Шифратор L-разрядных слов Советский патент 1981 года по МПК G06F5/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования пространственного унитарного кода в двоичный код. Известен шифратор, содержащий многовходовые элементы ИЛИ, входы которых соединены со входами шифрато ра 1 . Недостаток такого преобразователя состоит в большом количестве аппара туры и нерегулярности связей. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и схемному решению является шифратор, содержащи последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шифрации и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходами шифратора И Недостаток указанного шифратора состоит в относительно большем количестве аппаратуры и низком быстродействии. Цель изобретения - сокращение ап паратуры и повыиение быстродействия шифратора. Поставленная цель достигается тем, что в шифраторе 6-разрядных слов, содержащем последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шифрации и группа выходов каходой ступени шифрации являются выходами шифратора i-я ступень шифрации Cl - С )/ где И -2, а 6 - число разрядов выходного слова, К-2,, содержит первую группу из - К-входовых элементов ИЛИ, вторую группу из , К-входовых элементов . ИЛИ и К-входовой дополнительный шифратор, входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ второй группы, а выходы являются выходами i -ой ступени шифрации H((-i-i)( 4(-f--i) разрядами выходов шифратора, а последняя ступень шифрации содержит также И-2 входовой дополнительный шифратор(где w- число ступеней шифpaiyiH), входы которого соединены с выхсщами элементов ИЛИ первой группы, а выходы являются выходами (wp 4 Cogg M) разрядов шифратора, -j-ый вход Ч -ого элемента ИЛИ второй группа t -той ступени шаФоации( (q,-14K), (h m) соединен с q,-ым входом j-ого элемента ИЛИ первой группы у-той ступени шифрации и с вьдходом ( j -v j ) -ого элемента ИЛИ первой группы ( г-1)-ой ступени шифрации, -) -ый вход q, -го элемента ИЛИ второй группы первой ступени шифрации соединен с cj, -ым входом j-oro элемента ИЛИ первой группы первой ступени шифрации и с Ч((1}п-1/. + J )-ым входом шифраторе. На фиг. 1 изображена функциональная схема /1-ой ступени шифрации, на фиг. 2 - то же, 1-й ступени шифра ции, на фиг. 3 - то же, последней ступени. Предлагаемый шифратор содержит m ступеней шифрации. Каждая ,i-я ступень (фиг. 1) включает п/К- входных цепей, разделенных на К групп 1,1(индекс i При номерах, блоков означает принадлежность описываемог-о блока к i-ой ступени), К . n/K -входовых элементов ИЛИ 2,1, элементов ИЛИ 3 К-входовой шифратор 4. Входными цепями первой ступени шифрации (фиг. 2) являются входы шифратора, которые пронумерованы таким образом, что двоичный код номе ра входной цепи соответствует выход ному коду, вырабатываемому шифратором при появлении единичного сигнала на этой входной цепи. Входные цепи первой ступени разделены на К групп причем отсчет ведется от входа, задающего нулевой код на выходе шифра тора. Первая группа входных цепей содержит цепи с номерами O-fn/K-l, вторая - (п/Кт2п/К-1) и т.д. Таким образом, в состав каждой группы входят все цепи, коды номеро которых содержат одинаковые наборы в р старших разрядах. Входные цепи каждой группы 1,1 подключены к соот ветствующему п/К - входовому элемен ту ИЛИ 2, 1. Выходы элементов ИЛИ 2 подключены к входам К - входового шифратора 4, выходы которого являют ся выходами 1,2,... .р старших разрядов шифратора (вых. tl)Каждый элемент ИЛИ 3,1 подключен к тем входным цепям каждой группы, которых двоичные коды номеров отлич ются только в р старших разрядах. При этом выход данного элемента ИЛИ 3,1 яв-ляется для второй ступени вхо ной цепью, номер которой соответств ет. номерам входных цепей первой ст пени, к которым подключен данный эл мент 3,1, но без учета первых р ста ших разрядов. Следовательно, вторая ступень содержит п/К входных це пей, которые в свою очередь разделе ны на К групп аналогично,, к&к и в первой ступени. Ангшогично построены и остальные ступени. Так,, 1-я с пень (фиг. 1) содержит п/К -входны цепей, разделенных на К групп l,i . первой группе l,-i прина ;лежат входые цепи с номерами Отп/кч-, ко второй группе 1, -( - входные цепи с номерами n/K Kl-l и т.д., т.е. в состав каадой группы 1, i входят входные цепи 1-ой ступени, двоичные коды номеров которых содержат одинаковые наборы ,в р старших разрядах. Входные цепи каждой группы 1,1. подключены к соответствующему п/К входовому элементу ИЛИ 2, i , выходы которых подключены к К-входовому шифратору 4,1 . Выходы шифратора 4,1 являются ( -f -Dp -и, ( 1 -Dp -и,...,( -I-Dp+pми разрядами шифратора (вых.ПЗ). Каждый К-входовой элемент ИЛИ 3,i подключен к тем входным цепям каждой группы, у которых двоичные коды номеров отличаются только в р старших разрядах. Заметим, что код номера входной цепи -(-ой ступени содержит Уп - р -- -1 разрядов. Выходы элементов ИЛИ 3, л являются входами +1-ОЙ ступени. Нумерация входных цепей i +1-ой ступени производится аналогично как и для второй ступени. Последняя т-ая ступень (фиг.З содержит И . 2 /| -К-входовых элементов или 3,т, выходы которых пх)дклю-. чены к входам п 2 входового дополнительного шифратора 5. Выходы последнего ( вых, )являются тр+1, mp+2,...log п-ми выходами шифратора. Заметим, что эламенты ИЛИ 3,1 каждой ступени, выходы которых являются входными цепями последующей ступени, с номерами О, 1-ый п/К - входовой элемент каждой ступени практически не используются. При построении реальных шифраторов они могут быть опущены. Предлагаемый шифратор работает следующим образом. На входах каждого элемента ИЛИ 2,1 заведены входные цепи, двоичные коды номеров которых равны на р старших разрядах. Таким образом, на выходах элементов ИЛИ 2 ВЕфабатывается пространственный унитарный К-разрядный код, которому соответствует позиционный р-разрядный код, являюцийся выходньм кодом (1-1)р+1, ...,((-1) р+р -го разряда шифратора. На выходах элементов ИЛИ 3,i формируется унитарный пространственный код, которому соответствует позиционный .1 -разрядный позиционный код. Этот унитарный код является входным кодом для 1+1-ой ступени шифрации. Таким образом, на каждой ступени шифрации получаются р разрядов позиционного выходного кода шифратора. Последняя т-я ступень вырабатывает 2 °&i P -разрядный пространственный унитарный код, который поступает на входы шифратора 5, выходами которого являются тр+1,,,..

