ПРОГРАММИРУЕМЫЙ АВТОМАТ Советский патент 1973 года по МПК G06F9/00 

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

Известен программируемый автомат, содержапдий одинаковые функциональные элементы, образующие однородную матрицу ;: управляемые с помощью координатных управляющих щин; каждый функциональный элемент содержит схемы «И, схему «ИЛИ и операционный . Цикл работы указанного программируемого автомата состоит из Р тактов, причем .

Предложенное устройство отличается тем. что входы каждого функционального элемента соединены со входами соответствующих дополнительных схем «И, выходы которых соединены со входами соответствующих выходных схем «ИЛИ того функционального элемента. Вторые входы дополнительных схем «И соединены с управляющей шиной, к которой подключены вторые входы дополнительных схем «И всех функциональных элементов, расположенных на одной диагонаЛ.И матрицы с данным элементом. Указанная управляющая шипа соединена через инвертор данного элемента со входом вентиля, второй вход которого соединен с выходом операционного блока, а выход вентиля соедине) со входами всех выход Ых схем «ИЛИ того же функционального элемента.

Это позволяет повысить быстродействие

реализуемых в устройстве автоматов за счет возможности уменьшения длительности цикла раооты устройства до минимума ().

На фиг. 1 изображена схема функционального элемента предложенного устройства; на

фиг. 2 и 3 - некоторые состояния элементов матрицы, иллюстрирующие работу устройства.

Функциональный элемент содержит входные полюса /-4, вентиль 5, входные схемы

«И 6 выход)ые схемы «ИЛИ 7, дополнительные схемы «И 8, операционный блок 9, схему «ИЛИ 10 и инвертор 11. Входные схемы «И всех функциональных элементов подключены к соответствующим обидим управляющи.м щинам 12 столбцов л строк матрицы. Дополнительные схемы «И и инвертор данного фуНКционального элемента и других элементов, расположенных на одной диагонали матрицы с данным элементом, подключены к

управляющей шине 13. Выходные полюса 14-17 функциональных элеме1 тов, расположенные по краю рещетки, соединены с соответствующими входными полюсами функциональных элементов, расположенными на иротивоположном краю матрицы.

На фиг. 2 и 3 диагональные управляющие шины изображены пунктирными линиями, а ф}нкциональные блоки - кружками.

Программируемый автомат циклически отрабатывает требуемые функции цутем раздельного во времени воспроизведения автомата, реализующего эти функции. Каждый цикл работы .программируемого автомата состоит .из Р тактов.

PaccMOTpjiM в качестве цримера случай, когда Р 3. В нервом такте цикла на диагональных управляющих шинах 13 автомата присутствует комбинация единич1 ых и нулевых сигналов, представленная на фиг. 2, а.

Поэто-му у элементов, обозначенных черными .кружками, схемы «И 8 закрыты, вентиль 5 открыт, и результаты, отработанные опарационными блоками 9 этих элементов в предшествующем цикле и хранящиеся в их выходной памяти, выдаются на выходные полюса 14-17 элементов. У элементов, обозначенных белыми кружками, схемы «I-i 8 открыты, а вентиль 5 закрыт. В результате информации с выходов каждого элемента, обозначенного черным кружком, поступает на входные полюса 1-4 двенадцати ближайших к нему элементов, расположенных в одной строке и столбце .матрицы с данным элементом (на фиг. 3 это показано для трех элементов). При это.м значения программных сигналов по управляющим шинам 12 определяют, какие переменные из присутствующих ла входных полюсах У-3 элемента поступят в его накоп;1тель.

Во втором такте цикла двоичный код на диагональных управляющих щинах 13 автомата сдвигается на один шаг (фиг. 2, б). Теперь в качестве элементов, имеющих нулевой сигнал по шине /5 (черные кружки), выступают другие элементы, но обмен сигналами между элементами осуществляется так же, как н в первом такте. В .последнем, третьем такте цикла, код на управляющих шинах 13 сдвигается еще на один шаг (фиг. 2, в), и устанавливаются остальные связи между элементами. Таким образом, за три такта информация из выходной намятн онера.циониого блока 9 каждого функционального элемента автомата переписывается в на:коп,итеЛ|И соответствующих операциоиных блоков .двенадцати элементов, расположенных не на одной строке и стол|бце с данным элементом. В конце цикла операционные блоки отрабатывают требуемые функции тех переменных, которые в течение рассматриваемого цикла поступили в наконители, .а полученные результаты записываются в выходную па.мять операционных блоков 9. После этого следует новый цикл воснроизведения.

Каждый дополнительный такт в цикле увеличивает число устанавливаемых временных связей между элементами программируемого автомата.

Пусть, нанример, . На диагональных управляющих шинах 13 авто.мата в этом случае, очевидно, должен присутствовать двоичный код, в котором между двумя одиночными нулями содержатся три единицы. ...101110111011...

В течение цикла код сдвигается на три шага. По онисанны.м правилам осуществляются необходимые пересылки сигнала с выхода каждого элемента автомата на вход любого из шестна.дцати его ближайших соседей по

строке и столбцу. В общем случае, если цикл воспроизве.дения состоит из Р тактов, двоичный код, между одиночными нулями которого располагаются (Р-1) единиц, сдвигается в одну (любую) сторону (Р-1) раз и производятся пересылки сигналов между каждым функциональным элементом и его ближайш;:ми соседями по стол.бцу и строке, число которых равно .

Реализуемый автомат имеет наибольщую

сложность и .максимальное быстродействие при Р, когда устройство работает как однородная сеть, у которой каждый элемент жестко сое.динен с четырьмя ближайшими соседями.

Заданный автомат реализуется с наименьuieu сложностью и минимальным быстродействием при

P ,

где п-число функциональных элементов нрограммируемого автомата.

В этом случае программируемый автомат работает как однородная сеть, в которой каждый элемент имеет соединения со всеми элементами, расположенными в одной строке или столбце с данным.

Таким образом, с увеличением Р уменьшаются технологические ограничения при пересылках сигналов между элементами програм-. мируемого автомата и, следовательно, уменьН1ается число элементов, расходуемых на воспроизведение заданного автомата. С другой стороны, с увеличением Р возрастает длительность одного цикла воспроизведения за.данного автомата и, следовательно, уменьшается его быстродействие.

П (Р е д ;М е т изобретения

Програ.ммируемый автомат, содержащий матрицу функциональных элементов, вход каждой из четырех входных схем «И каждого функционального элемента соединен с выходом соответствующего смежного функционального элемента, а управляющие вхо.ды входных схем «И каждой пары смежных функциональных элементов подключены к общей управляющей шине столбца и строки матрицы, выходы входых схем «И каждого функционального элемента соединены через схему «ИЛИ со входом операционного блока того же элемента, каждый функциональный

элеМбнт содержит дополнительные схемы vl-b--, выходные схемы «ИЛИ, вентиль и нзертор. отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, входы каждого функциональ юго элемента соединены со входами соответствующих дололнительных схем «И, выходы которых соединены со входами соответствующих выходных схем «ИЛИ того же функционального элемента; вторые входы дополнительных схем «И соединены с унравляющен

шиной, к которой подключены вторые входы дополнительных схем «И всех функциональных элементов, расположенных на одной диагонали матрицы с данным элементом, а указанная управляющая щина соединена через инвертор со входом вентиля, второй вход которого соединен с выходом операционного блока, а выход вентиля соединен со входами выходных схем «ИЛИ того же функционального элемента.

JL I JL

44 Lm

Р77

Фиг. J

1 О 1 1 О 1 1 О