выход мультиплексора I соединен с входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 2, другой вход которого соединен с настроечным входом 5 -модуля, выход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 2 соединен с выходом 6 модуля.

Упрощение настройки модуля достигается за счет использования следующих соотношений

(I)

(2)

l f © X ; ,

то

0) f(x,. 0) и . 1). (3) ;, TO f © X., 0) .f (x . 0) и 1) (4).

O) ® 0) V x,-f (x.

(5) 0) ©

0) vx .f(x.

(6)

)

где f f(x.

,,X.,4..,Xj

If qi(x,,. ,.,Xj ,. .,,х„) 7 ffCx,

.xj

X . V

f() f(x,...,0,.,.,Х„)

.XH)

f() f(x,,.,.,l

4() t/CXj ,...,0,.. .,х.„)

Ч (Х,1) 1/(X , . ,., 1 ,, ,,,Xfi)

4() tf(x, ,,..,0,,.,,х„) t.4x-. I) (x.,,..-,I,.,,,х„)

Ниже приводятся условия применения соотношений (1) - (6) и сложность настройки константации О и I, обеспечиваемая выгголнением этих соотношений.

Е ели R

а и R

a,

f ( Xi

)

(7)

(1), S, R, S, S R Если R(,;-O) я и Rf (.,) то (2), , S, 2f -Rp+I, S 5„. (8) Если Rf( .o,.a HRf(.,i)7 a, TO (3) или (5), 1+R( Rp (,..o)2 Sj/ S,. Если Rf (,(.о)а и Rf(Xiri) то (4) или (6), .., ,,-2 -R(X;.-«I- /О -t- I, 84 S где a -. (, 0)(X;rir ранг функции f, равный числу единиц в t5 столбце значений ее таблицы истинности;сложность на- 20 стройки данного модуля; сложность настройки известного уст- 25 ройства. Наличие соотношения (1) гарантирует то, что если имеется схема, построенная на известных модулях, то при замене их в этой схеме предлагае- зо мыми модулями суммарная сложность настройки по крайней мере не увеличивается. Соотношения (2) - (6) используются в случае,если их применение обеспечивает уменьшение сложности настройки, Соотношения (1) - (4) применяются в случае, если удается реализовать заданную функцию f на одном модуле. Соотношения (5). и (6) являются 40-40 вым видом разложения функции- f, по переменной X. и применяются в случае, если функция f не может быть реализована одним модулем. При этом, если реализация функции 45 производится на предлагаемых модулях, содержащих мультиплексоры 1 типа.1 из 2, то должны использоваться только соотношения (5) и (6). Если реализация функции f произво-50 дится как на модулях, содержащих мультиплексоры типа 1 из 2, так и на модулях, содержащих другие мультиплексоры, то должны использоваться соотношения (1) - (6) , 55 На примере функции f , заданной в табл. 1, пpoдeмoнcтpиpye, как для данного модуля -обеспечивается настU924 а (константами О и I) мини- иой сложности. пределение такой настройки осувляется в несколько этанов, . Определение значений а и S „ )3-.2 S. 3, Таблица 1 , Вьтолняются в табличной форме ожения Шеннона заданной функции аждой из п переменных: по переой X, (табл. 2), по переменной табл, 3) и по переменной х л. 4), Таблица 2

продолжение табл.2

шгп1п:

1 00 01

П492Д/46

3, Для каждого разложения оппеделяются значения Rf ,y.Q, и R (x,-i)

,(

R л / (3

t, ( XT,-O) Rb V -. 2

R, Продолжение табл mixn Выполняя приведенные выше этапы, определяем, что в данном случае долж но выполняться разложение Шеннона по переменной Хл и использоваться преоб разование cf ® х, f , при этом S 3, в то время как S 4. На фиг. 3 приведен модуль в режиме настройки на заданную функцию. Из табл. 2 следует, что функция I/ не зависит от х , поэтому сложность настройки может быть .снижена до Sц. 2, а в модуле мультиплексор типа 1 .из 8 может быть заменен на мультиплексор 1 типа 1 из 4 (фиг.4 что невозможно для известного модуля В рассмотренном примере использовалась настройка константами О и 1. Если применять настройку „ а также х; их. стэнтами j п I J а л - ц , то S 2 (фиг. 5), в то время как Sj 3. При этом в модуле использует ся мультиплексор 1 типа 1 из 2, в то время как в известном устройстве используется ryльтиплeкcop типа 1 из 4. Рассмотрим пример реализации функции f, (табл. 1) на модулях, содержащих мультиплексоры 1 типа 1 из 2 и 1 из 4 при использовании настройки константами О и 1. В силу того, что функция f не может быть реализована на одном модуле указанной номенклатуры, а для нее выполняется условие (9), то воспользуемся соотношением (5) для разложения по переменной х, (табл. 2). Это соотношение реализуется одним модулем с мультиплексором 1 типа 1 из 2, После этого требуется реализовать на входах модуля две функции f, ()cr;() и f, (х 1)ч;(хэ 1 ) Каждая из этих функций зависит от двух переменных и поэтому может быть реализована на предлагаемых модулях с мультиплексорами типа 1 из 4. Функция f() О, а для функции f(x,1) выполняется соотношение (7). Схема, реализующая заданную функцию, приведена на фиг.6. Сложность настройки S 2, в то время как S Таким образом, использование предлагаемого модуля по сравнению с из вестным в подавляющем большинстве случаев (условия (8) - (10)) обеспечивает уменьшение сложности настройки и не увеличивает ее в остальных случаях (условие (7)).

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий мультиплексор, управляющие входы которого с .первого по п-й соединены с соответствующими информационными входами модуля (п количество логических переменных), информационные входы мультиплексора с первого по соединены с соответствующими настроечными входами моотличающийся тем. дуля, что, с целью уменьшения сложности настройки, в него дополнительно введен элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, второй вход - с

ff

(f)uz.

fPuzS

t