Ячейка коммутирующей среды Советский патент 1976 года по МПК G06F7/00 

(54) ЯЧЕЙКА КОММУТИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для использования в качестве базового элемента коммутирующей среды, моделирующий процесс трассировки печатных плат.

Известна ячейка коммутирующей среды, содержащая блоки ввода-вывода, выполненные на элементах «И-НЕ, «ИЛИ-НЕ и «ИЛИ ч блок трассировки, выполненный на элементах «И, «И-НЕ, «ИЛИ-НЕ, триггере и элементе задержки, входы элемента «И-НЕ каждого блока ввода-вывода соединены с выходами элементов «И-НЕ остальных блоков ввода-выводи и с соответствующей шиной запрещения поиска трассы, выходы элементов «И-НЕ всех блоков ввода-вывода соединены со входами первого элемента «И блока трассировки.

Однако в известной ячейке функциональная схема сложна, а свойства позволяют формировать ВОЛНОВОЙ процесс образования ветвистых трасс без их уплотнения.

С целью упрощения ячейки и расщирения области ее применения в предлагаемой ячейке выход первого элемента «И-НЕ блока трассировки соединен с входом первого элемента «И, выход которого соединен входом первого элемента «ИЛИ-НЕ того же блока, другие входы первого элемента «ИЛИ-НЕ соединены с единичным выходом триггера, с выходом элемента задержки н с шиной гащения потенциала, вход элемента задержки соединен через второй элемент «И блока трассировки

с выходами элементов «И-НЕ всех блоков ввода-вывода, каждая шина ввода потенциала выделения соединена с входами элемента «ИЛИ-НЕ соответствующего блока вводавывода и второго элемента «ИЛИ-НЕ блока трассировки, выход этого элемента соединен с нулевым входом триггера, с входом третьего элемента «ИЛИ-НЕ блока трассировки, с шинами вывода сигнала приоритета и с входами элементов «ИЛИ-НЕ всех блоков ввода-вывода, единичный вход триггера соединен через третий элемент «ИЛИ-НЕ с шиной разрешения блокировки ячейки, вход элемента «ИЛИ-НЕ каждого блока вводавывода соединен с выходом элемента «И-НЕ того ж& блока, а выход элемента «ИЛИ-НЕ через элемент «ИЛИ этого же блока соединен с входом элемента «И-НЕ, вход элемента «ИЛИ каждого блока ввода-вывода соединен с соответствующей щиной ввода потенциала поиска, выход элемента «ИЛИ-НЕ каждого блока ввода-вывода соединен с соответствующей щпной вывода потенциала выделения, входы первого элемента «И-НЕ блока трассировки соединены с шинами ввода

сигналов приоритета.

На чертеже показана схема предлагаемой ячейки.

Ячейка содержит блоки 1 ввода-вывода, в состав каждого из которых входят элементы «И-НЕ 2, «ИЛИ-НЕ 3 с шинами ввода 5 и вывода 6 потеициала поиска, шинами 7 и 8 ввода п вывода потеициала выделения, шиной 9 индикации состояния данного блока ввода-вывода, шиной 10 запрещения поиска трассы в данном направлении и шинами 11 и 12 ввода и вывода соответственно сигналов приоритета, блок трассировки 13, в состав которого входят первый элемент «И-НЕ 14, соответственно первый и второй элементы «И 15 и 16, элемент задержки 17, соответствеино первый и второй элементы «ИЛИ-НЕ 18 и 19, триггер 20 и третий элемент «ИЛИ-НЕ 21 с шинами 22 и 23 разрешения блокировки ячейки и гашения потенциала поиска.

Выход элемепта «И-НЕ 2 каждого блока ввода-вывода соединен с входами элементов «И-НЕ 2 остальных блоков ввода-вывода и входом элелчеита «ИЛИ-НЕ 3 соответствующего блока ввода-вывода, выход элемента «И-НЕ 3 которого соединен с шиной 8 вывода потенциала выделения, шиной 9 индикации и входом элемента «ИЛИ 4, другой вход которого соедииен с шиной 5 ввода потенциала поиска, а выход - с входом элемента «И-НЕ 2 соответствующего блока 1 вводавывода.

