Счетчик Советский патент 1988 года по МПК H03K23/00 

Фаг.Г

Изобретение относится ,к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники,

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности счета по любому модулю, не превьппающему L , и увеличение надежности.

На фиг.1 дана блок-схема счетчика; на фиг.2.- пример-вьшолнения счетчика для L 5, К 1; на фиг.З - таблица соответствия элементов поля GF(5) coдet5жимoмy регистров, на фиг,4 - таблица переходов устройства,

Счетчик (фиг.1)5 содержащий N регистров 1, где N - степень образующего многочлена,, К групп 2 блоков 3 умножения, К блоков 4 деления, К первых блоков 5 сложения, где 16 K6N, эле- мент И 6, выход которого соединен с соответствующими входами последних групп входов К- первых блоков сложения оставшиеся группы взводов которьгх .че- рез соответствующие блоки умножения соответствунлцих групп подключены к выходам соответствЗ Тощнх регистровj выходы К первых блоков 5 сложения через соответствующие блоки 4 деления соединены с информацио-нны ш входами первых К регистров, тактовые и установочные вхбды регистров соединены соответственно с тактовым 7 и устаноночным 8 входами счётчика. Устройст

во также содержит п вторых .блоков 9 сложения, где О п 6(N-K), выход элемента И соединен с соответствующими - входами первых групп входов вторых блоков сложе шя, вторые группы входов которых соединены с выходами соответ- СТВУ1СЯАКХ предьщутцих регистров, выходы вторых блоков сложения соединены с информационными входами соответствующих последующих N-K регистров, входы элемента 6 И соединены с выходами регистров.

Счетчик работает следующим образом.

Число регистров счетчика N. определяется степенью образующего многочлена, .коэффициенты которого принадлежат полю Галуа из L элементов, где L - степень простого числа, степень образующего многочлена определяется, в свою очередь, модулем счетчика и находится из в.ыражения М L ,

Основу счетчика составляет гене- , ратор L-ричных псевдослучайных пос

0

5

0 5 0

5

5

Q

л

ледовательностей, в состав которого входят регистры, блоки умножения, сложения и деления в поле Галуа из L элементов GF(L). Исходными данными для проектирования собственно генератора являются L, К, N, Ф(х), где L - степень простого числа, К О - целое, N - степень образующего многочлена Ф(х), примитивного над GF(L).

Генератор функционирует в соответствии с уравнением

Q(t н- 1) Q(t).T

где Q(t) и Q(t+1) - векторы, характеризующие состояние регистров генератора в моменты t,и t+1 соот- ветственно{ Т - квадратная матрица порядка N, вид которой однозначным образом определяется образующим многочленом

Ф(х) ацх ... а;х + ... а,х + + а„, а,-, а„€ GF(L).

. В состав генератора входят N регистров, разрядность которых равна R log.L (величина R должна позволять представлять в двоичном виде числа от О до L-1). В состав генератора входят также К блоков сложения (БС) в поле GF(L), К блоков деления в поле GF(L), К групп блоков умножения (БУ) в поле GF(L). Величины, на которые происходит умножение и деление в соответствукяцих БУ и БД, однозначно определяются видом сопровожда ющей матрицы т. При К 1 (фиг.1) величина, на которую происходит умножение в i-M БУ, i 1,N, равна соответствующему коэффициенту а; образующего многочлена Ф(х), величина, на которую происходит деление в блоке деления (БД), равна HQ, где а„ - свободный член Ф(х). БС, БУ и БД представляют собой комбинационные схемы, которые строятся на основе соответствующих им таблиц истинности, которые, в свою очередь, однозначно ой- ределяются правилами сложения, УМНОЖЕНИЯ и деления в поле GF(L), а также соответствием между элементамио поля и содержимым регистров генератор

ра. При L 2 , где Р О - целое указанные блоки легко реализуются на

Моделируем (L - М) тактов работы генератора, соответствующего Ф(5с) с начальным состоянием Q(0) Q,(0)... Q,(0)... QM(OII a... a.. a, где a e GF(L), i 1,N.

