Ячейка однородной среды Советский патент 1979 года по МПК G06F7/00 

(54) ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ и одинаково между собой соединенных ячеек, Применяются обозначения: входы 2,3,4,5,6 переменных y,2,t,f,x соответственно и выходы 7,8,9,10,11 переменных У , Z , t , f , X соответственно. Выходы 8 и 10 каждой ячейки соединены со входами 3 и 5 соседней по горизонтали, а выходы 7,9 и 11 со входами 2,4 и б соседней по вертикали ячейки соответственно. Ячейка 1 содержитэлементы И 12,1 14 и 15, элементы ИЛИ 16 и 17 и элементы НЕ 18 и 19. Из. функциональной схемы ясно, что ячейка 1 реализует следуювще логические функции; (1) (2) f f+zty (3) x+ztf Благодаря такой конструкции двумерная однородная структура обеспечивает выполнение следуювдах операций 1.Подсчет количества единиц в заданном логическом векторе. 2.Определение положения единицы в заданном логическом векторе. 3.Соединение любой упорядоченной т-ки входных каналов (из п) с m выходными каналами в соответствии с заданным управляющим логическим зектором (сжатие, сжимающая коммуоацня) 4.Соединение то входных каналов с любой упорядоченной т-кой (из п) выходных каналов (расширение, расширяющая коммутация). Предлагаемая двумерная однородная структура работает следующим образом Заданный логический вектор подаёт ся поразрядно на входы 3 ячеек левой границы матрицы. На входы 4 всех яче ек верхней гранищл матри1да подаются константы t 1, Очевидно, что при этом потенциалы в точках 20 ячеек 1-го (левого) стол ца матрицы соответствуют значениям одноименных разрядов заданного логического вектора. Потенциалы в точках 21 ячеек этого столбца имеют значение «1 до тех .пор, пока не встретится некоторая i, -я ячейка, соответ ствующая первой единице заданного вектора. Из (2) следует, что во всех ячейках, расположенных ниже i, -И, по тенциалы в точках 21 будут иметь зна чение 0, независимо от содержимого заданного вектора. Вследствие Этого, согласно (1), на выходах 8 ячеек первого столбца будет продубли рован заданный .вектор,- за исключение его пер-вой единицы которая заменяет ся нулем. Этот -остаток исходного вектора поступает на входы 3 ячеек 2-го столбца матрицы. При этом ij-я ячейка является единственной- ячейкой 1-го столбца, в которой выполняется условие . Аналогичные преобразования происходят во 2-м, 3-м и т.д. столбцах матрицы: в некоторой i -и, i,-fl и т.д. ячейках , 3-го и т.д. столбцов выделяются втораяf третья и т,д, единицы заданного логического вектора. Рассмотренный процесс выделен я очередных единиц обеспечивает выпапнение всех описанных ниже операций, 1.Подсчет количества единиц о Для выполнения этой операции на входы 5 всех ячеек левой границы матрицы полаются константы , а на входаз б всех ячеек верхней границы - константы , ПРИ этом, согласно (3), во всех ягчейках матрица , и выражение (4) принимает вид х x+zt, Как было показано выше, условие 2t-l выполняется в каждом столбце, матрицы, начиная с 1-го (левого)/ только в одной ячейке соответствующей первой сверху единице исходного вектора или его остатка. Значит, если висходном векторе содержится i единиц, то условие будет выполнено в точности в Е левых столбцах. Во всех остальных (расположенных правее) столбцах матрицы ситуация возникнуть не может. Поскольку на входы 6 верхней границь поданы константы , сигналы .на выходах 11 нижней границы примут значение тальке в левых столбцах, Итак, выхода х нижней границы предлагаемой двумерной однородной структуры образуют шкалу, по которой непосредственно отсчитывается капичество единиц, содержащихся в заданном логическом векторе. 2.Определение положения k-й единицы . . , Для выполнения этой операции на вхо,15Л 5 всех ячеек левой границы матрицы подаются константы , на входы 2 верхней границы во всех столбцах, кроме k-ro, подаются сигналы а в k-M столбце . При этом, согласно (3) / во всех ячейках Столбца . Но условие zt-l выполняется в единственной ячейке k-ro столбца, а именно, в ячейке, находящейся в строке, соответствующей k-й единице исходного вектора. В этой единственной ячейке возникает сигнал , который в со ответствии с (3) сохраняется далее до правой границы матрицы. Значит сигнал появляется на выходе 10 правой границы матрицы в -.единственной строке, соответствующей k-й единице заданного логического вектора. Следовательно, выходы f правой гранигда матрицы образуют шкалу, по которой после подачи в k-й столбец запроса отсчитывается положение k-й единицы. 