Многофункциональный логический модуль

(53) 681.33 (56) Автор У 1174918,Авторско ,В 1164693,тельство СССРР 7/00, 1984.льство СССРГ Я/00, 1983.НЫЙ ЛОГИЧЕСКИ ычисли- спольованно- матичесих объи схе их р ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ вторСН 0 М, СвидатяЛьСт(57) Изобретение относится к тельной технике и может быть зовано в качестве специализи го устройства в системах авт кого проектирования логическ ектов для проверки .правильно логических объектов в.процес работки и для построения проверяющих тестов. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения расчета выходных состояний узлов, содержащих как элементы И, так и монтажные объединения типа И. Поставленная цель достигается тем, что многофункциональный логический модуль, содержащий блок расчета функций, группу мультиплексоров, коммута-. тор функции, регистры и блок маски рования, имеет группу дещифраторов 7.1-7.И кода аргумента, блоки 82- 8,4 расчета функций, группу формирователей 9.1-9,Я команд, коммутаторы 15, 16 команд, группу блоков 17.1 Ф 17.0 перекодировки и формирователь 14 признака недопустимого сочетания аргументов с соответствующими связями. 3 з,пф-лы, 8 табл., 6 ил.30 Блок 1 7 перекодировки (фиг . 4) с одержит элемент ИЛИ 37, элементы И-ИЛИ 38-40.Блок 23 маскирования (фиг. 5) содержит генератор 41 логической "1",Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированного устройства в системах автоматичес 5 кого проектирования логических объектов для проверки правильности схем логических объектов в процессе ихразработки и для построения проверяю щих тестов, 10Целью изобретения является расши, рение области применения за счет , обеспечения расчета выходных состоя-ний узлов, содержащих как элементы И,так и монтажные объединения типа И. 15На фиг. 1 и 2 представлена схема мнбгофункционального логического модуля, на фиг. 3 - схема формировате,ля признака недопустимого сочетания , аргументов, на фиг. 4 - схема коммута 20 ции команд; на фиг. 5; схема блока перекодировки на фиг. 6 - схема блоФка маскирования.Модуль (фиг, 1 и 2) содержит первую 1 и вторую 2 группы информацион 25 ,иых входов модуля, первый 3 и второй 4 входы задания функции модуля, вход 5 запуска модуля, синхровход 6 модуля, группу дешифраторов 7.1- 7.И кода аргумента, с первого по четвертый блоки 8. 1-8.4 расчета функ,ций, группу формирователей 9.1-9.И команд, каждый из которых содержит элемент ИЛИ 1 О, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 1 ЛИ 11 и элементы И 12 и 13, формирователь 14 признака недопустимого со 9четания аргументов, первый 15 и второй 16 коммутаторы команд, группу блоков 17, 1-17.М перекодировки, группу мультиплексоров 18. 1-8,И, комму оратор 19 функции, первый 20, второй 21 и третий 22 регистры, блок 23 массирования, группу выходов 24 результата модуля, группу выходов 25 привнаков действительности модуля, вы" 45 ход 26 признака недопустимого сочетания аргументов модуля.Формирователь 14 признака недопусйкиого сочетания аргументов (фиг.2) содержит группу элементов И 27 и 50 мультиплексор 28, коммутатор 15(16) команд (фиг. 3) содержит мультиплексоры 29-36. элементы И-НЕ 42 и 43 и элемент ИЛИНЕ 44.Модуль предназначен для расчета выходных состояний электронных схем, в том числе имеющих монтажное И, объединяющее выходы интегральных схем (ИС)При подготовке схемы к расчету ИС типа И описываются в виде базовых функциональных элементов (БФЭ) . Коньюнкции, реализуемые монтажными И, группируются как элементы в ИС и также описываются в виде БФЗ.Количество типов БФЭ, рассчитываемых модулем, определяется количеством 1-типов БФЭ"аналогов логических схем И и количеством 1-типов БЗФ-; аналогов монтажных И и равно 21.Тип функционирования закодирован в модуле (д+1)-разрядным двоичным кодом, йричем 2"ф = 21. Таким образом, старший (1+1)-й разряд номера типа БФЭ является по сути признаковым и опозволяет различать при расчете БФЭ- аналоге логических и монтажных И.ВЧисло аргументов М; К-й конъюнкции в БФЭ типа 3 (где 1 4 31, 1 4 К 4 К К; - число конъюнкций в БФЭ типа 1) равно числу входов 1-го элемента в ИС.Число конъюнкций К; в БФЭ типа 3 есть частное от деления нацело максимального числа аргументов М на число аргументов одной конъюнкции М; общее число конъюнкций 1. = КСигналы на входах и выходах подлежащего расчету БФЭ обозначаются соответственно пА и КР, где 1 ьпьЫ,ОсК.Ре.лизуемый в данном модуле алгоритм расчета предполагает представление сигнала, например, А в двухразрядном двоичном коде представления (КП). Разряды КП сигнала А обозначаются А и А,. Состояние сигнала А и его КП имеют значения, приведенные в табл .