Логическая ячейка Советский патент 1977 года по МПК G06F7/00 

1

Изобретение относится к области цифровых вычислительных машин и предназначено для построения структур дискретных устройств управления на вычислительных однородных средах.

Известна логическая ячейка, которая выполняет функцию стрелка Пирса 1Д . Недостатком ее является сложность, большое количество настроечных шин, р-езкое снижение быстродействия автоматов, в KOTOpbtx она используется, с ростом их сложности.

Из известных логических ячеек наиболее близкой к предлагаемому изобретению является логическая ячейка, содержащая триггеры, входы которых подключены к выходам входных элементов И, а выходы - к соответствующим входам выходных элементов И, первый элемент И, первый и второй входы которого через одни элементы НЕ подключены соответственно к управляющей шине и первому входу ячейки, соединенным с входами второго элемента И, выход которого подключен к первым входам входных элемен тов И, другие элементы НЕ, входы которых

соединены со вторым и третьим входами ячейки, а- выходы подключены ко вторым входам соответствующих входных элементов И 2 .

Ячейка внешним управлением может настраиваться на выполнение любой, одной из следующих четырех операций;

а) развязка между горизонтальной и вертикальной информационными шинами;

б.) передача прямого сигнала с горизонтальной на вертикальную шину;

в) передача инверсного сигнала с горизонтальной на вертикальную шину;

г передача инверсного сигнала с вертикальной щины на горизонтальную шину.

Такие логические ячейки используются при построении матричных однородных сред (вычислительных сред шинного типа), представляющих собой итеративную решетку te вертикальных и горизонтальных шин, В клетках решетки располагаются логические ячейки, каждая из которых подключается-к соответствую-иигм горизонтальным и вертикальным шинам. Режим работы матричной однородной среды задается устройством управления, входящим в ее состав.

Недостатком известной ячейки является ограниченное число операций, выполняемых ею, что сужает область использования ячейки д

Целью изобретения является расширение области применения ячейки за счет увелияения числа операций, выполняемых ею.

Это достигается тем, что логиче ская ячейка содержит дополнительные входные JQ элементы И, дополнительный элемент НЕ и дополнительный триггер, вь1ход которого , подключен к третьему входу первого элемента И, входы - к выходам дополнительных входных элементов И, первые входы которых15 соединены с выходом второго элемента И, а вторые входы подключены соответственно к выходу дополнительного элемента НЕ и четвертому входу ячейки, соединенном с входом дополнительного элемента НЕ.20

На чертеже изображена схема логической ячейки.

Логическая ячейка , подключается к горизонтальным 1-3 и вертикальным 4, 5 шинам матричной однородной среды. Логическая 25 ячейка содержит управ)11яющую шину 6, выходные элементы И 7, 8, первый элемент И 9, элементы НЕ 10-13, дополнительный элемент НЕ 14, триггеры 15, 16, дополнительный триггер 17, входные элементы ЙО И 18-iil, дополнительные входные элементы И 22-23 I второй элемент И 24.

Входы триггеров 15, 16 подключены к выходам входных элементов И 18-21, а выходы - к соответствующим входам выходных элементов И 7,8. Первый и второй входы -элемента И 9 через элементы НЕ 10 и 11 подключены соответственно к управляющей тине 6 и первому входу ячейки 25, соединенным с.входами второго элемента И 40 24, выход которого подключен к первым входам входных, элементов И 18-21.

Входы элементов НЕ 12 и 13 соединены со вторым 26 и третьим 27 входами ячейки соответственно, а выходы подключены ко вторым входам входных элементов И 1.8 и 20. Выход триггера 17 поключен к третьему входу первого элемента И 9, входы - к выходам дополнительных входных элементов И 22 w 23, первые вхо которых соединены с выходом второго элемента И 24, а вторые входы подключены соответственно к выходу дополнительного элемента НЕ 14 и четвертому входу 28 ячейки, соединенному с входом дополнительного элемента НЕ 14. Выходы элементов И 7 и 8 подключены к выходу29: ячейки. Помимо четьфехопераций, выполняемых известной логической: Яч ейкой, такая логическая ячей{ а может настраиваться на выполнение двух, следующих дополнительных операций:

д) передача прямого сигнала с горизонтальной шины 1 f-го ряда на вертикальную шину 5 j -го столбца и последующая передача результирующего инвертирюванного сигнала с вертикальной шины 4 j -го столбца на горизонтальную шину 2 i -го ряда;

е) передача инвертированного сигнала с горизонтальной шины 1 ( -го ряда на вертикальную шину 5j -го столбца и последующая передача инве ированного сигнала р вертикальной шины 4 j -го столбца на горизонтальную шину 2 i иО ряда.

