Пороговый элемент Советский патент 1990 года по МПК H03K5/24 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации. .

Известен пороговый элемент по заявке № 3729142/24-21, содержащий выходной блок, сканирующий мультиплексор, счетным входом соединенный с генератором тактовых импульсов, информационными входами - с шинами единичного положительного веса, а выходом - со счетным входом счетного блока, сканирующий мультиплексор содержит р-канальный преобразователь параллельного кода в последовательный, (р-1) реверсивный накопитель, группу (р-1) элементов И элемент ИЛИ и триггер, при этом р-й выход р-каналь- ного преобразователя параллельного кода в последовательный соединен с р-м входом элемента ИЛИ, каждый i-й выход р-каналь- ного преобразователя параллельного кода в

поспедоаэтельный (, 2р-1) соединен

с суммирующим входом 1-го реверсивного накопителя, первый выход которого соединен с первым входом 1-го элемента И, выходом соединенного с вычитающим входом 1-го реверсивного накопителя и с 1-м входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом сканирующего мультиплексора,

Данный пороговый элемент позволяет реализовать пороговые функции единичными весами входных переменных. Его недостатком является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности и функциональным возможностям к заявляемому является пороговое устройство по заявке № 3753115/24, содержащее выходной блок, выход которого является первой выходной шиной устройства, генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с тактовым входом сканирующего мультиплексора, информационные входы которого являются входными информационными шинами устройства, а выход останова подключен ко входу триггера, i-м выходов - с первым входом 1-го формирования счетных импульсов, ( 1)-м выходом - с вторым входом 1-го формирователя счетных импульсов, первый и второй выходы первого формирователя счетных импульсов соединены с первыми входами, соответственно первого л второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены, соответственно, к суммирующему и вычитающему входам выходного блока, первый и второй выходы 1-го формирователя счетных импульсов , ..., р/ соединены с первыми входами соответственно (21-1)-го и 21-го элементов ИЛИ, подключенных выходами соответственно к суммирующему м к вычитающему счетным входам (i-1)-ro накопителя, третий и второй выходы которого соединены с первыми входами, соответственно (2(-3)-го и {2l-2)-ro элементов И, второй и третий входы которых подключены соответственно, к выходам генератора тактовых импульсов и триггера, дополнительные т-е входы - к первым выходам накопителей от первого до (1-2)-го, причем число дополнительных входов у каждых (21-3)-го и (21-2)-го элементов И равно (1-2), а выходы - ко вторым входам соответственно (2Ы)-го и 21-го элементов ИЛИ и к i-м входам соответственно второго и первого элементов ИЛИ, второй выход (p+j-1) накопителя соединен с первым входом (p+j-1}-ro элемента И, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам генератора тактовых импульсов и триггера, дополнительные т-е входы - к первым выходам накопителей от первого до (p+J-2)-ro. причем число дополнительных

входов каждого (p+j-1 )-го элемента И равно m p+j-2, а выход - к вычитающему входу (p+j-1)-ro накопителя и к (р+)-м входам элементов ИЛИ, выходы накопителей соединены со входами двух элементов И, соединенных выходами со входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом конца работы устройства.

Данный пороговый элемент позволяет

0 реализовать пороговые функции с единичными весами входов, как положительными, так и отрицательными. Его недостатком является низкое быстродействие, в особенности при реализации пороговых функций с

5 единичными положительными весами.

В соответствии с этим целью изобретения является повышение быстродействия порогового элемента.

Указанная цель достигается тем, что в

0 пороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с тактовым входом 2р-канального сканирующего мультиплексора, информационные входы которого соединены с входными

5 информационными шинами, 1-й выход , 2р/ - с первым входом 1-го формирователя счетных импульсов, (р+1)-й выход - с вторым входом 1-го формирователя счетных импульсов, р накопителей и элемент

0 ИЛИ, выход которого является выходом конца работы устройства, введены сумматор р двоичных кодов, блок формирования порога и второй элемент ИЛИ, причем формирователи счетных импульсов выполнены

5 в виде полусумматоров, выходы суммы и переноса которых соединены с первым и вторым счетными входами соответствующего накопителя, информационные выходы накопителей соединены с входами суммато0 ра р двоичных кодов, соединенного информационными выходами со входами блока формирования порога, выход которого соединен со входом второго элемента ИЛИ. соединенного входами с дополнительными

5 выходами сумматора р двоичных кодов, а при пороге А п/р( также с дополнительными выходами накопителей, а выходом - с информационным выходом порогового элемента и первым входом первого элемента

0 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом останова 2р-канального сканирующего мультиплексора.

Все признаки, указанные в отличительной части формулы изобретения, являются

5 новыми и существенными, поскольку в известных технических решениях отсутствуют признаки, отличающие заявленное техническое решение.