3. Сжатие (сжимающая комдлутация) Задача, которую потает устройство в этом случае, состоит в соединении любой упорндоченной т-ки входных ка налов (из общего числа п) с m выходными каналами. Номера подлежащих переключению входных каналов i, ,1,..., (Ij ij .... .1) указываются n-раз рядным логическим вектором, который содержит единицы в соответствующих этим номерам разрядах (управляющий вектор) . п входных каналов подключаются поразрядно ко входам 5 левой границы матрицы. На входы 2 всех ячеек верхней границы подаются константы . При этом согласно (3) во всех ячейках матрицы и сигналы, поступающие на входные каналы, распространяются по цепям f вдоль соответствующих строк матрицы. Кроме того, на входы б всех ячеек верхней границы матрицы подаются кон станты . Поэтому в любой ячейке, где выполняется условие , соглас но (4) , то есть происходит пово рот сигнала из горизонтальной цепи f в вертикальную цепь х. В соответствии со структурой управляющего вектора в 1-м (левом) столбце матрицы ситуация возникает в i,-и строке, во 2-м в 1,-и и т.д. Следовательно на выходы 11 нижней границы матрицы будут направлены в 1-м столбце сигналы входного канала, во 2-м сигналы i.-ro входного канала к т.д. Таким образом, выходы х нижней границы матрицы являются в данном случае выходными каналами и устройст во осуществляет сжимающую коммутацию 4. Расширение (расширяющая коммутация) . Задача, которую решает устройство в этом случае, состоит в соединении m упорядоченных входных каналов с лю бой упорядоченной т-кой выходных каналов (из общего числа гг) . , Номера выходных каналов .,... i(i i ... х: i) , к которым должны быть подключена входные каналы 1,2,..,т задаются п-раэрядным управзяющим вектором, который содержит единицы в соответствующих разрядах. т. входных каналов подключаются поразрядно к входам у верхней границы матрицы. На входы 5 всех ячеек левой границы матрицы подаются константы . При этом в любой ячейке, где вы- полняется условие , согласно (3), , то есть происходит поворот сиг }iaлa из вертикальной цепи у в горизонтальную цепь f. Очевидно на выходы 10 правой границы матрицы будут направлены: в ij-и строке сигналы 1-го входного ка нала, в ij-и сигналы 2-го входного какала и т.д. Таким образом, выходы f правой границы матрицы являются в данном случае выходными каналами и устройство осуществляет расширяющую коммутацию. Предлагаемая двумерная однородная структура может найти применение в различных универсальных и специализированных устройствах цифровой техНИКИ. Одно из возможных применений - выполнение логических операций при аппаратурной реализации языков высокого уровня и различных функций математического обеспечения ЦВМ. Широкие функциональные возможности предаагаемой структуры и большая скорость выполнения операций могут способствовать увеличению эффективности всей системы. Другое применение предттагаемой структуры - коммутация сообщений в цифровых ус-Еройствах и в системах связи, В этом случае дрполйительным . преимуществом является большая скорость перестройки: для изменения коммутации достаточно подать на входы матрицы новый управляющий вектор. Предлагаемую структуру можно использовать также для эффективной pea-. лизации произвольной коммутации п Каналов (при условий, чт6в каждый момент времени необходамо. обслужи--вать не более,. чем m из п каналов). Для 3TQ,ro-достаточно построить схему из трех последовательнй включенных блоков: сжимающий ко1«г т.атор размера п х т, ПОЛНЫЙ коммутатор размера m X in, расширяющий коммутатор размера m X п. При этом размеры полното коммутатора (который может быть выполнен по любой известной схеме) уменьшаются от п к п до m х т, что упрощает моммутйрующее устройство в делом. .,, / Формула изобретения Ячейка однородной среды, содержащая элементы И, ИЛИ, НЕ, причем первый .вход ячейки соединен с первыг входом первого элемента И и с первым выходом Ячейки, второй вход ячейки соединен со вторым входом первого элемента И, с первым входом второго элемента И, выход которого является вторым выходом ячейки, и, через первый элемент НЕ -: с первым входом третьего элемента И, третий вход ячейки соединен с третьим входом первого элемента И, со вторым входом третьего элемента И, выход которого .является третьим выходом ячейки, .и через второй элемент НЕ - со вторым входом второго элемента И, четвертый вход ячейки соединен с первым

664169

входбм.первого элемента ИЛИ, второй вх- дкрторого соединен с выходом перJBorb элемента И, а выход является четвертым выходом ячейки, пятый вход ячейки соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является пятым выходом ячейки, отличающаяся тем, что, с целью расширения класса решаемьах задач за счет реализации коммутации в соответствии с управляющим вектором.

в ячейку введен четвертый элемент И, входы которого соединены со вторым, третьим и четвертым входами ячейки, а выход - со вторым входом второго элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 304567, кл. G 06 F 7/04, 15,09.69,

2.Авторское свидетельство СССР 590747, кл. G 06 F 7/00.

LKkl

/ТШт

I I I

ПТ

I I I

ттт

10