Ячейка однородной структуры Советский патент 1987 года по МПК G06F7/00 

3

и

N)

3 If Фиг.1

Изобретение относится к автоматике и вьтислительной технике, и предназначено для построения плоскостньпс однородных структур для вычисления произвольных нормальных формул от п букв, заданных в базисе И, ИЛИ, НЕ, при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации, и для упорядоченного хранения и выдачи информации при массовой параллельной обработке данных, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1092492.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за Счет обеспечения возможности хранения и вьщачи информации.

На фиг. 1 приведена схема ячейки однородной структуры; на фиг. 2 - организация однороднпй структуры; на фиг. 3-6 соответственно графические интерпретации процессов записи информации в последовательном, параллельном и с маскированием режимах и считывания информации в поразрядном, п-разрядном и с маскирование режимах работы ячеек в однородной структуре.

Ячейка однородной -структуры . (фиг. 1) содержит два информационных 1 и 2 и два настроечных 3 и 4 входа, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, элемент 7 ЗАПРЕТ, мультиплексоры 8 и 9, информационные выходы 10 и 11, элемент 12 ЗАПРЕТ, триггер 13, элемент ШШ- НЁ 14.

Ячейка однородной структуры в зависимости от значений управляющих . сигналов, поступающих на настроечные входы 3 и 4 ячейки, выполняет функции коммутации информационных каналов, записи, хранения, и вьщачи информации, логической обработки данных, поступающих из 1 и 2 входов ячейки. Ячейка выполняет вычисление следующих функций:

f. z, z,a, V Z, г,а,а V z,z (а,

z, z,ja, V z, , a,, v z V a) V z, z, a

f. z,

з, ;

4t

z,z,a,,

(1)

(2)

.(3)

состояние прямого выхода триггера 13;

соответственно состояния первого 4 и второго 3 настроечных входов ячейкиi

1

гсоответственно состояния первого 1 и второго 2 информационных входов ячейки, f , f, - соответственно состояния первого 11 и второго 10 информационных выходов ячейки.

При подаче на настроечные входы 4 и 3 ячейки сигналов z, z О функции (1)-(3) соответственно принимают вид:

f , а I fj aj q-t а,

(Г) (2) (3)

В этом случае в ячейке выполняется коммутация первого информационного входа 1 со вторым информационным выходом 10, второго информационного входа 2 с первым информационным выходом 11,;3апись состояния первого информационного входа 1 в триггер 13.

При подаче на настроечные входы 4 и 3 ячейки сигналов z, 0 и функции (1)-(3) соответственно принимают вид:

f, a,

i

q

a,; qt-1

(Г )

(2) (3)

В этом случае в ячейке выполняет- ся коммутация первого информационного входа 1 с первым информационным выходом 11, формирование на втором информационном выходе 10 результата операции логического умножения со- стояний триггера 13 и информационного входа 2, сохранение состояния триггера 13.

При подаче, на настроечные входы 4 и 3 ячейки сигналов z,1, функции (1)-(3) соответственно принимают вид:

f f l

qt

а,а. О ;

(Г )

() (3)

В этом случае в ячейке вьтолняет- ся формироварше на первом информационном выходе 11 сигнала логического О, формирование на втором информационном выходе 10 результата логического умножершя состояний первого 1 и второго 2 информа1щон,ных входов, сохранение бостояния триггера 13.

При подаче на настроечные входы 4 и 3 ячейки сигналов z, 1 и z, 1 функции (1)-(3) спответственно принимают вид:

11

f,

(1

(2)

(3)

f, 0;

t qt-,

В этом случае в ячейке вьшолняет- ся формирование на первом информационном выходе 11 сигнала логического , формирование на втором информационном выходе 10 результата логического сложения состояний первого 1 и Bi-oporo 2 информационных входов, сохранение состояния триггера 13.

Рассмотренные свойства ячейки однородной структуры обеспечивают выполнение в однородной структуре, организованной путем соединения выходов 11 и 10 предлагаемых ячеек соответственно с вторым входом 2 соседней ячейки по вертикали и первым входом 1 соседней ячейки по горизонтали (фиг. 2), следующих режимов записи и считывания информации.

Устройство работает следующим образом.

В последовательном режиме записи информации задача, которую решает устройство, заключается в записи п-разрядного двоичного вектора, поступающего на первые входы 1 ячеек крайнего левого столбца однородной структуры в триггеры 13 ячеек некоторого i-ro столбца ячеек однородной структуры. Для вьшолнения этой задачи на первые входы 1 ячеек крайнего левого столбца поразрядно подается п-разрядный двоичный вектор, а на вторые информационные входы 2 всех ячеек последней строки однородной структуры подается сигнал логического О. Одновременно на настроечные входы 4 и 3 всех ячеек i-ro столбца подаются управляющие сигна- лы , а на настроечные входы i4 и 3 остальных ячеек однородной структуры соответственно сигналы управления 2,1 и .