Введение сумматора р двоичных кодов и блока формирования порога позволяет

5 15840986

осуществлять формирование результатаОн может быть выполнен в виде распребез пересчета содержимого счетчиков нако-делителя импульсов на п/2р разрядов, выпителей от второго до р-го в первый накопи-ходы которого соединены с первыми

тель, что обеспечивает повышениевходами 2р групп элементов И, вторые вхобыстродействия. Дополнительное повыше-5 ды которых в каждой группе являются вхоние быстродействия обеспечивается вве-дами устройства соответствующей группы

денными связями с выходов сумматора р/входами соответствующего канала мультидвоичных кодов и накопителей на входыплексора/, а выходы соединены со входами

второго элемента ИЛИ. что позволяет окан-элемента ИЛИ, выход которого является вычивать цикл работы при накоплении в лю-10 ходом соответствующего канала сканируюбом из накопителей А импульсов ищего мультиплексора, тактовый вход

упростить реализацию сумматора р двоич-распределителя импульсов является тактоных кодов, и накопителей.вым входом сканирующего мультиплексора,

Цикл работы предлагаемого пороговогоа выход последнего разряда распределитеэлемента не превышает п/2р тактов, где п15 ля импульсов является выходом останова

- число входов устройства, в то время как всканирующего мультиплексора,

устройстве-прототипе цикл работы достига-Многоканальный сканирующий мультиет п/2р +{р-1)п/2р тактов.плексор может быть также выполнен в виде

Сущность заявленного технического2р регистров сдвига, соединенных инфоррешения поясняется чертежом, на котором20 мационными входами с информационными

изображена структурная схема предлагав-входами сканирующего мультиплексора,

мого порогового логического элемента.тактовыми входами - с его тактовым входом,

Пороговый элемент содержит генера-а выходами переноса - с выходами каналов

тор тактовых импульсов 1, 2р-канальныймультиплексора, инверсные выходы каждосканирующий мультиплексор 2, полусумма-25 го регистра сдвига соединены с входами

торы 3.1-З.р, накопители 4,1-4.р, сумматорэлемента И, а выходы последних-с входами

р двоичных кодов 5, блок формирования по-элемента И, выход которого является выхорога б, элементы ИЛИ 7, 8, входные инфор-дом (конца работы) останова сканирующего

мациоиные Шины 9, информационныймультиплексора, входы разрешения записи

выход 10, выход конца работы 11.30 регистров сдвига соединены с входом запи2р-кэнальный сканирующий мульти-си сканирующего мультиплексора.

плексор 2 соединен информационными вхо-Блок формирования порога 6 реализует

дами е входными информационнымипороговую функциюс весами входов 2 и ,

шинами 9. тактовым входом - с выходомпорогом А1 А, где А - порог реализуемой

генератора тактовых импульсов 1,1-м выхо-;35 устройством пороговой равновесной функдом /И1, 2р/ - с первым входом 1-гоции. Пусть двоичное представление порога

полусумматора 3.1, ( выходом - с вто-А1 равно рым входом h ro полусумматора 3.1, выход

суммы которого соединен со счетным вхо-, я, , f

дом первого разряда накопителя 4.1, а вы-40 А 2. 2 v ,

ход переноса - со счетным входом второго

разряда накопителя 4.J, информационные/ п 1 выходы которого соединены с группой вхо-Пусть 4ч-ац -... -а - i-0,a «е - 1 дов сумматора р двоичных кодов 5, соеди-входы блока, начиная с е-го и до j-ro. такие, ненного информационными выходами со45 что ot -Gt + 1 ... 1 , a at -f i 0, входами блока формирования порога 6, вы-соединены с входами элемента И. выход которого соединен со входом элемента ОД которого, а также входы блока, на- ИЛИ 7. входы которого соединены с допол-чиная с (j-M)-ro и до i-го, такие, что нительными выходами сумматора р двоич- Ч -f i Щ +2 ... , а a) + . соеди- ных кодов 5, а гтри А п/р{ также с50 нены с входами элемента ИЛИ. выход дополнительными выходами накопителей4.которого, а также входи блока, начи- а выходом с информационным выходомная с (1 + 1)-го и до 1-го, такие, что, устройства 10 и первым входом элементаa} + )+2...ai 1, а 01 + 1 0, со- ИЛИ 8, второй вход которого соединен сединены со входами элемента И, выход ко- выходом останова 2р-канального сканирую-55 торого, а также входы блока, начиная с щего мультиплексора 2, а выход - с выходом(1-И}-го и кончая входом с номером t такие. конца работы устройства. что -... «t 0, eat -м 1.

Многоканальный сканирующий мульти-соединены с входами элемента ИЛИ, и так

плекеор 2- может быть выполнен как в уст-далее до объединения всех входов блока ройстве-прототипе.

