Программируемая ассоциативная логическая матрица Советский патент 1990 года по МПК G11C15/00 H03K19/20 

Изобретение относится к области элeктpoннo-вычиcлитeJrьнoй и- коммутационной техники и может быть использовано в качестве млтричного коммутатора или логического устройства с ассоциативными принципами вычислений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения ассоциативных принципов обработки информации.

В программируемую матрицу дополнительно вводят га инверт(5р(в, выходы которых образуют дополнительные шины несовпадения, и соответствующего числа программируемых ключей ввода-вывода. Благодаря использованию дополнительных ших несовпадения реализуется возможность дополнительной настройки на коммутацию программируемых ключей считывания в матрице, что позволяет реализовывать функции как в прямом, так и в инверсном виде с параллельной выборкой ячеек матрицы по содержимому без учета их расположения в схеме, определяющей конкретную функцию, а также позволяет

ел

со |

со оо

4

уменьшить число внешних выводов, при- xoflHinjixcH на одну функцию.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства при реализации трех логических функций от четырех переменных вида:

.

X.XjVX.

x, x,.X3VFi.

3-

iv

В качестве программируемых, ключей при этом могут быть использованы МДП-транзисторы.. .

I , .

Программируемая ассоциативная логическая матрица содержит программируемую ассоциативную матрицу 1 и программируемый коммутатор 2 .связи. , Матрица 1 состоит из m п однотипньгх ячеек, где m - число строк матрицы, п - число .столбцов, каждая из кото-, рьк содержит программируемьй ключ 3 опроса, вход которого соединен, с общей шиной 4, и программируемый ключ 5 считывания, вход которого соединен с шиной 6 питакия. Каждые п ячеек по строке объединяются двумя, горизонтальными шинами 7 и. 8 у .одна из которых, являясь шиной 7 совпадения, соединена с второй шиной 8 несовпадения через дополнительный инвертор 9 и с шиной 6 питания через нагрузочный резистор 10. Кал1этые .т ячее.к объединяются по столбцам, двумя информационными шинами 11 и 12, одна из ко- . торых (шина, 11) соединена с второй (шиной 12) через инвертор 1.3, другие концы информационных шин соединены через соответствующие резисторы 14 с. общей шиной 4 и с входами программируемых ключей 15 и 16 ввода:-выво-- да соответственно. Выходы программируемых ключей 15 и 16 подключаются к выводам 17 матрицы 1, .

Программируемьп коммутатор 2 связ соединяет любой из п выводов 17с любым из г внешних выводов 18 устройства через/программируемый ключ 19, причем г : п.

Настроечные .входы программируемых ключей 3 опроса и ключей 5 считывани в соответствии с программируемой функцией настраиваются на соединение с одной из информационных шин 11 и 12 J с шиной 7 совпадения или несовпадения 8 соответственно, либо не сое

0

5

0

5

0

35

.

40

45

50

диняются с ними вовсе. Выходы п программируемых ключей 3 опроса объединяются соответствующей шиной 7 сов. падения по И, а шиной 8 несовпадения по.И-НЕ. Выходы m программируемых ключей 5 считывания объединяются информационной шиной 11 по ИЛИ,.а инIформационной шиной 12 по 1ШИ-НЕ. Настроечные входы програмируемых ключей 15, 16 и 19 в соответствии с программируемой функцией настраиваются на соединение либо несоединение с шиной 6 питания.

Программирование ключей возможно выполнять как во время изготовления схемы путем масочного программирова ния, так и после ее выпуска путем

,пережигания плавких перемычек, включенных последовательно с затвором МДП-транзистора - ключа, либо путем установки МДП-транзисторов с плавающими затворами, позволяющих реализовывать ультрафиолетовое или электрическое стирание.

;. Матрица работает следуюш м обраi ЗОМ.

,В соответствии с реализуемыми функциями осуществляется программирование матрицы 1 и коммутатора 2 связи путем настройки установочных входов ключей опроса 3, считывания 5, ввода-вывода 15 и 16. и ключей 19 на соединение либо несоединение с соответствующими шинами.

I ,-. : : .

, Программируемые ключи 3 опроса, например строки j (j 1, 2, ..., m) матрицы 1 программируются на реализацию некоторого терма С , причем если переменная х входит в терм ( в прямом виде, то установочный вход ключа 3 опроса, например, ячейки jk (k 1,2,..., n) -программируется на соединение с информационной шиной 12 столбца k матрицы 1, если переменная X входит в терм в инверсном виде., то установочный: вход программируемого ключа 3 опроса программируется на соединение с информационной шиной 11 столбца k, ус- .тановочный вход ключа 3 опроса не соединяется ни с одной из информационных шин 12 и 11 столбца k, если переменная х не входит в данный терм С .

Программируемые ключи 5 считывания , -например , столбца Z программируются на формирование некоторой

функции F на информационной шине 11 либо .функции F па информационной шине 12, причем, если рассматриваемый терм входит в данную функцию F (F) в прямом виде, то ключ 5 считывания ячейки j. программируется на соединение установочного входа с j шиной 7 совпаденияJ, если терм t входит в функцию F (F) в инверсном виде, то ключ 5 считывания ячейки JZ программируется на соединение установочного входа с j-й шиной 8 несовпадения, установочный вход ключа

5считывания не соединяется ни с одной из шин 7, 8 в строке матрицы 1, если терм не входит ни в одну из функций F (F).