При этом ячейки i-ro столбца реализуют функции (l -3 ): сигнал логического О, поступающий на настроечный вход 4 и сигнал логического О, поступающий на вход настройки 3, одновременно поступают на первый и второй входы элемента ИЛИ-НЕ 14,

первый и второй настроечные входы мультиплексора 9, третий прямой и четвертый инверсный входы элемента

ЗАПРЕТ, также сигнал логического О с входа настройки 3 поступает на вход настройки мультиплексора 6, сигнал логического О с входа настройки 4 поступает на инверсный вход

элемента 7 ЗАПРЕТ; при этом на выходе элемента 12 ЗАПРЕТ формируется логический О, на выходе мультиплексора 8 формируется состояние его второго входа, который подключен к

информационному входу 2 ячейки, и соответственно на выходе элемента 7 ЗАПРЕТ формируется состояние ВЬЕХО- да мультиплексора 8, чем обеспечивается коммутация информационного входа 2 ячейки с первым информационным выходом 11 ячейки. Далее на выходе мультиплексора 9 формируется состояние его первого входа, который подключен к первому информационному

входу 1 ячейки, тем самым .выполняется коммутация первого информационного входа 1 ячейки с вторым информационным выходом 10 ячейки; одновременно с этим на выходе элемента

ИПИ-НЕ 14 формируется сигнал логической 1, который поступает на вход управления записью триггера 13, обеспечивая запись в него состояния информационного входа этого триггера,

который подключен к первому информационному входу 1 ячейки.

Остальные ячейки однородной структуры реализуют функции (1 )( ): сигнал логической 1, по-н ступающий на инверсный в ход элемента 7 ЗАПРЕТ, обеспечивает формирование на выходе этого элемента сигнала логического О, независимо от состояния его второго входа, тем самым достигается одновременная подача на вторые информационные входы 2 ячеек однородной структуры сигнала логического О (на элементы последней строки структуры на входы. 2. подается нулевой двоичный вектор), на выходе .элемента 14 формируется логический О, обеспечивая запрет записи информации в триггер 13 по информационному входу; логическая 1 поступает на инверсный вход элемента 12 ЗАПРЕТ с входа настройки 4 ячейки и обеспечивает формирование на его выходе сигнала логического О независимо

от состояния других входов этого :.ЧР ме.ита, на первый и второй настроечные входы мультиплексорп 9 поступают сигналы логической 1 с 3 и 4 входов настройки ячейки, при этом мультиплексор 9 обеспечивает подключение третьего входа к второму информационному выходу 10 ячейки, третий вход мультиплексора 9 является выходом элемента ИЛИ 6, на вход которого подключены соответственно первый 1 и второй 2 информационные входы ячейки, так как на входе 2 - логический О, то соответственно на выходе элемента 6 формируется состояние, тождественное состоянию информационного входа 1 ячейки.

На фиг. 3 приведена графическая интерпретация коммутации информационных каналов в однородной структуре, организованной из предлагаемых ячеек, которые работают в описанных режимах. При такой организации работы ячеек однородной структуры п-раз рядный двоичный вектор, поступающий на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца структуры без изменения передается на первые информационные входы 1 ячеек i-ro столбца, в который требуется выполнить его запись и хранение. В ячейках i-ro столбца выполняется режим записи информации с информационных входов 1 в соответствующие триггеры 13 и одновременная передача информации, поступившей на первый 1 и второй 2 информатдаонные входы ячейки, соответственно на второй 10 и первый 11 информационные выходы без изменений. Это соответствует поставленной задаче.

В режиме параллельной записи информации задача, которую решает устройство, заключается в одновременной записи, информации п-разрядного двоичного векторного в несколько столбцов однородной структуры. Данный режим выполняется полностью аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что сигналы настройки z,z, в этом случае подаются одновременно на ячейки требуемых столбцов однородной структуры. Графическая интepпpeтaц я коммутации информационных каналов приведена на фиг. 4, где щтриховой линией показаны ячейки, в которые выполняется запись соответствующих

0

0

5

0

5

разрядом дг()Ичм1Ч 1и.к Г(.рл , поступ.чк - 1цом о на першле 1 ииформацис нпые входы ячеок крайнег о левого столбца структуры.

