Устройство для подсчета числа ответвлений диаграммы Советский патент 1985 года по МПК G06F7/00 

Упрабляющий

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСЧЕТА ЧИСЛА ОТВЕТВЛЕНИЙ ДИАГРАММЫ, содержащее сумматор по модулю два, триггер, группу из двух мультиплексоров и реверсивный счетчик, входы прямого и обратного приращения, синхровход и вход сброса которого соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров группы, синхровходом устройства и шиной единичного потенциала устройства, первые информационные входы мультиплексоров группы и информационный вход триггера подключены к входу командь устройства, первый, второй и третий входы сумматора по модулю два соединены соответственно с входом команды, входом признака аргумента и информационным входом устройства, а выход триггера подключен к управляющим входам мультиплексоров группы, отличающееся тем, что, с целью упрощения, выход сумматора по модулю два соединен с вторыми информационными входами мультиплексоров группы, а выхо; реверсивного счетчика подключен к синхровходу i триггера, третьим информационным входам мультиплексоров группы и выходу устрой(Л ства.

Информационный Sxod

Oi

о со х

выход о Изобретение относится к вычислительной технике, а более конкретно к программному управлению технологическим оборудованием. Известны устройства для подсчета числа ответвлений диаграммы, предназначенные для программной реализации переключательных схем 1. Недостатком устройств является невозможность реализации скобочных форм булевых функций, что приводит к необходимости разбиения скобочных форм булевых функций на более простые элементы, в которых отсутствуют скобочные формы. Такое ограничение значительно усложняет процесс работы устройств, снижает их производительность и ограничивает технологические возможности. Известно устройство для подсчета числа ответвлений диаграммы, содержащее (первый) триггер, блок проверки на четность (сумматор по модулю два), ячейку памяти (второй триггер), распределитель (группу мультиплексоров) и блок подсчета числа ответвлений диаграммы (реверсивный счетчик), причем первые входы блока проверки на четность, ячейки памяти и распределителя объединены между собой и являются управляющим входом устройства, второй вход блока проверки на четность является входом аргумента, а выход соединен с первым входом триггера и вторым входом ячейки памяти, выход которого соединен с втоpbiiyi входом распределителя, третий вход которого подключен к выходу ячейки памяти, выходы распределителя соединены с входами блока подсчета числа ответвлений диаграммы, выход которого соединен с вторым входом триггера, а выход триггера является выходом устройства 2. Недостатком известного устройства является наличие триггера, усложняющего устройство, требующего отдельной синхронизации и специальных технических средств для установки его в исходное состояние перед началом вычислений. Наличие триггера и хранение в нем дополнительной информации снижает надежность устройства. На переключение выхода устройства из состояния «О .в состояние «1 после появления соответствующего сигнала- на выходе блока подсчета числа ответвлений диаграммы затрачивается время, определяемое быстродействием триггера. После этого (для дальнейщего правильного функционирования устройства) необходимо дополнительное время на установку блока подсчета числа ответвлений диаграммы в состояние «О. Это снижает быстродействие устройства и его производительность. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности и производительности. Указанная це;ль достигается тем, что в устройстве для подсчета числа ответвлеНИИ диаграммы, содержащем сумматор по модулю два, триггер, группу из двух мультиплексоров и реверсивный счетчик, входы прямого и обратного приращения, синхровход и вход сброса которого соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров группы, синхровходом устройства и шиной единичного потенциала устройства, первые информаци.онные входы мультиплексоров группы и информационный вход триггера подключены к входу команды устройства, первый, второй и третий входы сумматора по модулю два соединены соответственно с входом команды, входом признака аргумента.