Определяем состояние Q(L - M) Q,a - M)... Qi(L - M)..-. Qf,(L - M) b... b; ... b, в Ko- нительно введено N-K вторых БС и эле- 10 торое должен перейти генератор из мент И, а. также новые связи. Каждый состояния а, о. а .., а GF(L). из К первых БС в самом сложном слу- Строим счетчик в соответствии с

сумматорах по модулю два. В более слож1:ьгх случаях возможна их реализация на основе ПЗУ. В последнем случае карта загрузки ПЗУ опять же однознач- g но определяется правилами вьшолнения соответствующих операций.

Для построения счетчика по произвольному модулю М в устройство допол

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей счетчика. Счетчик содержит N регистров 1, где N - степень образующего многочлена, К групп 2 блоков 3 умножения, К бло.ков 4 деления, К блоков 5 сложения, где , и элемент И 6. Введение п блоков 9 сложения, где , и образование новых функциональных связей обеспечивают счетчику возможность счета по любому модулю, не пре вышающему L , и увеличивают его надежность. 4 ил. о

чаё, когда все коэффициенты а;, отличны от нуля, имеет N+1 групп входов, причем в каждой группе R-входов. Часть входов последней группы входов первых и вторых БС (вторые БС всегда имеют две группы входов) подключается к выходу элемента И.

Z - сигнал, принимающий.единичное значение.

20

если генератор находится в состоянии

г -1

а,... а;... , где а - элемент

GF(L), которому соответствует код

Оставшиеся N групп входов первых блоков сложения через соответствующие БУ подключаются к выходам соответствующих регистров. Каждый из блоков умножения и сложения имеет R-входов

и R-выходов. Если соответствующий ко- 25 все единицы, С GF(L) находятся эффициент а; образующего многочлена из равенств м равен 1, то i-й БУ осуществляет умно- Ь С; + У а-,а-, жение на 1, что эквивалентно простой где а:; - элементы т. передаче сигналов с входов на выходы Таким образом, необходимый модуль БУ без изменения. Аналогично, если ЗО пересчета обеспечивается за счет про- а 1, то соответствующий БД также пуска генератором некоторых из своих осуществляет простую передачу сигна- состояний.

лов со своих входов на выходы без из- На фиг.2 показан пример конкретной менения.реализации счетчика для случая М -

Для того, чтобы на выходе элемента 3g 23, L 5, Ф(х) Зх + х + 4 И мог появляться сигнал лог. 1

один из элементов поля GF(L) должен

представляться в виде комбинации все

единицы. Конкретный вид соответствия

между элементами поля GF(L) и содер- 40 фиг.З показан один из возможных важимым регистров никак не влияет на риантов соответствия элементов GF(5)

примитивный над t5F(5) , К 1.

Основу счетчика составляет генератор пятиричной псевдослучайной после-

VN

довательности длины L - 1 24. На

структуру и характер- функционирования устройства. При L 2 комбинация все единицы автоматически соответствует одному из элементов поля GF(2P).

Апгоритм построения синхронного счетчика по заданному модулю М имеет следующий вид.

На основе неравенства L %; М выбирается многочлен Ф(х) степени N, примитивный над GF(L).

Если М L 1, то переходим к ша45 последовательности генератора (который равен числу состояний регистров генератора), -в устройстве должна быт обеспечена возможность пропуска одно го состояния регистров, а именно сос

50 тояния, которое следует сразу за сос тоянием 4,4. Моделировани L - М 2 тактов работы генератора позволяет определить состояние, кото рое должно быть пропущено - 1 4J, и

ГУ b , в противном, случае синтез 55 состояние, в которое должен перейти

генератор из состояния 4 4j - Сз О. Отсюда можно найти

Счетчика сводится к построению по известным правилам генератора L-ричной последовательности длиной L или L - 1.