формирования порога 6. Если , последним является элемент И, если , последним является элемент ИЛИ. В частном случае при блок формирования порога выполняется в виде элемента ИЛИ, соединенного с входами блоки от (р+1)-го до u-ro. В частном случае при а а.2 -... &р - i 0, а + i...cnj 1, блок формирования порога выполняется в виде элемента И, соединенного входами с входами блока от р-го до u-го. При блок формирования порога б выполняется в виде линии связи с его u-ro входа на выход.

Сумматор р двоичных ходов может быть выполнен в виде log2p групп последовательно соединенных сумматоров двоичных чисел, разрядностью не более 1од2(А +1), Входы сумматоров первой группы соединены с выходами пар накопителей 4, входы сумматоров 1-й группы /1 2 1од2р / соединены с соответствующими выходами двух сумматоров предыдущих групп с весами

ш А , выходы сумматора последней группы с весами (a S А1 являются информационными выходами сумматора р двоичных кодов 5, а выходы сумматоров всех групп с

весами являются его дополнительными выходами.

Кроме того сумматор р двоичных кодов 5 может иметь любую из известных схемных реализаций, например, как устройство по а.с. 920707, причем его выходы с весами

ш А1, являются информационными выходами, а остальные -дополнительными. Каждый накопитель 4.1 представляет собой суммирующий счетчик, на FoQ2{A+2)r разрядов, выходы которого соединены со входами блока формирования порога Aj A+qi, где q(- - код, записываемый в счетчик в исходном состоянии, при A . При , каждый накопитель 4J выполняется в виде суммирующего счетчика на og2Qrt/p +1)r разрядов. Выходы счетчика

с «есами о) А |- , - являются информационными выходами накопителя.

Счетчик может иметь любую из известных схемных реализаций. Отличием используемого счетчика является наличие второго счетного входа, подключаемого к счетному входу второго разряда параллельно переносу их первого разряда. Такой счетчик может быть выполнен, например, на Tt триггерах, соединенных последовательно, причем выход переноса каждого триггера соединен с входом переноса /счетным входом/ следующего триггера /см, стр. 170 рис, 5.6 указанной книги/, выход переноса первого

триггера /разряда/ соединен с входом переноса /счетным входом/второго триггера /разряда/ через элемент ИЛИ, второй вход которого является вторым .счетным входом

счетчика и накопителя.

Блок формирования порога выполняется в порядке, описанном выше, а его выход является дополнительным выходом накопителя,

0 Функционирование предлагаемого порогового элемента происходит следующим образом.

В исходном состоянии 2р-канальный сканирующий мультиплексор 2 и накопите5 ли 4,1-4.р сброшены. При этом а счетчики, накопителей 4.) записаны КОДУ чисел qi/0Ј (A-H, п/р)/. При выполнении 2р- канального сканирующего мультиплексора на регистрах сдвига входной код с входных

0 шин 9 записан в регистры сдвига путем подачи разрешающего сигнала на вход разрешения записи сканирующего мультиплексора 1, Блок формирования порога реализует пороговую функцию с поро5

0

гом 2,qi,

i i

При поступлении тактовых импульсов с выхода генератора 1 на тактовый вход 2р-ка- нального сканирующего мультиплексора 2, последний преобразует параллельный код, подаваемый с входных информационных шин 8.1 на информационные входы его 1-го и

д (Р+О-ГО каналов /групп входов/, в последовательность импульсов нз выходах 1-го и (Р+О-ГО каналов, число которых равно числу единичных сигналов на их входах.

Импульсы с выходов 1-го и (р-И)-го канаQ лов сканирующего мультиплексора 2 поступают на входы полусумматора 3.1. Если импульс поступает на один его вход, это вызывает импульс на его выходе суммы, соединенном со счетным входом первого разс РЗДЭ счетчика накопителя 4.1 к содержимому которого при этом добавляется единица. Если импульсы поступают на оба входа полусумматора 3.(, это вызывает импульс нз его е выходе переноса, соединенном со счетным

0 входом второго разряда счетчика накопителя 4.1, к содержимому которого при этом добавляется двойка.

D

При У Х(А работа продолжается в i 1

5 описанном выше порядке до опроса всех эходн ых информационных шин 9, для чего потребуется п/2р тактов, где п - число входов порогового элемента. При этом по окончании работы 2р-канального сканирующего

мультиплексора 2 он самоблокируется и далее импульсов на выходах информационных не формирует, а -на его выходе останова появляется импульс /единичный сигнал/, который поступает через элемент ИЛИ 8 на выход 11 конца работы порогового элемента. Результат снимается с информационного выхода 10 элемента ИЛИ 7, на котором при этом будет нулевой сигнал, поскольку сумма кодов на выходах информационных

накопителей 4 равн а У xi + У q; A, что 1 1

вызывает на выходе блока формирования порога б и выходе элемента ИЛИ 7 нулевой сигнал.

