ПРОГРЛЛАМИРУЕМЬШ АВТОМАТ Советский патент 1973 года по МПК G06F9/00 

1

Предложение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для реализации логических и вычислительных функций путем воспроизведения логической структуры автомата, выполняющего эти функции.

Известны однородные структуры (ОС), содерл ащие одинаковые функциональные элементы с однотипными связями, в которых может быть промоделирована схема любого конечного автомата. Однако функциональные возможности таких структур ограничиваются из-за жестких соединений между функциональными элементами (обычно каждый элемент ОС соединен только со смежными элементами) .

Предложенное устройство отличается тем, что управляющие входы входных схем «И каждой пары смежных функциональных элементов подключены к общей управляющей шине столбца (строки) матрицы, а выходы входных схем «И каждого функционального элемента соединены со входами схемы «ИЛИ, выход которой подключен к выходам того же элемента и через первую дополнительную схему «И - к операционному блоку, выход которого через вторую дополнительную схему «И соединен со входом схемы «ИЛИ.

Это позволяет расширить функциональные

возможности устройства за счет возможности формирования различных временных связей между функциональными элементами при неизменных физических связях между ними, что, в свою очередь, позволяет реализовать заданный автомат с различной сложностью (т. е. с использованием различного количества функциональных элементов) и с различным быстродействием в зависимости от

требований, предъявляемых к решаемой задаче.

На фиг. 1 изображена схема функционального элемента и его связей с другими функциональными элементами программируемого

автомата; на фиг. 2 - некоторые состояния элементов решетки, иллюстрирующие работу устройства.

Каждый функциональный элемент устройства содержит входные полюса /-4, схемы

«И 5, схему «ИЛИ 6, операционный блок 7, управляющие входы 5 и 5 и выходные полюса 10-13. Входные схемы «И всех функциональных элементов подключены к соответствующим общим управляющим шинам 14

и 15, соответственно, строк и столбцов матрицы.

Выходные полюса матрицы функциональных элементов, расположенные по краю решетки, соединены с соответствующими входными полюсами функциональных элементов,

расположенными на противоположном краю матрицы.

Оиерационный блок 7 каждого функционального элемента имеет входной накопитель, в который записываются переменные, поступающие на входные полюса элемента, операционную схему, отрабатывающую требуемую функцию от переменных, и выходную память, в которой хранится полученный результат.

Программируемый автомат циклически воепроизводит структуру заданного автомата (каждый цикл воспроизведения состоит из п тактов). В процессе воспроизведения заданного автомата на общие управляющие горизонтальные и вертикальные шины 14 и /5 подаются определенные комбинации пулевых и единичных сигналов. В результате в каждом такте поле функциональных элементов программируемого автомата оказывается разбитым на отдельные электрически изолированные друг от друга прямоугольные участки, границы которых определяются нулевыми сигналами на управляющих шинах. Это дает возможность осуществлять пересылкн сигнала из выходной памяти операционного блока 7 одного (любого) функционального элемента внутри участка в накопители любых элементов этого же участка. В конце цнкла операционные блоки отрабатывают требуемые функции от переменных, поступпвщих в течении цнкла в их накопители, и полученные результаты переписываются в выходную память.

После этого следует новый цикл воспронзведеиня. Поскольку размеры участков определяются комбинацией сигналов на общих управляющих шинах, то, изменяя эти комбинации, можно изменять размеры участков и, следовательно, изменять длительность цикла военроизведения и число фуикциональных элементов нрограммируемого автомата, участвующих в реализации заданного автомата.

Рассмотрим случай, когда длительность цикла воспроизведения автомата (в тактах) Р-п, где п - число функциональных элементов программируемого автомата. В этом случае с минимальной сложностью (без избыточности) воспроизводится автомат, заданный произвольным «-вершинным структурным графом. Пусть функции, отработанные операциопнымн блоками 7 элементов программируемого автомата в иредществуюп1ем цикле, хранится в их выходпой памяти. На всех общих управляющих щииах 14 и 15 присутствуют единичные еигналы. В результате входные и выходные полюса всех элементов автомата оказываются электрически соединенными. В каждом из п тактов цнкла подается сигнал на управляющий вход только одного (любого) элемента. При этом содержимое выходной памяти операционного блока 7 этого элемента поступает на входные полюса /-4 всех остальных элементов автомата. Одновременно подается сигнал на

вход 9 тех элементе:, входы которых, согласно графу воспроизводимого автомата, должны быть соединены с выходом данного элемента, и содержимое выходной памяти данного элемента переписывается в накопители выбранных элементов. Таким образом, за п тактов осуществляются раздельно во времени все необходимые пересылки сигналов ме}кду элементамн программируемого автомата. В конце цикла результаты отработанных операциоиными блоками 7 функций переписываются в их выходную память, и начинается еледуюпсий цикл воспроизведения. Быстродействие реализуемого автомата определяется длптельностью одпого никла воспроизведения. Поэтому автомат, реализованHbiii описанным образолг, является медленнодействуюнщм.

В случае необходимости, устройство позволяет повышать быстродействие воспроизводимого автомата за счет сокращения длительности цикла Р и соответствующего увеличения числа элементов программируемого автомата, принимающих учаетие в воспроизведении. Раосмотричм, например, реализацию автомата при Р 9. В нервом такте цикла на управляющих шинах 14 и 15 автомата 1рисутствует комбинация нулевых и единичных сигналов, представленная на фиг. 2, и (на щинах, не помеченных нулями, нрисутствуют единичные сигналы). В результате поле функциональных элементов автомата оказывается рассеченным на квадратные участки, каждый из которых содержит девять элементов. Внутри каждого участка осуществляется пересылка сигнала из выходной памяти элемента, окрашенного в черный цвет, в накопители операционных блоков 7 любого из восьми элементов, обозначенных неокращенными кружками. В следующем такте та же комбинания нулевых н единичных сигналов па управляющих щинах 14 и 15 сдвигается на один щаг. Теперь в роли элемента, помеченного черным кружком, выступает другой элемент автомата.

Таким образом, за девять тактов будет произведена пересылка сигнала из выходной памятн каждого элемента в накопитель оиерационпого блока любого из восьми его соседних элементов, т. е. будет реализован однородный граф соединений, (фиг. 2,6). Сложность реализапли заданного автомата в рассмотренном случае возросла за счет его воспроизведения в однородной сети (фиг. 2, б) но быстродействие автомата увеличилось, так как уменьшилось число тактов, составляющих цикл воспроизведения.

Предмет изобретения

Программируемый автомат, содержащий матрицу функциональных элементов, содержащих операционные блоки и логические схел1ы «И и «ИЛИ, нричем вход каждой из четырех входных схем «И каждого функционального элемента соединен с выходом соответствующего смежного функционального элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей автомата, управляющие входы входных схем «И каждой нары смежных функциональных элементов подключены к общей управляющей шине столбца и, соответственно, строки матрицы, а выходы входных схем «И каждого функционального элемента соединены со входами схемы «ИЛИ, выход которой подключен к выходам того же элемента н через первую дополнительную схему «И - к операционному блоку, выход которого через вторую дополнительную схему «И соединен со входом схемы «ИЛИ.

д

I I

15 1 1

Фиг. 1