ОДНОМЕРНЫЙ МОДЕЛИРУЮЩИЙ КАСКАД Советский патент 1972 года по МПК G06F1/00 

Изобретение относится к тех1Ниче1СКим средiCTiBaiM автоматики, телемеханики и вычислительной техники в лредиазна-чено для модели,рО|Ва1Ния различных логичеоких и вычислительных устройств (автоматов).

В известных однородных перестраиваемых двумерных или трехмерных сетях, также 1тр;ед.назначен.ных для :моделнрования автоматов, имеют место: боль1шая сложность элементов сети; избыточность по чиюлу элементов сети, расходуемых на реализацию авто|Мата; избыточ,ность по памяти проrpaiMiMiHOTO блока сети.

Предла:гае(мый одномерный каскад, с целью сокращения оборудования, состоит из простых элементов и позволяет .мюделир01вать заданный автомат без избыточности по числу элементов по объеМу памяти лрограммHOiFO блока.

На :фи,г. 1 И; 2 представлена схема предлагаемого изобретения.

Поясним работу предлагаемого устройства в статике.

Одномерный моделирующий ка1Скад представляет собой цепочку из п однотипных элементов /, связанных между собой линией 2 связи (ом. фиг. 1). Каждый эле-мент каскада содержит: триггеры 3 и 4; схемы 5 совпадения; схемы 6 сложения по модулю два; схему 7 разделения.

Злбмент И1меет входы 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и выход 15. Единичный сигнал на входе 10 подключает элемент к линии 2 связи и |Входу 8. Прн этом, в зависимости от значения сигнала «а входе 9, к триггеру 3 поступает либо дизъюнкция двух сигналов (входной переменной, нрисуггствующей на входе 8, и сигнала в линии 2 .связи), либо отрицание дизъюнкции этих сигналов.

Вход // служит для пе|ревода. входных триггеров 5 всех элементов каскада в исходное состояние (общий сброс). При наличии единичного сигнала на входе 12 происходит перепись содержимого триггера 3 в триггер4.

Единичный сигнал на входе 14 вызывает подключение выхода элемента к линии 2 связи; при этом, в зависимости от значения сигнала на входе 13, в канал связи выдается содержимое выходного триггера 4 с инверсией,

либо без инверсии.

Автомат, подлежащий моделированию на каскаде, задается в виде структурного п-вершинного графа, каждая вершина которого изображает логический элемент, а ориентированные ребра - соединения между элементами; логическими элемента ми могут быть элементы «И, «И-НЕ, «ИЛИ, «ИЛИ-НЕ. В соответствии с этим каждый из п элементов каскада также может работать как схема

висимости от значений с ггналов на входах 9 и 13 элемента.

Моделир&ваиие автомата ка каскаде оводится к тОМу, что постулающие из лрог-раьгмного блока на определенные входы элементов коды настройки «воспроизводят в соответствии с графом моделируемого автомата соединения между элем-еитамИ каскада и Настраивают каждый элемент на реалмвацню соответствующей СХ01МЫ.

ЛоясниМ работу предлагаемого устройства в дигна.мике.

Моделировайию «а каскаде зада,нкого автомата предшествуют две подготовительные операции.

1.Задается исходное состояние автомата путем перевода триггарОВ 4 в опрсделеилое положение. На этом этале единичный СИ;Пнал, поданный на вход Л всех элементов каскада, переводит триггеры 3 в исходное (нулевое) положение. Затем едш-шчный сигнал поступает в линию связИ и на входы 10 тех элеМвнтов каскада, у которых в исходном состоянии триггер 4 должен находиться в единичном положении. Одновременно на вход

12всех элементов подается еди1нич.ный СИГнал. В результате данные об исходном состоянии из триггера 3 в каждом эле менте переписываются в триггер 4. Последующая задача сигнала на вход 11 всех элементов возвращает триггеры 3 в нулевое ноложение.

2.Производится настройка каждого элемента каскада на реализацию какой-либо одной схемы: «И, «И-НЕ, «ИЛИ-НЕ. При этоМ на входы 9 vi 13 всах эле.ментав каскада подают соответствующие сигналы, которые остаются постоянными на протяжении всего времени моделирования автомата.

Моделирование на одномернОМ гг-элементном каскаде производится за (п+2) тактов, причем операции, выполняемые за первые п тактов, однотипны.

В произвольном 1-ом такте (,...,rt)

единичный сигнал -подают на вход 14 f-ro элемента каскада. При этом содержимое триггера 4 выдается в линию 2 связи с инверсией, если на входе 12 i-ro элемента присутствует единица, либо без инверсии, если на входе

13- ноль. Одновременно единичные сигналы подают на вход 10 тех элементов каскада, входы которых, согласно структурному графу автомата, вмеют соединение с выходом i-ro элемента. В результате сигнал, поступивщий на г-ом такте в линию связи с выхода f-ro элемента, запишется в триггер 3 каждого из этих элементов с инверсией, если на входе 9 элемента - единица ; либО без инверсии, если на входе 9 - ноль.