ь

При 2, xi А, но числе единичных сигi 1

налов-на входах каждой пары каналов мультиплексора 2 i и (Р-И) меньше А, работа устройства продолжается в описанном порядке до тех пор, пока на выходах накопителей 4, соединенных с входами сумматора р двоичных кодов 5 не появятся коды, сумма которых А, при этом на выходах сумматора р двоичных кодов 5 формируется двоичный код числа 2, (QI+NI) А , где N(- число

i i

импульсов, сформированных на выходах I- го и (p+i)-ro каналов сканирующего мультиплексора 2 за время его работы, который поступит на входы блока 6 формирования порога и вызовет единичный сигнал на его выходе. Единичный сигнал с выхода блока б поступает через элемент ИЛИ 7 на информационный выход 10 порогового элемента, а также через элемент ИЛИ 8 на выход конца работы 11.

При 2, xi А и числе единичных сигна) 1

лов на входах хотя бы одной пары каналов мультиплексора 2 I и (p+i) большей или равной А, работа устройства происходит либо как в предыдущем случае, либо до поступления на входы хотя бы одного из полусумматоров не менее А импульсов /А или А+1/. При этом на дополнительном выходе соответствующего накопителя 4.1 появляется единичный сигнал /поскольку в его счетчике оказывается записан код числа qi+Ni А. где порог реализуемой блоком формирования порога данного накопителя пороговой функции/, который поступает через элемент ИЛИ 7 на выход информационный 10 порогового элемента, а через элемент ИЛИ 8 на выход 11 конца работы.

Таким образом при 2, x,A на выходе

i -- 1

порогового элемента формируется нулевом логический сигнал, а при jT xi А - единичi i

ный,

Результат работы считывается с информационного выхода 10 при появлении единичногосигнала на выходе конца работы 11, в общем случае в течение длительности тактового импульса и последующей паузы /полагая, что импульсы на выходах мультиплексора 2 синхронизированы с тактовыми/.

Для возобновления цикла работы порогового элемента все блоки необходимо сбросить в исходное состояние.

Таким образом цикл работы предложенного порогового элемента не превышает п/2р, что существенно меньше, чем в уст- poйcfвe-пpoтoтипe. Следовательно предложенный пороговый элемент имеет существенно большее быстродействие

Предложенный пороговый элемент позволяет реализовать и пороговые Функции с единичными положительными и отрицательными весами входов. При этом входные информационные шины отрицательного веса соединяются с информационными входами 2р-канал ьного сканирующего мультиплексора2 через инверторы, а в счетчики накопителей 4.i записываются в исходном состоянии коды qi, причем значение А1

для блока формирования порога 6 выбирается равным A+W+ 2, Q . где N число

i 1

входных информационных шин отрицатель- ного веса. В каждом из накопителей 4 i значение А для блока формирования порога выбирается равным A+q, N, где N; - число входных информационных шин отрицательного веса на входах соответствующего канала мультиплексора 2 i и(р4i)

Формула изобретения Пороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с тактовым входом 2Р-каняльного сканирующего мультиплексора, информационные входы которого соединены с входными информационными шинами i-n выход , 2р с первым входом i-ro Формирователя счетных импульсов (р-Н)-й выход - с вторым входом 1-го формирователя счетных импульсов, р накопителей и элемент ИЛИ. выход которого является выходом окончания работы устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены сумматор р двоичных кодовблок формирования порога и второй элемент ИЛИ, причем формирователи счетных импульсов выполнен в виде полусумматоров, выходы суммы и переноса которых соединены с первым и вторым счетными входами соответствующего накопителя, информационные выходы накопителей соединены с входами сумматора р двоичных чисел кодов, соединенного информационными выходами со входами блока формирования порога, выход которого соединен со входом

0

второго элемента ИЛИ, соединенного входами с дополнительными выходами сумматора р двоичных кодов, а при пороге А п/р также с дополнительными выходами накопителей, а выходом - с информационным выходом порогового элемента и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом останова 2р-канального сканирующего мультиплексора.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации. Целью изобретения является повышение быстродействия. Пороговый элемент содержит генератор 1 тактовых импульсов, 2P-канальный сканирующий мультиплексор 2, полусумматоры 3.1 - 3.P, накопители 4.1 - 4.P, сумматор 5 P-двоичных кодов, блок 6 формирования порога, элементы ИЛИ 7 и 8, входные информационные шины 9, информационный выход 10, выход 11 конца работы. Результаты работы считываются с информационного выхода 10 при появлении единичного сигнала на выходе 11. Для возобновления цикла работы порогового элемента все блоки переключают в исходное состояние. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.