Ячейка однородной структуры Советский патент 1992 года по МПК G06F7/00 

Фиг. 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения однородных плоскостных структур, реализующих произвольные нормальные формулы (в том числе любые скобочные) из h букв , заданные в базисе И, ИЛИ и НЕ при условии равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации

Известна ячейка однородной структуры, содержащая два информационны входа, два настроечных входа, мультиплексор, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, ма жоритар- ный элемент и два выхода, которая позволяет реализовать произвольные логические функции.

Однако эта ячейка не позволяет реализовать полный набор настраиваемых функциональных и коммутационных схем.

Наиболее близким к предлагаемой по технической сущности является устройство, выполненное в виде ячейки однородной структуры, содержащее два информационных входа, два настроечных входа, мажоритарный элемент, два элемента И, элемент ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ и два информационных выхода, причем первый информационный вход ячейки соединен с первым входом мажоритарного элемента, второй информационный вход ячейки соединен с вторым входом мажоритарного элемента и первым входом первого элемента И, первый настроечный вход ячейки соединен с третьим входом мажоритарного элемента, второй настроечный вход ячейки соединен с вторыми входами первого и второго элементов И И элемента ЗАПРЕТ, первый вход элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом мажоритарного элемента, первый вход второго элемента И соединен с первым информационным входом ячейки, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с вторым и первым входами пер- РОГО и второго элементов ИЛИ соответственно, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым информационным выходом ячейки, вьйсод первого элемента ИЛИ соединен с вторым информационным выходом ячейки.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, в частности реализация неполного набора настраиваемых функциональных и коммутационных схем.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей ячейки однородной структуры за счет реализации полного

набора настраиваемых функциональных и коммутационных схем

Поставленная цель достигается тем, что в ячейку однородной структуры, содержащую мажоритарный элемент, два элемента И, два элемента ИЛИ и первый элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первым и вторым входами мажоритарного элемента,

0 третий вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первыми входами первого и второго элементов И и инверсным входом первого элемента ЗА5 ПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого

0 элемента И, второй вход которого соединен с вторым информационным входом ячейки, первый информационный вход которой соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом

5 второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом ячейки, второй выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, введены третий и четвертый элементы И,0 элемент НЕ и второй элемент

0 ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с первым настроечным

5 входом ячейки и входом элемента НЕ, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, четвертые входы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого элементов И, инверс0 ным входом второго элемента ЗАПРЕТ и третьим настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с четвертыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены

5 соответственно с третьим входом первого элемента ИЛИ и вторым входом второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго элемента ЗАПРЕТ, прямой вхгд которого соединен с выходом

0 мажоритарного элемента.

Введение указанных элементов в предлагаемую ячейку позволяет обеспечить ре- ализацию полного набора настраиваемых функциональных и коммутационных схем

5 ячейки однородной структуры.

На фиг. 1 показана функциональная схема ячейки однородной структуры; на фиг 2 - коммутационные и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем ее настройки; на фиг. 3 - пример реализации формулы

древовидной схемой, реализованной на однородной структуре

Ячейка содержит (фиг 1) информационные входы 1 и 2, настроечные входы 3-5, мажоритарный элемент 6, четыре элемента И 7-10 два элемента ЗАПРЕТ 11 и 12, два элемента ИЛИ 13 и 14, элемент НЕ 15 и информационные выходы 16 и 17 ячейки 18.