и информационным входом устройства, а выход триггера подключен к управляющим входам мультиплексоров группы, выход сумматора по модулю два соеди}1ен с вторыми информационными входами мультиплексоров группы, а выход реверсивного счетчика подключен к синхровоходу триггера, третьим информационным входам мультиплексоров группы и выходу устройства. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для подсчета числа ответвлений диаграммы; на фиг. 2 - пример реализации устройства на уровне стандартных функциональных элементов; на фиг. 3- - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 4 - алгоритм работы устройства; на фиг. 5 - конкретная переключательная схема в виде лестничной диаграммы, содержащая аргументы XI-Х13. Устройство (фиг. 1 и 2) содержит сумматор 1 по модулю два, триггер 2, группу 3 мультиплексоров и реверсивный счетчик 4. Входы прямого и обратного приращения. синхровход и вход сброса счетчика 4 соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров группы 3, синхровходом и щиной единичного потенциала устройства. Первые информационные входы мультиплексоров группы 3 и информационный вход триггера 2 подключены к входу команды устройства, состоящему из линий «Ответвление справа вниз, «Ответвление слева вниз и «Ответвление справа вверх. Первый, второй и третий входы сумматора по модулю два соединены соответственно с входом команды (линия «Ответвление справа вниз), входом признака аргумента и информационным входом устройства, а выход триггера 2 подключен к управляющим входам мультиплексоров группы 3. Дополнительно выход сумматора 1 соединен с вторыми информационными входами мультиплексоров группы 3, а выход счетчика 4 подключен к синхровходу триггера 2, третьим информационным входам мультиплексоров группы 3 и выходу устройства. Мультиплексорй группы 3 (фиг. 2) выполнены в виде двух элементов И-ИЛИ. На временной диаграмме работы устройства (фиг. 3) показано взаимное расположение сигналов на информационном входе и входе команды устройства, выходах сумматора 1, триггера 2, первого и второго мультиплексоров группы 3 и счетчика 4. Логические блокг устройства выполняют следующие действия (фиг. 4): блок 1 устанавливает состояние счетчика 4 равное блок 2 проверяет состояние счтечика 4 на равенство блок 3 устанавливает .значение функции равное «1«; блок 4 проверяет, совпадает ли действительное значение аргумента со значением, указанным на лест-ничной диаграмме, и есть ли ответвление справа вниз, а если не совпадает, нет ли ответвления справа вниз; блок 5 запоминает наличие или отсутствие сигнала «Ответвление справа вниз в триггере 2; блок 6 устанавливает значение функции рав,ное блок 7 проверяет, зафиксировано ли ответвление справа вниз в триггере 2; блок 8 - есть ли ответвление справа вниз; блок 9 есть ли ответвление справа вверх; блок 10- есть ли ответвление слева вниз; блок 11 увеличивает содержимое счетчика 4 на блок 12 уменьщает содержимое счетчика 4 на «1. С приходом синхронизирующего импульса при одинаковых уровнях логических сигналов на входах прямого и обратного приращения счетчик 4 не изменяет своего состояния. Синхронизирующий импульс подается на синхровход счетчика 4, когда сигналы на входах элементов устройства принимают установивщиеся значения. Вход сброса счетчика 4 соединен с RC-цепочкой (щиной единичного потенциала) для уста- новки исходного состояния в первоначальный момент времени после включения питания. Для любой переключательной схемы вычисление начинается с. аргумента, расположенного в верхней левой части схемы (аргумент XI на фиг. 5). Затем проверяются последовательно все аргументы, расположенные на этой же ступени лестничной диаграммы, до ближайщего ответвления по аргументу справа вниз. При наличии ответвления справа вниз происходит переход на следующую ступень лестничной диаграммы вниз и продолжается вычисление на этой ступени, начиная с крайнего левого аргумента и т. д. После проверки аргумента, имеющего только ответвление справа вверх, происходит переход на верхнюю ступень лестничной диаграммы и продолжается вычисление в том же порядке, как описано. На фиг. 5 для определенности все аргументы пронумерованы в. порядке вычисления.