ПРОГРАММИРУЕМЫЙ АВТОМАТ Советский патент 1973 года по МПК G06F7/00 

Изобретение относиггся к абласти вычислительной техники и предназначено для реалиг зации заданных функций путем воспроизведения логической, структуры автомата, реализующего эти функции.

Из-вестны программируемые а-втоматы, реализуемые на однородных перестраиваемых структурах.

Однако однородные структуры как программируемые автоматы состоят из сложных функциональных элементов, и реализация требуемого автомата осуществляется на большом количестве функциональных элементов.

Цель изобретения- сокращение оборудования реализуемого автомата.

Это достигается тем, что в программируемом автомате выход каждого одноразрядного регистра сдвига соеди нен с первыми входами первой, второй и третьей схем «И, вторые входы которых подключены к одноименным входам программируемого автомата, а выходы соединены с одноименными информационными шинами. Первые входы четвертой и пятой схем «И подключены соответственно к первой и второй информационным ши-нам, вторые входы - к первому входу одноразрядного регистра сдвига и к управляющей щине, выход четвертой схемы «И -к первому входу блока операций, второй вход которого соединен с выходом пятой схемы «И, а третий вход - с третьей информационной ш.иной. Выход блока операций подсоединен к второму входу одноразрядного регистра сдвига.

На фиг. 1 показан программируемый автомат, содержащий п функциональных элемен3

то-в, уложенных в куб, кУп блоков опера3

ций, занимающих квадрат со стороной Y п Каждый блок операций с помощью четырех

3

вертикальных шин связан cl/z функщюнал.ьньш,и элементами, соста;вляющими, одн.Н столбец в укладке элементов (на фиг. 1 показаны соединени-я только одного блока операций с функциональными элементами, имеющими ко3

ординаты i,l ; k, ..., |/а).

На фиг. 2 представлена схе,ма функционального элемента автомата.

Она содержит одноразрядный регистр / сдвдга, в состав которого входят триггеры 2, 3, схема «НЕ 4, cxeiMbi «И 5-8. Регистр / имеет входы 9, 10 н 11 и выход 12.

Схема на фиг. 2 также содержит схемы «И 13-17, блок 18 операций, информационные щины 19, 20 и 21 VI управляющую шилу 22 (23, 24 и 25 -входы элемента, 25 - входы блока опе;раций).

Выход каждого блока 18 соединен с входами одноразрядных регистрО|В сдвцга всех элементов, Составляющих стоЛбец элементов, связанных с этим блоком.

На фиг. 3 показано подключение управЛЯЮ1ЩИХ ши:Н 22 к функциональным элементам для случая, когда .

Массив фун,кциональных элементов представлен в виде четырех слоев;, каждый из которых содержит 16 элементов, обозначенных квадратами (фиг. З.а-г), где 27-42 - управляющие полюсы слоев. На фиг. 3,д кружками, обозначены управляющие полю,сы. слоев, а цифрами 43-46 - главные полюсы.

На фиг. 4 приведен nipuMep реализаци-и автомата.

При наличии, единичного сигнала, например, на полюсе 28, первого слоя (фиг. 3,а) у функциональных элементов автомата, обозначенных чер|НЫМЕ квадратами, схемы «И 5, 6 13, 14 оказываются открытыми. В результате информационные щины 19 я 20 подключаются к входам блока 18, а выход блока 18 - к регистра сдвига элемента, обозначенного черным квадратом.

На главные полюсы автомата 43-46 поочередно подаются единичные сигналы. Так, в первом такте единичный сигнал наблюдается на полюсе 43 и., следовательно, на соединенных с ниМ у|пра1вляющих полюсах 39, 28, 33, 38, обозначенных на фиг. 3,а-г череыми кружками. В результате, в первом такте к входам блоков 18 подключаются информационные щины 19 и 20, связанные с теми функциональными элементами, которые на фиг. 3,а-г обозначены черными квадратами, а входы регистров сдвига этих элементов соединяются с выходами блоков 18. Во втором такте единичный, сигнал поступает на главный полюс 44, а затем-на управляющие полюсы 35, 40, 29, 34 (фиг. 3,(3). Следовательно, подключенными- к блокам 18 оказываются функциональные элементы, обозначенные на фиг. 3,а-г защтрихованными квадратами. Аналогичные действия происходят в третьем и четвертом тактах, после чегО единичный сигнал снова подается на полюс 43 и, таким образом, порядок подключения функциональных элементов к блокам 18 циклически повторяется.

Особенностью такого порядка подключения элементов с помощью управляющих щин 22 является то, что в каждом такте цикла к блокам 18 подключаются только те элементы, все координаты которых различны. Другими словами, если некоторый функциональный элемент в каком-либо такте подсоединен к блоку операций, то в этом такте ни один из элементов, расположенных в одном столбце или в одной строке вместе, с данным элементом, не подключается к блоку 8. В об3

щем случае в каждом тактов цикла к

3

блокам 18 подключается УП различных эле3

ментов. Следовательно, за К тактов к ним

подсоединяются все п функциолальных элементов программируемого автомата. Каждый функциональный элемент в течени.е цикла лищь однократно подключается к соответствующему блоку операций.