Таким образом, На вход элемента раздельно по времени поступают переменные Xi,..., Хт с выходов определенных m элементов каскада. При этом, если на входе 9 элемента - единица, то триггер 3 реализует логическое суммирование инверсных значений переменных Xi,..,, Хт, т. е. функцию fi iH-j-... , если же на входе 9 элемента - ноль, то триггер 3 элемента реализует суммирование прямых значений переменных Xi,..., Хт, т. е. функцию .... Други.ми словами, в соответствия с заданным, производится пересылка переменной, хранящейся в триггере 4 каждого элемента, на вход определенных элеме1нтов, и в каждом триггере 3 фиксируется результат /i или /2.

На ()-1М такте на вход 12 всех элементов каскада поступает единич1ный сигнал. По этой причине содержимое триггера 5 в каждом элементе переписывается в триггер 4.

На (n-j-2)-iOM такте производится установка триггеров 3 в нулевое положение нуте1М подачи единичного сигнала на входы 11 всех

элемент01В.

На протяжении всего времени моделирования автомата последовательность рассмотренных операций 1, 2, 3 циклически повторяется. Полученный в предыдущем цикле в

каждом элементе результат fi или fa выдается в следующем цикле в линию связи без и-цверсий или. же с «нверсией, в зависимости от значения сигнала на входе 13 элемента. В первом случае элемент р;еализует fi /2,

во втором случае .изует

Xi...Xm, либо f4 /2 l . . .m.

Таким образом, элемент каскада работает как схема «И, если на входах элемента 9 и

13 присутствует единичный си.пнал; элемшт выполняет функции схемы «ИЛИ, если на входах 9 и 13 нулевой сигнал; элемент выполняет функции схемы , если на входе 9 элемента единичный сигнал, а на

входе 13 - нулевой; наконец, если на входе 9 элемента нулевой силнал, а на входе 13 - единичный силнал, то элемент работает как схема «ИЛИ-НЕ. Формируемый элементом какой-либо результат из является выходньш сигналом, который вырабатывает|ся моделируемым автоматом и выдается на влещний выход элемента 15, а также, IB определенный момент времени, в линию 2 связи.

В простейшем случае, когда линяя 2 связи представляет собой шину, с увеличением числа элементов каскада возрастает емКОСтная нагрузка линии. Это вызывает уменьшение рабочей частоты каскада и, следовательно, уменьшение его быстродействия.

С целью повышения быстродействия моделирующего каскада- линия 2 связи выполнена в Виде замкнутой цепочки, состоящей из к последовательно соединепных усилителей

16 (см. фиг. 2) и одной схемы 17 совпадения. К выходу каждого усилителя подключена группа из - элементов. В i-ом. такте, k

на Бход 18 Схемы 17. В результате за мыкаетоя Обратная связь, и сипнал, поступивший с выхо-да i-ro элемента, устанавливается в линии связи и может быть подан на вход люб-ого другого элемента каюкада. В промежутке между f-biM и (i+l)-bi.M тактами на вход 18 схемы 17 совпадения подается нулевой сигнал, котс|рый раз рьивает обратную связь №, следоазателыно, «очищает линию 2 от сигнала, уста«ови Вшегося s «ей «а J-ом такте.

Предлагаемый каскад: состоит из п простых элемеитов и позволяет моделир.о1вать автомат, соот1вет1СТ1вую.щий троизвольнаму /г-1верши1ННом у струоктуриому графу, т. е. без кзбыточности по- элементов, расходуег мых на моделир;ование. Можно показать, что объе-м ;па1Мяти прОГрамМното блока, обеспечивающего перестройку каскада, также является ееивбыточным.

Предмет изобретения

Одно1мер:ный моделирующий каскад, содержащий логические элементы, входы и выхюды которых подкЛЮчеяы к ли1нии связи, состоящей из иОСледовательно соеди1не|ННых усилителей., триггеры, схемы сложения по модулю д1ва, схемы совпадения и схемы (разделения, отличающийся тем, что, с целью соКращения оборудования, первый вход первого триггера каскада че1рез последовательно соединенные схемы совпадения и сложение по Модулю два и схему разделения подключен к линии связи, а выходы первого триггера через соответствующие схемы совпадения соединены со входами второго триггера, выход которого подключен к линии связи через последовательно соединенные схему сложения по модулю два и схему совпадения, а выход линии связи через схему совпадения соединен с ее вхОдом.

ff 13

Оо

1п 7

тО

3 t2 10 Ч

2 Фиг 2