Схема матрицы 1, реализуется на основе БИС, характеризуется числом входных переменных и числом выходных функций. Так как матрица 1 является однородной,то любые столбцы этой матрицы в зависимости от реализуемой схемы могут быть связаны с внешними выводами через программируемые ключи 15 (16) и 19. i Ключ 15 ввода-вывода, например, столбца k программируется на соединение установочного входа с шиной

6питания, если столбец k должен быт внешним входом в матрицу либо внешним выходом, реализуемой в столб це функции (F). Ключ 16 ввода -вывода столбца .k программируется на соединение установочного входа с шиной 6 питания, если столбец k должен быть инверсным внешним выходом, реализуемой в столбце функции (F). Ключ 19 коммутатора 2 связи программируется на; соединение входа с шиной 6 питания, если вывод 17 матрицы 1 соответствующего столбца k должен быть соединен с внешним выводом 18 устройства. :: Столбцы, которые реализуют внутренние функции (их может быть в схеме значительно больше, чем внешних функций), не требуют внешних выводов 18, поэтому соответствующие ключи 15 (.16) и 19 не программируются на соединение их входов с шиной 6 питания.

Для реализации приведенных трех функций от четьфех переменных в из,вестнрм устройстве потребовалась бы матрица 1 с одиннадцатью строками. Благодаря наличию дополнительной шины несовпадения, соединенной указан0

5

0

5

ным способом, ту же систему функций можно р еализовать на пяти строках.

Ввиду того, что две функции (F, , Fj,) из трех являются внутренними функциями, то пятый и шестой столбцы матрицы 1 не подсоединяются к внешним выводам через ключи 15 (16) и 19.

Это означает, что в предлагаемой

.матрице 1, заданной с теми же параметрами, что и известная матрица,--но обладающей дополнительными функцио- нальньми возможностями, могут быть реализованы бо.лее сложные логические функции с большим количеством конъюн- ктивньгх термов и меньшим количеством внешних выводов, что увеличивает эффективность используемой площади кристалла БИС устройства и расширяет его функциональные возможности.

Фор мул а изобретения

1. Программируемая ассоциативная логическая матрица, содержащая программируемую матрицу из m п ячеек, где m - число строк, п - число столбцов, каящая из которых содержит программируемый ключ опроса, соединенный с общей шиной, и программируемый ключ считывания, вход которого соединен с шиной питания, п элементов НЕ, m шин совпадения и 2п информационных шин, i-я информационная шина (i 1, 3, 5, ..., 2п-1) соединена через соответствующий i-й резистор t общей шиной и непосредственно с входом i-ro инвертора, выход которого соединен с (1+1)-й информационной шиной, которая через соответствующий (1+1)-й.резистор соединена с общей щиной, настроечный вход kj-ro программируемого ключа опроса соединен с выбранной в соответствии с программируемой функцией i-й или ()-й информационной шиной, выходы п про- .граммируемых ключей опроса j-й строки матрицы (j 1, ..., m) объединены Q соответствующей j-й шиной совпадений, которая через соответствующий нагру зочный резистор подключена к шине питания, настроечный вход kj-ro программируемого ключа считывания соединен с выбранной в соответствии с программируемой j-й шиной совпадения, выходы ш программируемых ключей с 1итывания k-ro столбца матрицы (k 1, 2, ..., п) объединены

0

5

0

5

5

i-й информационной шиной, о т л и - чающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в матрицу введены га дополнительных инверторов, входы которых подключены к соответствующим m шинам совпадения , а выходы - к соответствующим т дополнительным пшнам несовпадения, настроечньй вход kj-ro программируемого ключа считывания соединен с выбранной в соответствии с программируемой функцией j-й шиной несовпадения, i-я и (1+1)-я информационные шины k-ro столбца соединены соответственно с k-M выводок матрицы через соответствующие дополнительно введенные программируемые ключи ввода-вы

вода, установочные входы которых в зависимости от реализуемых функций в матрице соответственно подключены к щине питания.

2. Матрица по п. 1, отлича- ю щ а-я с я тем, что, с целью уменьшения числа внешних выводов матрицы, в нее дополнительно введен программируемый коммутатор связи, содержащий программируемые ключи, включенные между соответствующими выводами матрицы и внешними шинами матрицы, причем настроечные входы указанных ключей в зависимости от реализуемых в ,матрице функций соответственно под- ;ключены или неподключены к шине пи- :тания.

Изобретение относится к электронно-вычислительной и коммутационной технике и может быть использовано в качестве матричного коммутатора и логического перепрограммируемого устройства с ассоциативными принципами вычислений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения ассоциативных принципов обработки информации - достигается путем введения в программируемую матрицу дополнительных инверторов, выходы которых образуют дополнительные шины несовпадения, и соответствующего числа программируемых ключей ввода-вывода. При этом реализуется возможность дополнительной настройки на коммутацию программируемых ключей считывания в матрице, что позволяет использовать вычисляемые функции как в прямом, так и в инверсном виде с параллельной выборкой ячеек матрицы по содержимому без учета их расположения в схеме, определяющей конкретную функцию, а также уменьшить размер матрицы и число внешних выводов, приходящихся на одну функцию. Программируемая ассоциативная логическая матрица содержит также программируемые ключи опроса, резисторы, программируемый коммутатор связи и ключи. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.