Первый информационный вход 1 ячейки соединен с первым входом мажоритарного элемента 6, вторым входом элемента И 10 и первым входом элемента И 8, второй информационный вход 2 соединен с вторыми входами мажоритарного элемента 6 и элемента И 7 и с первым входом элемента И 9. Первый настроечный вход 3 соединен с третьим входом мажоритарного элемента 6. с вторыми входами элементов И 8 и 9 и через элемент НЕ 15 с третьими входами элементов И 7 и 10. Второй настроечный вход 4 соединен с первыми входами элементов И 7 и 10, с четвертыми входами элементов И 8 и 9, и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 11. Третий настроечный вход 5 соединен с четвертыми входами элементов И 7 и 10, с третьими входами элементов И 8 и 9 и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 12. Выход мажоритарного элемента 6 соединен с прямыми входами элементов ЗАПРЕТ 11 и 12, выходы которых соединены с первым и третьим входами элементов ИЛИ 13 и 14 соответственно. Выход элемента И 7 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 13, выход элемента И 10 соединен с первым входом элемента ИЛИ 14, выходы элементов И 8 и 9 соединены с третьим и вторым входами элементов ИЛИ 13 и 14 соответственно. Выходы элементов ИЛИ 13 и 14 соединены с информационными выходами 17 и 16 ячейки соответственно.

Ячейка предназначена для создания однородных вычислительных структур, реализующих произвольные логические функции.

Структура ячейки описывается следующей системой . „

f,1 a1a2z1z3 V Oz2z3 Va1z1z2z3V (a1v a2)z1z3Va2z1z2z3;

f2j a1a2ziz2VOz2z3 V a2z1z2z3V (a1v a2)z1z2ya1z1z2z3,

где а1 и а2 -логические переменные, поступающие на информационные входы 1 и 2 ячейки соответственно;

z1, z2 и z3 - константы, принадлежащие множеству 0,1 и поступающие на настроечные входы 3-5 ячейки;

f1 и 12 - результаты логически операций, выдаваемые ячейкой на информационные выходы 16 и 17 соответственно.

Настройка ячейки на выполнение логической операции и на заданную коммутационную схему осуществляется с помощью управляющих сигналов, подаваемых на настроечные входы, согласно таблице

Информационные входы 1 и 2 преднаэ- 5 начены для ввода значений логических переменных а1 и а2 соответственно.

Настроечные входы 3-5 служат для ввода констант, осуществляющих настройку ячейки на заданные функциональные и ком0 мутационные схемы реализации

Мажоритарный элемент 6 выполняет заданные операций, имеет три входа и один выход и может быть выполнен на микросхемах, например, 134ЛПЗ или 533ЛПЗ.

5 Элементы И 7-10, элементы ЗАПРЕТ 11 и 12, элементы ИЛИ 13 и 14 и элемент НЕ 15 предназначены для настройки и реализации функционально-коммутационных схем ячейки. Элементы И могут быть выполнены

0 на микросхемах, например, К155ЛИ1, элементы ИЛИ - на микросхемах, например, К155ЛЛ1, элементы ЗАПРЕТ - на микросхемах, например, К155ЛИ1 и К155ЛН1, элемент НЕ - на микросхемах, например.

5 К155ЛН1.

Информационные выходы 16 и 17 предназначены для вывода значения выходной переменной

Ячейка однородной структуры работает

0 следующим образом.

На информационные входы 1 и 2 ячейки подаются логические переменные или их инверсии а1 и а2, а на настроечные входы 3-5 - константы z1, z2 и z3, которые прини5 мают значения 0 или 1 в зависимости от выполняемой операции и требуемого вида коммутационной схемы в соответствии с таблицей 1 и фиг. 2, на которой показаны функционально-коммутационные схемы,

0 реализуемые ячейкой.

В общем случае для реализации произвольной функции, заданной нормальной формулой из h букв в базисе И, ИЛИ, НЕ при равной доступности прямых и инверсных вы5 ходов источников информации, строится древовидная схема двухвходовых элементов И и ИЛИ, которая вкладывается в прямоугольную плоскостную структуру из ячеек.

Ячейки структуры, соответствующие эле0 ментам И (ИЛИ) древовидной схемы, настраиваются на реализацию схем, представленных на фиг. 2в, г, д, или схем, представленных фиг. 2е, ж, з соответственно Остальные ячейки структуры настраива5 ются на реализацию схем по фиг. 2 а или б. Входные переменные подаются на однородную структуру следующим образом.