В режиме записи информации с маскированием задача, которую решает устройство, заключается в записи в триггеры 13 ячеек i-ro столбца однородной структуры только тех из разрядов п-разрядного двоичного вектора, которым соответствуют единицы в соответствуюиц1х разрядах управляющего вектора-маски, подаваемого на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца ячеек однородной структуры. Для выполнения этой задачи в ячейки крайнего левого столбца однородной структуры предварительно записывается в режиме последовательной записи п-разрядный информационный двоичный вектор. Во втором такте работы на первые информационные входы 1 крайних левых ячеек однородной структуры подается управляющий вектор-маска, содержащий единицы в тех разрядах, вес которых на единицу больше веса соответствующих разрядов информационно- I o двоичного вектора (хранится в ячейках крайнего левого столбца однородной структуры), который требуется записать в ячейки i-ro столбца. Одновременно на вторые информаг- ционные входы 2 ячеек последней строки однородной структуры подаются сигналы логического О, кроме второго информационного входа 2 последней ячейки крайнего левого столбца, на которую подается старший разряд управляющего вектора-маски. Одновременно на построечные входы 4 и 3 ячеек крайнего левого столбца подаются соответственно сигналы на- 5 на ячейки i-ro

0

5

стройки z,0, столбца, в который требуется записать информационный двоичный вектор, подаются сигналы настройки z,, на остальные ячейки однородной структуры подаются сиг налы настройки z,. При этом работа ячеек, на которые поданы сигналы настройки z, z. и z,z2 1, происходит аналогично описанной для реткима последовательной записи информагщи, чем обеспечивается запись п-разрядного двоичного вектора, сформированного на вторых информационных выходах 2 ячеек крайнего левого столбца однородной структуры, n i,-ii столбец однородной структуры.

Ячейки крайнего левого столбца однородной структуры работают следующим образом.

С настроечных входов ячейки 4 и 3 поступают в ячейку сигналы логического О и логической 1. При этом сигналом 1 мультиплексор 8 настраивается на коммутацию первого входа, которьй подключен к первому информационному входу 1 ячейки, с выходом 11, который подключен к прямому входу элемента 7 ЗАПРЕТ, на инверсный вход которого поступает с входа ячейки 4 логический О, обеспечивая формирование на выходе элемента 7 состояния прямого входа элемента 7, т.е. состояния первого информационного входа 1 ячейки. Сигналами О и 1, поступающими соответственно с настроечных входов ячейки 4 и 3, мультиплексор 9 настраивается на подключение к собственному выходу четвертого информационного входа, за счет чего на его выходе формируется сигнал логического О, так как четвертый вход мультиплексора 9 подключен к нулевой шине ячейки. Одновременно сигналы О и 1 с входов 4 и 3 ячейки поступают соответственно на инверсный и третий прямой входы элемента 12 ЗАПРЕТ, на первый и второй входы которого соответственно подаются сигналы с выхода триггера 13 и второго информационного входа 2 ячейки. Тем самым достигается формирование на выходе элемента 12 ЗАПРЕТ состояния, соответствующего результату операции логического умножения состояний второго информационного входа 2 ячейки и прямого выхода триггера 13 ячейки.

Таким образом, на втором выходе 10 ячейки будет сформировано значение состояния триггера 13 только в том случае, если на второй информационный вход этой ячейки подается сигнал 1, в противном случае будет сформирован О. Из сказанного следует, что ячейки крайнего левого столбца однородной структуры вьшол- няют функции (l )-(3) и обеспечивают формирование на вторых информационных выходах 2 значения тех разрядов двоичного вектора, записанного в триггерах 13, которым соответствуют 1 в разрядах управляющего век-

тора-маски, вес. которых на единицу больше, при этом вектор-маска подается на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца. Очевидно, что совместная работа всех элементов однородной структуры в этом случае обеспечивает выполнение задачи, реашемой устройством в опи0 сываемом режиме. Графическая интерпретация данного режима приведена на фиг. 5, где показана коммутация информационных каналов в зависимости от поданных сигналов настройки;

5 штриховкой показаны ячейки, в которые записываются, соответствующие разряды информационного вектора.