В начале вычислений (фиг. 4) на выходе устройства устанавливается значение функции равное «1. В процессе вычислений функция может принимать значение «О в двух случаях: если действительное значение аргумента, имеющего ответвление справа вниз, совпадает с значением аргумента, указанного на лестничной диаграмме, и значение функции при проверке предыдущего аргумента равно «1 или, если действительное значение аргумента, не имеющего ответвления справа вниз, противоположно значению аргумента, указанному на лестничной диаграмме, и значение функции при проверке предыдущего аргумента равно «1. В первом случае по наличию ответвления справа вниз обнаруживается дизъюнктивный член для той части функции, в которую входит проверяемый аргумент, и установка значения «О для функции (выхода устройства) означает, чтр проверенный член дизъюнкции равен «1. Следовательно вся дизъюнктивная функция равна «1 и остается найти последний аргумент последнего члена дизъюнкции, после проверки которого функция вновь должна принять значение равное «I. Для нахождения последнего аргумента последнего члена дизъюнкции по ходу вычислений подсчитывается число ответвлений от аргументов справа вниз и справа вверх. Шаг вычислений, на котором число ответвлений справа вверх превьшает на «1 число ответвлений справа вниз, указывает на последний аргумент последнего члена дизъюнкции. При этом функция (выход устройства) вновь принимает значение равное «1 и процесс вычислений продолжается. Во втором случае необходимо определить, имеет ли часть функции, в которую вх-одит только что проверенный аргумент, дизъюнктивный член. Для нахождения дизъюнктивного члена по ходу вычислений функции подсчитывается количество ответвлений аргумента слева вниз и справа вниз. Шаг вычисления, на котором число ответвлений справа вниз превышает на «1 число ответвлений слева вниз, указывает на наличие дизъюнктивного члена в той части функции, которая приняла значение «О. При этом на следующем щаге вычислений функция (выход устройства) вновь принимает значение «1 и в;ычисление продолжается, Описанный порядок и правила вычисления позволяют однозначно определить значение функции любой переключательной схемы Устройство работает следующим образом (фиг. 3). В начале вычислений счетчик 4 находится в исходном состоянии (содержимое счетчика равно «О, значение выходного сигнала, а следовательно, и функции равно «1). В процессе вычислений последовательно по щагам для каждого аргумента переключательной схемы сумматор 1 проверяет четность сигналов «Признак аргумента, указанного на лестничной диаграмме «Действительное состояние аргумента (на информационном входе) и «Ответвление справа вниз. Если для какого-либо аргумента его действительное состояние совпадает со значением указанным на лестничной диаграмме. и имеетс.я сигнал «Ответвление справа вниз или действительное состояние аргумента не совпадает с значением, указанным на лестничной диаграмме, и отсутствует сигнал «Ответвление справа вниз, то на выходе сумматора 1 появляется сигнал, увеличивающий на «1 (через первый мультиплексор группы 3) значение содержимого счетчика 4, а значение сигнала «Ответвление справа вниз запоминается в триггере 2. Когда содержимое счетчика 4 отличается от исходного, то значение его выходного сигнала, а следовательно, и функции принимает значение равное «О. При этом мультиплексоры группы 3 функцонируют таким образом, что если в триггере 2 зафиксировано наличие сигнала «Ответвление справа вниз, то на вход прямого приращения счетчика 4 подается сигнал «Ответвление справа вниз, а на его вход обратного приращения - сигнал «Ответвление справа вверх. Если в триггере 2 зафиксировано отсутствие сигнала «Ответвление справа вниз, то через мультиплексоры группы 3 на вход прямого приращения счетчика 4 подается сигнал «Ответвление слева вниз, а на его вход обратного приращения - сигнал «Ответвление справа вниз. Когда значение содержимого счетчика 4 становится равным исходному, значение его