Работа ячейки в реясиме настройки поясняется таблицей, где символы в крайнем левом столбце обозначают вид операций cofnacHO описанию, выполняемых ячейкой У( 1 УЗ 3 на прямых выходах триггеров 15, 16 и 17 соответственно; QJ 7 настройки ячейки, подаваемые на шины 1, 2,3; Ф - настроечный сигнал, подаваемый одновременно на ячейки сред.

о

о о 1 о о 1

а б в г д 6

1 О О 1 О

Логические ячейки при использовании в матричной однородной среде имеют следующие режимы работы:

о о 1 о о 1

1 1 1 1 1 1

о 1 d с 1 с

о о о 1 1 1

1)режим настройки ячейки (когда в среде синтезируется дискретное устройство);

2)режим ; обработки информации {ре5

жим функиионирования в срчде этого устройства).,.

В. режиме настройки сигнал Ф-1, подается одновременно на шины 6 всех ячеек. Насройка ячеек производится коорд1шатным спо собом по столбцам. ГЪри настройке ячеек J -го столбца на шшту 4 этого столбца подается сигнал, равный 1. Он проходит через элемент И 24, и подготавливает к работе элементы И , Элементы И

7-9 закрыты сигналами О с инвертора 11. Настроечная информация (сигналы п .j q о - ) с выходов устройства управления {на чертеже не подсазано) однородной средой подается в ячейки -го столбца по ши- нам 1-3, триггеры устанавливаются в нужное положение

По окончании настройки сигнал Ф-О перет

ВОДИТ ячейки среды -в режим обработки информации (элементы И 18-а24 закрываются и подготавливаются к работе элементы И 7-9). Настройка при ф.-0 невозможна.

В режиме обработки информации между входной и выходной шинами каждого ряда и каждого столбца среды уста навливается связь через соответствуюшЙ триггер-формирователь устройствауправления среды и включается генератор синх импульсов этого устройства, задающий тактовую частоту и импульсный характер Сигналов, обрабатываеК1ЫХ в однородной среде.

Работу логических ячеек в составе однородной среды в режиме обработки информации рассмотрим на примере реализации в такой среде функции х IXn IXj

Эта функция может быть реализована на участке среды размером три строки и ооин столбец, содержаше1 три ячейки: допус-. ТИМ, что первая ячейка, находящаяся на пересечении 4 -ой и je-ro столбца, настроена на передачу прямбго сигнала с горизонтальной шины 1 k«-o& строки, на вертикальную шину5 j го столбца с последующей переда чей инвертированного сигнала с вертикальйой шиныг4 Д -го стоябца на горизонтальную шину 2 i -ой строки (тип настройки д), BTOpaia ячейка - с шины 1 (f +1)-ой строки на вертикальную шину 5 j -го столбца (тип настройки а), а третья ячейка настроена на передачу инвертированного сигнала с горизонтальной шины 1 (|+2)-ой строки на вертикальную шину 5 j -io столбца. Формирование функции осуществляется в два такта, В течение первого такта импульсные сигналы К , 2 S, выходов устройства управления средой по соответствующим

шинам 1 подаются на входы ячеек j -го столбца, обр)абатываются в них и с выходов этихЯчеек поступают на вертикальную шину 5 j -го столбца. Так как каждая из шин среды реализует дизъюнкцию подаваемых на нее сигналов, то на шине 5 будет сформирован сигнал 2,1, если на выходе по крайней мере одной из ячеек, подключенных к этой шине, появится единичный сигнал, Значение сигнала (О или 1) запоминается соответствующим триггером формирователем в устройстЕ- управления, ;вход которого f соединен с шиной 5, а выход - с иишой 4 столбца. В течение второго такта усиленный импульсный сигнал Z „ - Z , с выхода триггера-формирователя подается на вертикальную шину 4, инвертируется первой ячейкой, реализующей совмещенную операцию, и на шине 2 j -ой строки обруэзуется сигнал, описываемый заданной функ.цией.

Формула изобретения

Логическая ячейка, содержащая триггеры входы которых подключены к выходам входных элементов И, а выходы - к соответствующим входам выходных элементов Hjnep-вый элемент И, первый и второй входы которого через одни элементы НЕ подКлТбЧены соответственно к управляющей шине и первому входу ячейки, соединенным с входами второго элемента И, выход которого подключен к первым входам входных элементов И , другие элементы НЕ ,входы которых соединены со вторым и третьим входами ячейки, а выходы подключены ко вторым входам соответствующих входных элементов И, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения ячейки, она содержит дополнительные входные элементы И, дополнительный элемент НЕ и дополнительный триггер, выход которюго подключен к третьему входу первого элемента И, входы - к выходам дополнительных входных элементов И, первые входы которых соединены о выходом второг элемента И, а вторые входы подключены сг) ответственно к выходу дополнительного элемента НЕ и четвертому входу ячейки, соединенному с входом дополнительного элемента НЕ.

Источ 1ики информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Сб. Вычислительные системы выпуск 25, Новосибирск, 1967, с. 41.

Г