Расчет выходных состояний логического элемента И, реализующего функцию Р (1 А, 2 А-БА), производится поформуламР, = 1 А" 2 А ИАПОднако эти формулы даны без учетавыс окоимпедансног о состояния "2" на1425649 входе рассчитываемого элемента И, например монтажного И, объединяющего выходы ИС с высокоимпедансным состоянием на выходах. Состояние "2" устанавливается на выходе ИС под действием управляющего сигнала и носит нелогический характер, поэтому необходим предварительный (перед расчетом по формулам (1 анализ комбинаций аргументов рассчитываемых модулем функций и их перекодировка в соответствии со следующими заключениями.Если на входе монтажного И есть сигналы только 2 и А, где А определе" ны и равны либо только О, либо только 1, то выходной сигнал равен А, т.е. Р = О 2 = О 20 Р= 1 В, 2 В;ИВ(2) Р= 1 2 следовательно, для расчета по формулам (1) все состояния "2" на входах перекодируются в состояние "1",Если на входы монтажного И поступают одновременно и логическая "1" и логический "0", то реально из-за перегрузок итоговый сигнал выходит в область порога переключения. Это дает основание считать его неопределенным, т,е,(3) Р = О 1 = Х(4) Р=А.Х=Х,где А = 0,1,2,Хследовательно, для расчета по формуле (1) при наличии на входе монтажного И хотя бы одного неопределенного сигнала все входные состояния перекодируются в состояние "Х".Если все сигналы на входе монтажного И находятся в состоянии "2",то и итоговый сигнал находится в состоянии "2", т.е,Р = 2 г = г.(5) следовательно, для расчета по формуле (1) при наличии на входе и "О",и "1" все входные состояния перекодируются в состояние "Х",Если один из сигналов на входемонтажного И неопределен, то независимо от состояния остальных сигналов итоговый следует считать неопределенным, так как Если "2" поступает на вход логического И, то этот сигнал целесообразно считать неопределенным из-за 5резко возрастающих задержек элемента И и малой помехозащищенности повходу "2", т.е,Р = Л 2 = А Х, как в п.1, (б) 1 От,е, все входные состояния "2" навходе логического И перекодируютсяв состояние "Х".Этот подход оправдан при расчете15 выходных состояний логических узлов,рабо 1 вющих на высокой частоте,Таким образом, расчет конъюнкцийв модуле производится по формулам:, 2 В Б,.Причем при расчете функций БФЭ -аналогов логического И (в +1-мразряде типа БФЭ логического "О") аргументы 1 В-ИВ, 1 В, - НВ соответственно равны аргументам функций (1)1 А, -ИА, 1 А,-ИА, а при расчете функций БФЭ-аналогов монтажного И (в .+30 +1-м разряде номера типа логической"1") аргументы 1 В -В, 1 В -В, сутьаргументы 1 А -ИА, 1 А,-ИА скорректированные в соответствии с (2)-(б).Рассмотрим работу модуля. Дляудобства изложения лоложим К = 12,тогда имеем результаты, приведенныев табл. 2,В табл. 3 приведен для каждогоБФЭ двоичный код номера его типа идля каждого его выхода - логическаяфункция, реализуемая на этом выходе,Если БФЭ какого-либо типа имееттолько К; выходов, то в КК;-м45 столбце соответствующей строки втабл. 3 дан признак В/О-выход номераК в данном БФЭ отсутствует,При работе модуля на его входы.(фиг. 1 и 2) подаются следующие сигналы: регулярная последовательностьсинхроимпульсов на вход б; код номера типа 1 на входы 3 и +1-й разрядномера типа на вход 4, первые разряды1 А-ЯА КП сигналов 1 А-ИА на входы 1",вторые разряды 1 А -ИА, КП сигналов1 А-НА на входы 2Коды на входах 1-4 должны сохраняться в течение не менее двух тактов.5 425Одновременно с изменением сиг налов на входах 1-4 на вход 5 модуля поступает импульсный сигнал И длиной в один период синхронизации.5На регистре 22 сигналы с входов 4 и 5 задерживаются на один такт со-ответственно на первых и втором выходах регистра 22 вырабатываются сигналы НТ и И х. 10Дешифратор 7.п, где .1и ( И прео разует КП сигнала пА в троичный позиционный код, логический "0" в первом, втором и третьем разряде которого означает наличие соответст ,венно логической " 1", логических "0" ,и "Х" на входе пА БФЭ согласно табл.4. Б локи 8.2-8.4 расчета функцийрассчитывают функции Г, где 1414 Е, аналогичные функциям Р, приведенным в табл. 3 от аргументов соответственно 11, -И 1; 11,-И 1 11-И 1. Тем самым производится анализ входных си,туаций на входах М элементов, сос тавляющих рассчитываемый ГФЭ. Результаты анализа Р(тп;"1), Рт (М 1 о)х ,Р (тп;"1 х ) несут информацию о сочета:нии логических "1" "О" "Х" и "2"х хна входах М К-го элемента БФЭ типаи служат исходными данными для формирования команд перекодировки.