Шины 11 ввода сигналов приоритета соедииены с входами первого элемента «И-НЕ 14, выход которого соедииен с входом первого элемента «И 14, а остальные входы последнего соединены с выходами элементов «И-НЕ 2 всех блоков I ввода-вывода, соединенных с входами второго элемента «И 16 блока трассировки 13. Выход элемента «И 16 соединен через элемент задержки 17 с входом первого элемента «ИЛИ-НЕ 18, другие входы которого соединены с выходом первого элемента «И 15, шиной 23 гашения потенциала поиска и единичным выходом триггера 20, нулевой вход которого соединен с выходом второго элемента «ИЛИ-НЕ 19, соединенным также с входами элементов «ИЛИ-НЕ 3, с шинами 12 вывода сигнала приоритета всех блоков 1 ввода-вывода. Шины 7 ввода потенциала выделения соединены с входами элементов «ИЛИ-НЕ 3 соответствующих блоков 1 ввода-вывода и входами второго элемента «ИЛИ-НЕ 19 блока трассировки 13. Выход элементов «ИЛИ-НЕ 19 соединен также с входом третьего элемента «ИЛИ- НЕ 21, другой вход которого соединен с шиной 22 разрешения блокировки, а выход - с единичным входо1М триггера 20.

Элементы «И-НЕ 2 с шинами 10 заирещения поиска трассы и элементы «ИЛИ 4 всех блоков 1 ввода-вывода совместно с их взаимными связями образуют вероятностные автоматы ориентации включения ячейки, выходы автоматов, моделирующих контакты печатной платы, соединяются с шинами 5 и 7

прилежащих ячеек коммутирующей среды, моделирующей процесс трассировки. В состоянии «неподключения контакта на названных щинах задерживаются пулевые потенциалы. Установка ячеек в исходное состояние осуществляется подачей единичного импульса по шинам 23, в результате чего в коммутируюИлей среде разрушается спонтанное дерево по теициала поиска трассы, т. е. на шинах 5 и 8 всех ячеек устанавливаются нулевые потенциалы. Поскольку в среде отсутствует потенциал выделения, то у всех ячеек на выходах элементов «ИЛИ-НЕ 19 присутствуют едииичные потенциалы, устанавливаюшие триггеры 20 в нулевое состояние, разрешая элементам «ИЛИ-НЕ 18 вывода потенциала поиска. Элементы «И-НЕ 2 всех ячеек получают разрешения со стороны запрещающих связей на ирием этого потепциала. У всех ячеек единичные потенциалы, поступающие по щииам 11, иивертированные элементами «И- НЕ 14, запрещают элементам «И 15 приоритетное прохождение потеициала поиска, разрешая путь через второй элемент «И 16

5 и элемент задержки 17. Шины 10 управляют размерностью коммутирующей среды.

Первая трасса устанавливается произвольным образом, для чего по шине 22 на все ячейки подается едииичный потенциал, запрещающий блокировку ячеек. По шине 5 ячейкиисточника в среду направляется потенциал поиска. Достигнув смежные ячейки по щине 5, он устанавливает на выходах элементов «И-НЕ 2 даииых направлений нулевые ио5 тенциалы, запрещающие остальным элементам «И-НЕ 2 этих ячеек прием потенциала поиска других направлений, т. е. вероятностные автоматы ориентируют включение ячеек на прием потеициала поиска, пришедшего по

0 кратчайшим направлениям.

После восстановления элементами «ИЛИ- НЕ 18 этот потенциал вновь в виде логической единицы расиространяется вглубь среды. Если к данной ячейке потенциал поиска ири5 ходит одновременно по двум или более наиравлениям, то элементы «И-НЕ 2 приходят в противоречивые состояния, в результате чего один из них, иодключившись к потенциалу, запрещает прием остальным элементам.

0 Таким образом, в среде строится дерево дутей с корнем в ячейке-источнике и ветвями, оканчивающимися на всех незанятых ячейках приемниках, при этом все пути являются кратчайшими по задержке потенциала поиска.