выходного сигнала, а следовательно, и функции становится равным «1, и вычисление продолжается. После проверки всех аргументов реализуемой переключательной схемы на выходе устройства фиксируется значение функции («Ь или «О). Рассмотрим в качестве примера работу устройства по диаграмме, приведенной на фиг. 5. Для определенности предположим, например, что аргументы XI, Х2, Х4, Х5, Х9..., XII находятся в состоянии замыкания электрической цепи, а остальные аргументы - в состоянии размыкания электрической цепи. Перед началом вычислений значение функции (на выходе устройства) устанавливается равным «1, что соответствует состоянию «О счетчика 4. Вычисление начинается с аргумента XI, его действительное состояние равно «1 (включено). Значение XI, указанное на лестничной диаграмме, равно «1 (нормально разомкнутый контакт) и совпадает с действительным значением аргумента. Ответвление справа вниз от аргумента XI, указывающее, что существует дизъюнктивный член проверяемой части функции, отсутствует. Таким образом, значение функции (выхода) не меняет своего значения. Действительное значение аргумента Х2 равно «О (выключен) и совпадает с значением Х2, указанным на лестничной диаграмме (нормально замкнутыйконтакт). Ответвление от аргумента Х2 справа вниз отсутствует. Функция (на выходе) не меняет своего значения. Действительное значение аргумента ХЗ равно «О и противоположно его значению, указанному на лестничной диаграмме, равному «1. Ответвление справа вниз отсутствует. Таким образом, выполняются условия для установки (после проверки аргумента ХЗ) значения функции (выхода) равного «О (состояние счетчика 4 изменяется и увеличивается на «1), а отсутствие сигнала «Ответвление справа вниз запоминается в триггере 2. Со следующего щага начинается подсчет ответвлений от аргументов слева вниз и справа вниз. После проверки аргумента Х4 состояние счетчика 4 увеличивается на «1 и становится равным «+2«. После проверки аргумента Х5 состояние счетчика 4 уменьщается на «1 и принимает значение равное « +1. При проверке аргументов Х6 и Х7 состояние счетчика 4 не изменятся. После проверки аргумента Х8 состояние счетчика 4 уменьщается на «1 и принимает значение равное «О, а значение функции (на выходе) принимает значение равное «1. При проверке аргументов Х9 и Х10 состояние функции (выхода) не меняет своего значения. Действительное состояние аргумента XII совпадает со значением, указанным на лестничной диаграмме-, и есть ответвление . справа вниз. Выполняются условия для установки (после проверки XII) значения функции (выхода) равного «О (увеличение состояния счетчика 4 на «1). Наличие ответвления справа вниз у аргумента XI1 запоминается в триггере 2. Со следующего шага начинается подсчет ответвлений справа вниз и справа вверх. После проверки аргумента Х12 состояние счетчика 4 уменьщается на «1 и принимает значение равное «О, значение функции (выхода) принимает значение равное «1. Действительное состояние аргумента Х13 противоположно значению, указанному на. лестничной диаграмме и нет ответвления справа вниз, поэтому после проверки XI3 состояние счетчика 4 увеличивается на «1. Отсутствие ответвления справа вниз запоминается в триггере 2, а состояние функции (выхода) принимает значение равное «О. Со следующего щага (катущка реле) начинается подсчет ответвлений слева вниз и справа вниз. Так как катушка имеет ответвление справа вниз, после ее проверки состояние счетчика 4 уменьшается на «1 и, принимает значение равное «О. Значение функции (выхода) принимает значение равное «1. Устройство готово к последующим вычислениям. На шаге вычисления, когда проверяется катущка, значение функции (выхода) считывается как результат вычисления, т. е. в данном случае катущка должна быть выключена.

Ннформаци вхоЗ

Вход

признака аргумента jffmSemfпение ct

Sa 8низ

OnemS/ienut саеЛ вниз

,OmSfmureHafcapa. вавВерл

UMfapnaHUtHHHU

treS

вхва нонанЗь

Buiroff суннотвра 1

Выпей триггв/а 2

ivHintftote нцлипиnatKCttfatfi/алы 31,1)

eutitmapfte нуялтиnafKcefaIfl/anti 3(,-t)

выивЯ

yxDCDczxjc xzxzrx-zxT.

л

г

Фиг.З X2 /JX X5

X9 XW Фиг. ft X6 X7 X8

XII Л13 X