Подлежащий реализации автомат задае.тся в виде стрзктурного графа, верщины которого соответствуют цифровы.м элемента.м из некоторого набора элементов, а дуги-соединениям между элементами. Блоки 18 программируемого, автомата при поступлении на их входы 26 соответствующих кодов программы могут отрабатывать произвольную функцию И8 числа функций, реализуемых элементами данного набора. Каждая верщина графа реализуемого автомата ставится в соответствие определенному функциональному элементу программируемого автомата. В процессе работы праграммируемый автомат циклически обеспечивает пересылки сигналов между функциональными элементами и- блоками 18 в соответствии, с графом заданного автомата. Пересылки осуществляются только между элементами, расположенными в одной строке или в одном столбце, т. е. меладу элементами, имеющими две одинаковые координаты. Цикл воспроизведения заданного авто3

мата состоит из / тактов.

Реззльтаты функций, отработанных программируемым автоматом в предществующем цикле, хранятся в триггерах 5 регистров 1 сдвига. В каждом такте последующего цикла содержимое этих триггеров выдается на входы блоков 18, отрабатывающий требуемые функции от переменных, поступивших на их входы, и полученные новые результаты записываются в триггеры 2 регистров сдвига. Пусть, например, функциональному элементу с координатами t -9, , поставлен в соответствие элемент воспроизводимого автомата, реализующий некоторую функцию /( от переменных х и х, которые должны поступать на его в.ходы с выходов элементов, сопоставленных соответственно функциональным элементам с координатами , , и , , fe 21. Для этого в том такте цикла, в котором элемент с координатами , / 25, выступает в роли элемента, помеченного черным квадратом (на щине 22 присутствует единичный сигнал), на вход 23 элемента с координатами , , подается единичный сигнал и содержимое триггера 3 этого элемента (переменная х) поступает на информационную щину 20, для которой / 25 и k l4. Одновременно единичный сигнал про:ходит на вход 25 элемента с координатами i 9, / 25, и содержимое триггера 3 этого элемента (переменная Xz) поступает на информационную щину 21, для которой , / 25, и, следовательно,--на вход блока 18 с координатами t 9, / 25. Поскольку в рассматриваемом такте у элемента с координатами i 9, / 25, на упра ляющих входах схем «И 13, 14 присутствует единичный сипнал, пост шающий с шины 22, то пере,ме,н:наЯ| х с шины 20 (/ 25, ) попадает на другой вход этого же блока операций. Блок операций отрабатывает требуемую функцию (х, Xz), полученный результат занисывается в триггер 2 эле1ме1нта с координатами i 9, , 14. Аналогичным образом ,в каждом такте цикла -в-се l/n блоков операций реализуют требуемые функции. В конце цикла воспроизведения единимиый сигнал подается на входы 11 регистров сдвига и содержимое тригге рО|В 2 перепись вается в триггеры 3, после чего следует новый ци.кл-воспроизведения. С целью сокращения числа управляющих входов автомата, на которые в процессе воспроизведения циклически поступают коды программы, в каждом столбце и строке одног именные входы 23, 24 и 25 элементов можносоединить с выходами дешифратора, имеющего 1//г-К1 выходов. Таким образом, в течение ОД1ЮГО такта цикла воспроизведений единичиый сигнал с выходя дешифратора проходит на вход только одного функционального эле.

/

Фи&

22

21

Фиь 2 3

б 31 32 33 3

27 28 29 30

f:3S 38 37 3S

if3 fftf , 6

Фиг 3 мента из числа элементов, расположенных в одном столбце или- в одной строке. П.редмет изобретения ПрограммИруемый автомат, содержащий блоки операций, одиоразрядные регистры сдвига, схемы «И, отличающийся тем, что, с целью соКраш;ени1Я оборудования при его реализацией, в нем выход каждого одноразрядного регистра сдвига соединен с первыми входами первой, второй и третьей схем «И, вторые входы коггорых подключены к одноименным входам программируемого автомата, а выходы соединены с одноименными информационньш.и шинами, первые входы четвертой и пятой схем «И подключены соответственно к первой И второй информационным шинам, вторые входы соединены с первым входом одноразрядного регистра сдвига и с управляющей шиной, выход четвертой схемы «И подключен к первому входу блока операций, второй вход которого соединен с выходом пятой схемы «И, а третий вход соединен с третьей информационной шиной, выход блока операций подключен к второму, входу одноразрядного регистра сдвига.

б5fI/

(

--j

-v

ТГк /

/

/

/

/

/

/

/ / / / / /