Переменные, соответствующие первому входу начальных элементов древовидной схемы, подаются на вход 1-й строки или j-ro

столбца однородной структуры, а переменные, соответствующие второму входу начальных элементов, подаются на вход (i+1)-1 строки или 0+1)го столбца соответственно. При необходимости имеется возможность подавать переменные, соответствующие первому входу начальных элементов, как на входы строк, так и на входы столбцов, а переменные, соответствующие второму входу элементов, - соответственно на входы соответствующих столбцов или строк однородной структуры.

Выходная переменная снимается с выхода первой строки структуры.

На фиг. 3 изображена однородная структура, настроенная на реализацию формулы

у(х1Ух2)(хЗух4(х5Ух6)(х7 х8)|х9 v vx10)(x11vx12)v(x13Vx14)(x15i/x16).

Коммутационные и функциональные возможности предлагаемой ячейки позволяют использовать для подачи входной переменной как вход каждой строки, так и вход каждого столбца однородной структуры произвольно строки, так и вход каждого столбца однородной структуры произвольно в зависимости or полученной древовидной схемы реализации логической формулы. При этом можно для реализации заданной древовидной схемы использовать однородную структуру с минимально возможным числом ячеек, позволяющим расположить эту древовидную схему. Число ячеек L в однородной структуре и необходимое число настроечных входов S определяется соотношениями: L (h/2)2; где h - число входных переменных.

Введение новых узлов позволяет на основе аналогичных ячеек построить однородную структуру, позволяющую реализовать произвольную нормальную логическую формулу на минимальном числе ячеек однородной структуры.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения определяется тем, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает расширение функциональных возможностей ячейки за счет реализации полного набора функциональных и коммутационных схем ячейки, а также возможность оптимально размещать древовидную схему реализации логической формулы на этих структурах.

Формула изобретения

Ячейка однородной структуры, содержащая мажоритарный элемент, два элемента И, два элемента ИЛИ и первый элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первым

и вторым входами мажоритарного элемента, третий вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с

инверсным входом первого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента, выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым информационным входом ячейки, первый информационный вход которой соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом ячейки, второй выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, отличающая с- я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она содержит третий и четвертый элементы И, элемент НЕ и второй элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с первым настроечным входом ячейки и входом элемента НЕ, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов

И, четвертые входы которых соединены с третьими входами третьего и четвертого элементов И, инверсным входом второго элемента ЗАПРЕТ и третьим настроечным входом ячейки, второй настроечный вход коюрой соединен с четвертыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с третьим входом первого элемента ИЛИ и вторым входом втсрого элемента ИЛИ, третий вход

которого соединен с выходом второго элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента

& i

Ж

Изобретение относится к автоматике и ёычислительной технике и может быть использовано для построения однородных плоскостных структур, реализующих произвольные нормальные формулы (в том числе любые скобочные) на h букв, заданные в базисе И, ИЛИ и НЕ при условии равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей ячейки однородной структуры. Ячейка содержит (фиг. 1) информационные входы 1 и 2. настроечные входы 3, 4 и 5, мажоритарный элемент 6, четыре элемента И 7-10, два элемента ЗАПРЕТ 11 и 12, два элемента ИЛИ 13 и 14, элемент НЕ 15 и информационные выходы 16 и 17 ячейки 18 Структура ячейки описывается следующей системой формул Г| а1а2г1гЗ V Oz2z3 v v- a1z lz2z3 jaWa2)z1z3Va2z1z2z3; f2 a1a2zlz 2 v/ 70г2гЗ a2z1z2z3V (a1Va2)z1z2Va1z1z2z3; где a1 и а2 - логические переменные z1, z2 и z3 - константы, принадлежащие множеству 01,; f 1 и f2 - результаты логических операций. При подаче сигналов настройки ячейка реализует восемь видов функций. На основе аналогичных ячеек можно построить однородную структуру, позволяющую реализовать произвольную нормальную логическую формулу на минимальном числе fl4eek однородной структуры. 3 ил. 1 табл. 77 СП с (Я ч fc

Фиг.2.