слагаемые С, и С, которые необходи мо подать на соответствующие группы

уравнением

Q(t + 1) Q(t)-T + 7,-С, где С, с,... Cj... CM,

С - L-ричное число, поступающее на соответствзтощую группу входов i-ro БС, когда сигнал Z 1;

Z - сигнал, принимающий.единичное значение.

если генератор находится в состоянии

г -1

а,... а;... , где а - элемент

GF(L), которому соответствует код

23, L 5, Ф(х) Зх + х + 4 примитивный над t5F(5) , К 1.

Основу счетчика составляет генератор пятиричной псевдослучайной после-

VN

довательности длины L - 1 24. На

и состо ний регистров генератора и

- - ,

а, а.2 4. как требуемый модуль пересчета на единицу меньше периода

45 последовательности генератора (который равен числу состояний регистров генератора), -в устройстве должна быть обеспечена возможность пропуска одного состояния регистров, а именно сос50 тояния, которое следует сразу за сос- тоянием 4,4. Моделирование L - М 2 тактов работы генератора позволяет определить состояние, которое должно быть пропущено - 1 4J, и

слагаемые С, и С, которые необходимо подать на соответствующие группы

вхо,;;,ов БС, чтобы при z 1 (z 1 , когда регистры 2, и 2j находятся в состоянии 4 4) регистры устройства из состояния L 4 сразу перешли в состояние L3 1J, пропустив состояние l 4. С, 2. (. 2, Для того, чтобы на соответствующие входы БС при z I бьш подан код 2- 101

(фиГоЗ), необходимо первый и третий. 10 ния, где , элемент И, выход

Бхо,г,ы соответствующих входов подключить к выходу элемента И, на выходе которого Формируется сигнал z, а остальные, соответствуюпгне О в представлении числа 2, т.е. вторые, под- 15 ветствуняцих групп подключены к выхоключить к-шине лог, О (фиг.2). При

Ь 2 или реализации БС на основе ПЗУ при L - 2 подключать к шине лог а О входы, соответствукяцие О

в представлении чисел. С, нет необхо- 20 Р егистров, тактовые-и установочные

диютстио На фиг.1 показаны только связи некоторых входов соответствую- пгих групп входов БС с выходами элемента И„

Один из блоков 3( умножения, осуществляющий умножение на а, 1, и блок деленияj осуществляющий деление на -4 1 (фиг.2)5 показаны пунктитак как осуществляют простую пе- зо входами первых групп входов вторых

радачу сигналов со своих входов на выходы без изменения.

блоков сложения, вторые группы входов которых соединены с выходами соответствующих предыдущих регистров, выходы вторых блоков сложения соединены с информационными входами соответ-

Уравнения раооты счетчика по мо- ду.гло 23 (фиге2) имеют вид ...

fQ,(t-:-1) Q,(t) +. ) + z-2 (mod 3); , ствующих последующих (N-K) регистров, Q,(t+1) CQ,(t) + z-2 (mpd5).

где Q;(t) и Q|-(t+1) - содержимое

входы элемента И подключены к BbUCtjAaM регистров.

Л

1-4-5-WLJ

i-ro регистра в моменты времени t и t+1 соответственно, i 1,2. Формула изобретения

Счетчик, содержавши N регистров, где N - степень образующего многочлена, К групп блоков умножения, К бло- ков деления, К первых блоков сложекоторого соединен с последней группой входов К первых блоков сложения, оставшиеся группы входов которых через соответствующие блоки умножения соотдам соответствующих регистров, выходы К первых блоков сложения через соот- ветствукщие блоки деления соединены с информацибнными входаьр первых К

входы регистров соединены, соответственно, с тактовым и установочным входами счетчика, отличающий- с я тем, что, с целью расширения Функцион альных возможностей и увеличения надежности, он дополнительно содержит п вторых блоков сложения, где О i п (N-K), причем выход .элемента И соединен с соответствующими

блоков сложения, вторые группы входов которых соединены с выходами соответствующих предыдущих регистров, выходы вторых блоков сложения соединены с информационными входами соответ-

ствующих последующих (N-K) регистров,

входы элемента И подключены к BbUCtjAaM регистров.

Фиг. 4