5 В следующем такте выделяются необходимые ветви дерева в качестве трасс, для чего по шинам 7 ячеек-приемников подается единичный иотенциал выделения, который, инвертируясь элементами «ИЛИ-НЕ 19 прикладывается ко входам элементов «ИЛИ-НЕ 3 всех направлений. Однако совпадение нулевых потенциалов присутствует только у элементов тех направлений, которые совиадают с направлениями црихода потенциала поиска,

поэтому, инвертируясь этими элементами, он

вновь в виде единичного потенциала распространяется в смежные ячейки и через элементы «ИЛИ 4 обратной связи прикладывается к входам элементов «ИЛИ-НЕ 2, принимающим потенциал поиска, в результате чего элементы «И-НЕ 2 и «ИЛИ-НЕ 3 данных направлений образуют триггеры, фиксирующие состояние вероятпостпых автоматов своих ячеек.

В дальнейшем, независимо от возбуиадения ячейки-источника в поле сохраняется дерево путей. Для разрушения ненужной его части в следующем такте по шинам 22 выдается разрешение в виде нулевого потенциала. На входах элементов «ИЛИ-НЕ 21 ячеек, принадлежащих трассе, совпадают нулевые потенциалы с их инверсиями, триггеры 20, устанавливаясь в единичное состояние, блокируют элементы «ИЛИ-НЕ 18 своих ячеек, и потенциал поиска с их выходов снимается, в результате зафиксированная трасса изолируется от остальной части поля по входам и выходам ячеек. Состояния их считываются с помощью шин 9. Нри установке новой трассы все сигналы управления повторяются.

Модель трассирующего поля, построенного из описанных ячеек, обладает свойством уплотнения трасс. Достигается это с помощью выключения дополнительных задержек потенциалу поиска у ячеек, смежных с ячейками установленной трассы, для чего по шинам 11 из смежных ячеек в данную ячейку вводится инверсное значение потенциала выделения. Если хотя бы одна из них принадлежит трассе, то на входы первого элемепта «И-НЕ 14 данной ячейки ноступает нулевой потенциал, который инвертируясь, отпирает первый элемент «И 15, при этом потенциал поиска минует элемент задержки 17.

Время задержки в несколько раз превышает естественную задержку ячейки. Поскольку все ячейки, смежные с ячейками трассы, получают приоритет, то образуется приоритетная зона, достигнув которой, потенциал поиска стремится распространиться рядом с проложенной трассой, отходя от нее к незанятым ячейкам приемникам по кратчайшим путям,

Формула изобретения

Ячейка коммутирующей среды, содержащая блоки ввода-вывода, выполненные на элементах «И-НЕ, «ИЛИ-НЕ к «ИЛИ и блок трассировки, выполненный на элементах «И, «И-НЕ, «ИЛИ-НЕ, триггере и элементе задержки, входы элементов «И-НЕ каждого блока ввода-вывода соединены с выходами элементов «И-НЕ остальных блоков ввода-вывода и с соответствующей шиной запрещения поиска трассы, выходы элементов «И-НЕ всех блоков ввода-вывода соединены со входами первого элемента «И блока

трассировки, отличающаяся тем, что, с целью упрощения ячейки п расщирения области ее применения, выход первого элемента «И-НЕ блока трассировки соединен с входом первого элемента «И, выход которого

соединен с входом первого элемента «ИЛИ- НЕ того же блока, другие входы первого элемента «ИЛИ-НЕ соедннены с единичным выходом триггера, с выходом элемента задержки и с шиной гашения потенциала поиска, вход элемента задержки соединен через второй элемент «И блока трассировки с выходами элементов «И-НЕ всех блоков ввода-вывода, каждая шина ввода потенциала выделения соединена с входами элемента

«ИЛИ-НЕ соответствующего блока вводавывода и второго элемента «ИЛИ-НЕ блока трассировки с шинами ввода сигнала приоритета и с входами элементов «ИЛИ-НЕ всех блоков ввода-вывода, единичный вход

триггера соединен через третий элемент «ИЛИ-НЕ с шиной разрешения блокировки ячейки, вход элемента «ИЛИ-НЕ каждого блока ввода-вывода соединен с выходом элемента «И-НЕ того же блока, а выход элемента «ИЛИ-НЕ через элемент «ИЛИ этого же блока соединен с входом элемента «И-НЕ, вход элемента «ИЛИ каждого блока ввода-вывода соединен с соответствующей щиной ввода нотенциала поиска, выход элемента «ИЛИ-НЕ каждого блока ввода-вывода соединен с соответствующей шиной вывода потенциала выделения, входы первого элемента «И-НЕ блока трассировки соединены с шинами ввода сигналов приоритета.