разряды выходного позиционного кода шифратора.

Пример. Пусть разрящность выходного позиционного кода равна 5, р:г2 и , следовательно ,п«32 .Шифратор будет содержать две ступени шифрации. Пусть появился единичный сигнал на входной цепи с номером lOlOl -Sl o. Входные цепи с номером 10101 Входные- цепи будут разделены ка четыре группы, каждая по 8 цепей, в первую группу попадут входные цепи с номерами 00000.....00111, во вторую

01000.....01111,в третью - 10000

.10111 и в четвертую - 1100011111.

Возбужденная входная цепь относится к третьей группе. На выходе третьего восьмивходового элемента ИЛИ 2,1 поя вится единичный сигнал .Таким образом,

на выходах элементов ИЛИ 2,1 вырабатывается унитарный пространственный код 00100000, которому соответствует позиционный код 10, получаемый на выходах дополнительного шифратора 4,1. На выходе пятого элемента ИЛИ 3,1 тоже появится единичный сигнал. Таким образом, на выходах элементов ИЛИ 3,1 тоже вырабатывается унитарный восьмиразрядный пространственный код, соответствующий позиционному коду 101. Входные депи второй ступени разбиваются на четыре группы аналогично первой ступени. Первая содержит входные цепи с номерами 000,001, вторая 010,011, третья - 100,101 и четвертая - 110,111. Позиционный код номера первой ступени принадлежит к третьей группе. Поэтому на выходах элементов ИЛИ 2,2 вырабатывается унитарный код 0010, который соответствует позиционному коду 10, получаемому на выходах шифратора 4,2. На выходах элементов ИЛИ 2,3 вырабатывается унитарный код 10, который соответствует позиционному коду 1, получаемому на выходе шифратора 5 . Итак, в целом на выходах шифратора получается позиционный код 10101.

Сравним количество оборудования на построение известного и предлагаемого шифраторов. В качестве меры количества оборудования примем цену по Квайну. Для построения известного шифратора требуются.много- входовые элементы ИЛИ с суммарной ценой , . В предлагаемом шифраторе цена первой ступени + Сз1+ С4 f где п - цена К-п/К входовых элементов ИЛИ, , С 1Кооа.К цена дополнительного шифратора Сберем шифратор, указанный в известных устройствах. Цена первых двух членов каждой ступени в К раз меньше предыдущей.

Суммарная цена всех ступеней тсэменяется по закону убывающей геометрической прогрессии. Например, длп

и 688

п 256 ,

-f. Имея заСи 762. данное п и выбирая определенные способом р, можно достичь оптимального варианта (минимальная цена по Квайну. Регулярность связей шифратора обеспечивается аналогичностью построения его ступени и возможностью его наращивания.

Формула изобретения

Шифратор 2-разрядных слов, содержащий последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шиф

ратора и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходами шифратора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения оборудования, в нем -i-ая ступень шифрации

) , где .

п 2, , п pV2, содержит первую группу из , К-входовых элементов ИЛИ, вторую группу из Зи/кЧ К-входовых элементов ИЛИ и К-входовой дополнительный шифратор, входы

которого соединены с выходами элементов ИЛИ второй группы, а выходы являются выходами 1-ой ступенг шифрации и (i-1) Р4-1 7 (i-1) р+р-Mil разрядами выходов шифратора, а прследняя ступень шифрации содержит также п 2 Р в ходовой дополнительный шифратор (где m - число ступеней шифрации) , входы которого соединены с. выходами элементов ИЛИ первой группы,

а выходы являются выходами (mp-t-1 f rJogj n) разрядов шифратора j-ыИ вход элемента ИЛИ второй груп пы г-ой ступени шифрации ( JufKH) (q«lTK)i (r-2fni) соединен с q-tJM

входов j-ого Элемента ИЛИ первой группы г-той ступени шифрации и с

вkxoдoм f Л элемента

ИЛИ первой группы Гг-1)-ой ступени шифрации, j-ый вход q,-ого эле ента ИЛИ второй группы первой стуени шифрации соединен с cj, -ыи ходсм j-oro элемента ИЛИ первой руппы первой ступени шифрации и с (C(J,-1 ) -п ( ))-ым входом шифратоа.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Майоров с.А. и Новиков Г.И.

Принципы организации цифровых машин. Л., Машиностроение, 1974, с. 118,

2.Авторское свидетельство СССР йо заявке 2629656/24,

кл. G 06 F 5/02, 1978.

BbixLi

Вь/х т

Bb/xlm-nJ