В режиме поразрядного считывания задача, которую решает устройство,

заключается в формировании на втором информационном выходе 2 j-й ячейки крайнего правого столбца однородной структуры состояния триггера 13 i,j-й ячейки. Для выполнения этой за5 дачи на первый информационный вход (1+1)-й ячейки крайнего левого столбца однородной структуры подается логическая 1, на настроечные входы 4 и 3 i-ro столбца ячеек подают0 ся соответственно сигналы ,

z,, чем достигается настройка ячеек i-ro столбца на выполнение функции (1)-(3) (функционирование ячеек для этого случая описано в предьщущем режиме), Остальные ячейки однородной структуры настраиваются сигналами z,0, z,,0, чем достигается их настройка на выполнение функции (l )-(3). В результате на вто0 ром информационном выходе 10-й ячей-, ки формируется значение состояния триггера 13. Состояние второго информационного выхода 10 i,j-й ячейки поступает на первый информационg ный вход 1 соседней ячейки однородной .структуры, подключается к ее выходу 10 и т.д. Таким образом, на втором информационном выходе 10 j-й ячейки правого крайнего столбца однородной структуры формируется значение триггера 13 1,-й ячейки однородной структуры, что и требуется для решения поставленной задачи.

0

55

В режиме п-разрядного считывания информации задача, которую решает устройство, заключается в считывании- п-разрядного двоичного вектора, записанного в i-oM столбце однородной

структуры. Для решения этой задачи на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца однородной структуры подаются 1, на второй информационный вход последней ячейки i-ro столбца - сигнал 1, сигналы настройки на входы 4 и 3 все ячеек однородной структуры подаются аналогичные сигналам настройки для режима поразрядного считывания. В результате на вторых информационных выходах 2 ячеек крайнего правого столбца однородной структуры будут сформированы значения разрядов информационного вектора, соответствую- пще значениям состояний триггеров 13 ячеек i-столбца, чем достигается решение поставленной задачи (фиг. 6).

В режиме Считывание с маскированием задача, которую решает устройство, заключается в считывании из некоторого i-ro столбца однородной структуры групп разрядов записанного в нем двоичного вектора, определяемого вектором-маской, в котором требуемые для считывания разряды заданы единицами в разрядах с весом, на единицу большим. Работа устройства полностью аналогична работе устройства в режиме п-разрядного считывания с той лишь разницей, что в данном случае на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца структуры подается управляющий двоичный вектор-маска, а на второй информационный вход 2 последней ячейки i-ro столбца подается старший разряд вектора-маски. Следует учитывать, что для считывания п-разрядного двоичного вектора из i-ro

Jl Л .

т п т п

ll

т 7П 17Г ГЛ Ц I

1 Ту 7| TI

столбца в данном режиме вектор-маска долже1{ быть (п+1) разряда.

Таким образом, ячейка однородной структуры, кроме построения на ее основе однородных структур для реализации нормальных формул из п букв, может быть использована в качестве запоминающей матрицы-накопителя

для хранения и выдачи информации для процессоров с перестраиваемой структурой решающего поля.

Кроме того, предлагаемая ячейка однородной структуры позволяет строить на единой логической и технологической основе решающие поля для различных специализированных и универсальных процессоров. Формула изобретения

Ячейка однородной структуры по авт.св. № 1092492, о т л и ч а- ю щ d я с я тем, что, с целью рас- итрения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности хранения и выдачи информации, ячейка содержит элемент ИЛИ-НЕ, триггер и дополнительный элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй настроечные входы ячейки соединень с первым инверсным и вторым входами дополнительного элемента ЗАПРЕТ и первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом разрешения записи триггера, информационный вход которого соединен с первым информационным входом ячейки, второй информационный вход которой соединен с третьим входом дополнительного элемента ЗАПРЕТ, четвертый вход которого соединен с выходом триггера, выход дополнительного элемента ЗАПРЕТ соединен с вторым выходом ячейки.

А

10

ii

I

TI

10 Фиг г

Фиг.

&-E т

и Г

т

JL

ГЛГЩ

f

34

f

.-L

aj -ir-rИ

J /«M

j

-ff

.

23«

Фиг. 5

Редактор Н.Егорова

Составитель О.Березикова

Техред М.ХоданичКорректор Л.Пилипенко

Заказ 4048/43 . Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

- - . .

ч

.-

.

«

3

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения плоскостных однородных структур для вычисления произвольных нормальных формул от h букв и для упорядоченного хранения и вьщачи информации при массовой параллельной обработке данных и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1092492. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности хранения и вьщачи информации. Ячейка содержит два информационных входа 1, 2, два настроечных входа 3, 4, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, элементы ЗАПРЕТ 7, 12, мультиплексоры 8., 9., два информационных выхода 10, 11, триггер 13, элемент ИЛИ-НЕ 14. Ячейка однородной структуры кроме построения на ее основе однородных структур для реализации формул из h букв может быть использована в качестве запоминающей матрицы-накопителя для хранения и вьщачи информации для процессоров с перестраиваемой структурой решающего поля. 6 ил. с (Л f 0 0fi на Й7 -0 ОО СО СП со ел