Устройство для вычисления булевой разности Советский патент 1985 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для автоматизации процесса вычисления булевых разностей (булевых производных, булевых диффере циалой, при проектировании средств тестового и аппаратурного контроля комбинационных устройств, при проектировании систем автоматизированного проектирования дискретных уст- ройств.

Цель изобретения - повышение бысродействия.

На фиг.1 приведена функциональна схема устройства; на фиг.2 - схема устройства для ,

Устройство содержит входы 1 значения исходной функции входы 2 задания номеров переменных, входы 3 булевой разности, мультиплексоры 4, элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 5.

Входы 1 служат для подачи на входы устройства значений исходной функции на всех двоичных наборах входных переменных (таблица истинкости логической функции).

По входу 2 подается п-разрядньй двоичный код, несущий информацию

0том, по каким переменным вычисляется булева разность. Если она вычисляется по переменной х-, то

в i-oM разряде двоичного кода

будет 1, в противном случае - О

Например,, для , при вычислении

.булевой разности по переменным

X,, и х двоичный код, подаваемый

на вход 2 управления, имеет вид

01010.

Вход 3 служит для вьщачи таблицы истинности логической функции,, соответствующей булевой разности.

Мультиплексоры 4 предназначены для выбора на основании кода, поступающего по входу 2 на управляющие входы мультиплексоров, соответствующего информационного двоичного кода, поступающего на их входы. Мултиплексоры имеют п управляющих входов, 2 информационных входов, один выход, являются стандартными элементами и могут быть выполнены по любой известной схеме.

Элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 5 предназначены для сравнения соответствующих значений сигналов, поступающих с выходов мультиплексоров и по входу

1исходных данных. Сигнал на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ равен 1

если сравниваемые сигналы принимают различные значения, и О - в противном случае. Элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ являются стандартными и могут быть выполнены по любой известной схеме.

Рассмотрим работу устройства в целом.

Булевой разностью логической функции F(Xjj, х,..., х) по переменной X J назьтается логическая функция R(x , х ,... ,Хр), определяемая следующим образом:

R(x„o.,(Xo..,Xi,-,n),..,V.)

То есть для вычисления функции (2) необходт-iMo вычислить значение функции F(x,, Xj,..., х) на наборе X.,.. ,.., X и сложить по модулю 2 со значением функции нанаборе X,, .., Xj,.., . Указанную процедуру необходимо проделать для всех наборов входных переменных.

Элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 5 производят сравнение значений логических аэункций в соответствии с формулой (1).

Логическая функция rj на выходе j-ro элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ имеет вид

Cj ® dj ,

м

где С ; - значение логической функции F(X|,..., х) на (j-l)-M наборе входных переменных;dj - значение сигнала на выходе

j-ro мультиплексора. Функционирование j-ro мультиплексора описывается логической функцией2

V,«.f.., („

где с ; - значение сигнала на i-м

ц входе мультиплексора; ;- Si ; ,, набор управляющих сигналов мультиплексора;

Sj - обозначение i-й входной переменной -управляющей мультиплексора

у; 1;

S j если

у. 0;

S. если 4

у - значение i-ro управляющего сигнала (i-ro разряда входа 2 уп.равления).

В зависимости от значения, сигналов поступающих по входу 2, у {у.

Ул .. ; УП } производится передача на выходы мультиплексора сигнала, поступающего, на его t- -и информационньш вход. Из следующей формулы следует, что

У.

{

5 K.I

j-му разряду 1 исходных данных соответствует значение логи пУ

ческой функции FOt,, X

2

на (j-l)-M наборе входных переменных вида.

Ьп

,Ь

t г п

Аналогично, i-му разряду соответствует набор х., х°,.,, X . Если i-й разряд входа 1 исходных данных соединен с t,-; -ым входом j-ro мультиплексора, то имеет место зависимость (1). Приравнивая правые части уравнений (1) и (4), получим, что

,,1(,-иП)ч.Отсюда

1., @УК

К 1,п

То есть j-й элемент НЕРАВНОЗНАЧ:НОСТЬ сравнивает значения логической функции на наборах х , х ,..,

к- , и ( )%..,(хЬп )Ч

-Ьп т.е. формирует значение функций К(х Х.2,..., Xri) на J-OM наборе в соответствии с формулой (2).

Таким образом устройство решает задачу вычисления булевой разности.

Рассмотрим работу устройства на конкретном примере.

Пусть исходная логическая функция принимает значения 0,0,0,1 соответственно на наборах 00, 01, 10, 11 ходных переменных. Пусть необходимо вычислить булеву разность по переменной х. 1 исходных данных подаем двоичное слово 0001, на вход 2 управлений подаем двоичное слово 01, На вькодах мультиплексоров 4 формируются сигналы, поступающие на их вторые входы (соответственно 0,0,1,0).Элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 5 производят сравнение значе-ний. сигналов, поступающих с соответствующих разрядов входа 1 исходных f данных и выходов мультиплексоров 4, и формируют на входе 3 результата двоичное слово 0011, соответствующее искомой булевой разности.

t

У

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ БУЛЕВОЙ РАЗНОСТИ, содержащее-два мультиплексора, п элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ, причем входы задания номеров переменных устройств поразрядно соединены с соответствующими управляюштади входами мультиплексоров выходы первого мультиплексора подклю1чены к первой группе входов первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены