Пороговый логический элемент Советский патент 1983 года по МПК H03K19/23 

(54) ПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

t

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации.

Известен пороговый логический элемент, содержащий преобразователи весов на, два входа, состоящие из элемента И и элемента ИЛИ с параллельно соединенными входами, блок формирования порога и выходной элемент ИЛИ, причем блок формирования порога выполнен двухступенчатым, содержащим два однотипных каскада формирования набора весов первой ступени., взаинето дополняющие весовые выходы которых попарно соединены с входами элементов И каскада формирования порюга второй ступени (1 .

Недостатком этого порогового элемента является orpaHH iebfflocTb его функциональных возможностей.

Известен также пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на mi и т входов, выходы которых с весами, сумма которых равна порогу , соединены с входами элементов И, BbixoiTjbi которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого сое.цинс5й,1 с выходами .преобразователей весов вхо.цов с весами, равными порогу 2.

Недостатком известного порогового логи5 ческого элемента является относительно низкое быстродействие, поскольку с увеличением числа входов для такого элемента быстро растет задержка распространения сигаала.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на Ш) и гпг входов, выходы которых с весами, сум ма которых равна порогу У , соеданены с входами элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу V) , дополнительно введены го - 2 дополнительных преобразователя весов входов на W (l - , .., , 0 входов, где Го 2, а ГП) + т2 + Шэ + ... тгр п, общее число 39 входов преобразователя весов вхолов равно числу входов п порогового логического злемента, вь1ходы дополнительных преобразователей весов, сумма весов которых равна порогу И , соединены с входами дополнительных элементов И, выходы которых соеди нены с дополнительными входами элемента ИЛИ, вспомогательные входы которого coenjiНйны с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами равными поtoory Ц , и с выходами вспомогательных элементов И, первый и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу V . Кроме того, каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ и элементы И-ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с входами преобразователя весов входов, выход элемента ИЛИ соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К(, ..., ) ) Г соединен с выходом К-1-то элемента И-ИЛИ входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весов входов. Причем каждый преобразователь весов входов может также содержать первичные преобразователи весов входов, выходы с единичным весом которых соединены с входами элемента пропускания, выход которого соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, с единен с выходом Дополнительного элемента пропускания, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выходами вспомогательных элементов совпадения, входы которых соединены с выходами первич ных преобразователей весов с порогом, сумма которых равна К. На фиг. I показана обобщенная структурная схема порогового логического элемента; на фиг. 2 и 3 - примеры реализации порогового элемента с порогом И 2 и реализацией преобразователей весов входов в виде одноступенчатой структуры; на фиг. 4 - при мер реализации порогового логического элемента с преобразователем весов входов в ви де двухступенчатой структуры. Пороговый логический элемент содержит преобразователи весов входов 1 - 1 - 1 -го, выходы которых соединены с входами узла формирования порога 2, который реализуется на элементах И 3 и ИЛИ 4. При этом пороговый логический элемент содержит два пре4сбразователя весов входов на Ш и Шз входс;в 1 -t и 1--2, выходы которых с весами, сумма которых равна порогу V , соединены с входами элементов И 3, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 4, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу Кроме того, пороговый логический элемент содержит Г((-2 дополнительных преобразователя весов на гп|(1 3, ..., Го) входов, где Го 7 2, а mi+m2+m3+ ...+mr n, общее число входов преобразователей весов входов равно числу входов порогового логического элемента, выходы дополнительных преобразователей весов, сумма весов которых равна порогу и , соединены с входами дополнительных элементов И 3, выходы которых соединены с дополнительными входами элемента ИЛИ 4, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами, равными порогу У , и с выходами вспомогательных элементов И 3, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу V При одноступенчатой |)еапизации преобразователей весов входов 1-1:1-2, ..., 1-г, каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ 5 и элементы И-ИЛИ 6, входы элемента ИЛИ 5 соединены с входами преобразователя весов входов, выход элемента ИЛИ 5 соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов ходов с весом, равным К, К / 2, соединен с выходом К-1-го элемента И-ИЛИ 6, входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весов входов. В случае двухступенчатой реализации преобразователей весов входов, каждый преобразователь весов входов содержит первичные преобразователи весов входов 7-1 - 7-2, выходы с единичным весом, выходы которых соединены с входами элемента 8 пропускания, выход которого соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К-1-го дополнительного элемента пропускания 9, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выходами вспомогательных элементов 10 совпадения, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов входов 7-1 7-2 с порогами, сумма которых рав5на К. В этом случае каждый первичный пре образователь весов входов вьшолняется так же как и преобразователь весов входов в случае одноступенчатого реализации. Функционирование предлагаемого порогово го логического элемента осуществляется в общем случае следующим образом. Каждый из преобразователей весов входов является многопороговым элементом, реализующим на своих выходах пороговые функции с порогами, равными весам выходов, т.е. формирующим на своих выходах весово код, единица в каждом разряде которого свидетельствует о наличии на его входах чи ла единичных потенциалов не меньшего веса разряда (выхода): 5 (Хс,Хс4 V.- Ли) - Н , где Ш -N5(/vYi,nn -ww -1,--,. 1 n vvi-i 9 L- j-W J-символ пороговой имеющей порог ш , зависящей от перемешты Xj , индексы которых принадлежат мтгокеству UV-k,-.d, Xj - переменная (вход порогового элемента) с индексом j Так, на выходах преобразователя весов mi входов реализуются ,., с) где Wyy, ,oi/yyi vi +,.-,Wi. Ы1ИЙYn Х - множество входов (перемеьшых) преобразователя весов mj входов - множество индексов перемегшых XjeX. . Если на все входы порогового элемента поданы нулевые логические сигналы, то нулевые логические сигналы на всех выходах всех преобразователей весов входов и на выходе порогового элемента.. Поскольку каждый из преобразователей весов входов является многопороговым элементов, то при подаче на входы некоторого преобразователя весов входов d единичных логических сигналов, единичные лог тческие сигаалы появляются на всех его выходах с весами, не превышающими d. Пусть на входы порогового логического элемента подано d единичных логических сигналов, из них di - на входы преобразователя 1 - 1 весов mj входов, d2 - на входы преобразователя 1-2 весов т2 входов и т.д., dy- - на вхо ды преобразователя весов тг входов. При этом на всех выходах преобразователя 1-1 весов Ш) входов с весами, меньщими или равными dj, на всех выходах преобразователя весов т2 входов с весами, меньши2МИ или равными d,, и т.д., и на всех выходах преобразователя 1-Г весов тр.входов с весами, меньилими или равными dp появятся единичные логические сигналы. Если d а, то един1«ные логические сигналы не появятся на всех входах ни одного элемента И узла 2 формирования порога, ПО вызовет на их выходах и выходе порогового элемента нулевой логический сигнал. Копи d а, то единичные логические сигналы появятся на всех входах одного элемента из узла 2 формирования порога, а именно элемента, соединенного входами с выходами преооразоватслеи весов Ш, т, гпг входов с весами di, dj, ..., df- соответственно. Это вызовет на его выходе и на выходе элемента ИЛИ 4, с входом которого он соединен, появлен1;е единичного логического сигнала, следовательно, единичный логический сигнал появляется на выходе порогового логического элемента. Если d у а, то единичные .ттогические сигналы появятся га всех входях нескольких элементов И 3 узла 2 формирования порога, что вьзовст на его рЛ)Гходе единичный потенциал. Если все d а единичных логических сигналов ПОДИНЫ из 1 лодьГ одного преобразователя весов, преобразователя весов iTij входов, то з его выходе с весомVc i ; г О по 5вится слшп чкьи; логический сигнал, которып поступит на вход элемента ИЛИ 4 узла 2 формирования порога и вызовет на его выходе единичный логическ1 й си1-цал. С;1еловательио, кажчый раз, когда ЧРТСЛО единич1 ых логических .ов па входах пороговогоЛогического jiiebseiiTa будет больHie или panFio пс-итчитте порога, на его выходе появится лсгнческий сигнал. Каждый из про(.бпазователей весов mj входог (i , 2. ..., г-,) функшюпирует аиалогич и,1м образо -. При подаче на его входе d еди15ичт1ых логических , на них d; па входы преобразователя 7-1 весов ml пхо;юв, dj - на входы преобразователя 7-2 весов т входов, и т.п.. dr- - на входы преобразователя весов гпг-. входов, единичные лоптееские сигналы появляготея на всех входах одного совпадения элемента веса выхода W-d , а также на всех входах нескольких элементов совпадения формирования веса выхода W d, что вызовет на их выходах и на соответетвующих выходах единичные лопяеские сигналы. Веса выхода VVSd- rae d.,.-|, - наибольшее из всех число едиш1Ч) логических сигналов, поданных на входы одного преобразова79входов), единичный norHuetтеля весов tn кий сигнал вызьшается, кроме того, единичными логическими сигналами, поступающими на входы элементов пропускания с выходов первичных преобразователей весов входов. Функвдонирование предлагаемого порогового логического элемента в конкретном случае его реализации при п 12 и а 3 осуществляется следующим образом (фиг. 4). Допустим, на входы преобразователя 7весов 3-х входов подан один единичный логический сигнал (на вход Xi). Он поступит на вход элемента ИЛИ 5 и вызовет на его выходе единичный логический сигнал. На выхо дах элементов И-ИЛИ 6 будут нулевые логические сигналы. Пусть теперь единичный логический сигнал подан и на вход Х2, при этом на выходе элемента ИЛИ 5 сохранится единичный логический сигнал. Кроме того, единичный логическш сигнал появится на обоих входах группы входов по И элемента И-ИЛИ 6, соединегшого с входами Х и Xj, что вызовет на его выходе единичный логический сигаал. При подаче единичного логического сигнала и на вход Хз, он подтверждает единичные логические сигналы на выходах элементов ИЛИ 5, И-ИЛИ 6, а кроме того, вызовет единичный логический сишал . на выходе элемента И-ИЛИ 6, на всех входах которого при этом будут единичные потенциалы, Таким образом, при подаче единичных логи ческих сигаалов на d входов преобразователя а весов 3-х входов () единичные логические сигналь появляются на его выходах с весами W d. Аналогичным образом при подаче d единичных логических сигналов на входы преобразователя 1-1 весов 6-и входов, единичный логический сигнал появится на всех его выходах с весом Ws d. Например, пусть на входь X) и Х2 поданы единичные логические сигналы, при этом на выходах преобразователя весов входов с весами W 1 и W 2 будут единичные логические сигналы, которые поступят на вход элемента 9 пропускания и вход элемента 8 пропускания и вызовут на и выходах единичные логические сигналы. Пусть теперь единичный логический сигнал подан на вход Хб, при этом на выходе преобразователя весов входов с весом появится единичны логический сигнал, который подтвердит единичный логический сигнал на выходах элементов 8 и 9. Единичный логический сигнал с выхода пре образователя 1 - 1 весов 6-и входов с весом поступает на вход элемента ИЛИ 4 узла 2 формирования порога, вызывая на его выходе, являющемся выходом порогового логического элемента, единичный логический сигнал Если 3 входы преобразователя 1 - 1 весов 6-и входов подано дваединичных логических сигнала, а на выходы преобразователя 1-2 весов 6-и входов - один, то на выходах с весами и соответственно будут единичные логические сигналы, которые поступят на входы элемента И 3 узла 2 формирования порога, соедине1шого входами с данными выходами преобразователей 1-1 и 1-2 и вызовут на выходе данного элемента И 3 и -выходе всего узла 2 формирювания порога, являющегося выходом порогового логического элемента, единичный логический сигнал. Таким образом, каждый раз, когда число единичных логических сигналов на входах порогового логического элемента станет равным или большим порога (в данном, случае 3), на его выходе появится единичный логический сигнал. Аналогшшым образом работают другие пороговые логические элементы. Повышение быстродействия достигается за счет сокращения задержки времени распространения сигнала с входов порогового логического элемента на его выход, Формула изобретения 1. Пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на m i и Шз входов, выходы которых с весами, сумма которых равны порогу Vj , соединены с входами элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу У| , отличающийся тем, что, с целью повьпиения быстродействия, в него дополнительно введены Го-2 дополнительных преобразователя весов входов на mj (i3, ... TO) входов, где Го 2, а mi + + шг + тз + ... -t- тгр п, общее число входов преобразовате.пя весов входов равно числу входов п порогового логического эле мента, ВЬЕХОДЫ дополнительных преобразователеи весов, сумма весов которых равна порогу У , соединены с .входами дополнительных элементов И, выходы которых соединены с дополшггельными входами элемента ИЛИ, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных Иреобразователей весов входов с весами, равными порогу и , и с выходами вспомогательных элементов И, первый и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу 99 2. Элемент по п. I, отличающий с я тем, что каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ и элементы И-ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с входами преобразователя весов входов, выход элемента ИЛИ соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К(, ..., V ), соетнт с выходом К-1-го элемента И-ИЛИ,

входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весов входов. 3. Элемент по п. ,отличающийс я тем, что каждый : преобразователь весов входов содержит первичные преобразователи весов входов, выходы с единичным весом которых соединены с входами элемента пропускания, выход которого соединен с выИг

/-/

TL

/-/

.

-ч НМГ 1-9. mtr

Хг

рогом, сумма которых равна К.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

wteir tnt

WANT

///МиГ 2 ходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К-1-го дополнительного элемента пропускания, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выходами вспомогательных элементов совпадения, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов с tj

фи&.Ъ