Формирователь БИ команд перекодиРовки по анализу величин с выходов блоков расчета функций вырабатывает35 три команды 1 -1 . По первой кол 3маиде все КП на вхфдах М перекодиру 1 Отся в КП, соответствующие состоянию "Х", как в (3) и (4), По второй команде все КП, соответствующие сос тоянию "Е" на каких-либо входах, из М входов перекодируются в КП, соответствующие логической "1", как в (2) и в (6) .Третья команда говорит о наличии недопустимого сочетания элементов, как в (3) на входах М, Третьи команды из формирователей 9 поступают на входы формирователя 14 признака недопустимого сочетания аргументов,На элементах И 27 группы собираются признаки для всех типов БФЭ, а мультиплексор 28 выбирают из них тот, который соответствует рассчитываемому в данный момент БФЭ типа,1, Этот55 признак поступает на выход 26 модуля.Первые и вторые команды с выходов формирователей 9 поступают на информационные входы соответственно перво 6496го 15 и второго 16 коммутаторов ко -манд, которые под воздействием номера типа 1, поступающего на их управляющие входы, выбирают соответствующие входам БФЭ типакоманды(табл,5) .Блок 17 И перекодировки (фиг 5)при наличии сигнала на входе 4 перекодирует код А А, в код В, В, либо,если логическая "1" на входе 4 отсутствует, пропускает код АА, на выходы блока 17.И в соответствии стабл; 6.Мультиплексор 18 группы передаетс входов на свои выходы данные пВ, .вмоменты времени И = 1 и данные пВ,в моменты времени И = 1 (И = Ь).С выходов мультиплексоров 18 указанные данные поступают на входы блока 8,1 расчета функций, в которомрассчитываются 4 ункции по формулам(1), аналогично функциям, описаннымв табл, 3 Распределение выходныхсигналов блока 8,1 по входам регистров 20 и 21 производится коммутатором 19 в соответствии с табл. 7Коммутатор 19 функций под воздействием номера типа БФЭ, поступающегона его управляющие входы из Е функций, рассчитанные блоком 8, 1, выбирает только те, которые составляютрассчитываемый БФЭ типа Прием информации с выходов коммутатора 19 на регистры 20 и 21 проис: одит по сигналам соответственно Их и ИГаким образом, по окончании сигнала И на выходах регистров 20 и 22 появляются и сохраняются до конца следующего импульса И КП выходных сигналов БФЭ, являющихся выходами24 модуля.Блок 23 вырабатывает свои выходные сигналы в соответствии с табл.8 истинности. Указанные сигналы поступают на вы-,ходы 25 модуля и являются признаками действительности выходных сигналов.модуля,Считывание результатов расчета свыходов 24-26 модуля может производиться с момента конца импульса И, доконца следующего импульса И , т.е,при максимальном темпе работы модуляв момент И считывается результатрасчета предыдущего БФЭ.Формула изобретения 1, Многофункциональный логический модуль, содержащий первый блок расчета функций, первый, второй и третий регистры, коммутатор функции, блок маскирования и группу мультиплексоров, причем выходы мультиплексоров группы соединены с соответствующими входами группы первого блока расчета функций, выходы группы которого соединены с информационными входами- группы коммутатора функции, выходы группы которого соединены с информационными входами соответствующих разрядов первого и второгорегистров, выходы которых являются группой выходов результата модуля, выходы признаков действительности которого соединены с соответствующими выходами блока маскирования, входы которого соединены соответственно с выходами разрядов, кроме старшего, третьего регистра, выход старшего разряда которого соединен с входом разрешения приема второго регистра, вход син" хронизации которого объединен с входами синхронизации первого и третьего регистров и подключен к синхровходу модуля, вход запуска которого соединен с входом разрешения приема первого регистра, первый вход задания функции модуля и вход запуска модуля соединены соответственно с входами разрядов третьего регистра, управляющие входы мультиплексоров группы соединены с входом запуска модуля, пер-, вый.вход задания Функции которого соединен с управляющим входом коммутатора функции, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения расчета выходных состояний узлов, содержащих как элементы И, так и монтажные объединения типа И, он содержит группу дешифраторов кода аргумента, второй, третий и четвертый блоки расчета функции, группу блоков перекодировки, два коммутатора команд, формирователь признака недопустимого сочетания аргументов и группу формирователей команд, причем информационные входы первой группы модуля соединены с первыми входами соответствующих дешифраторов кода аргумента группы и с первыми входами соответствующих блоков перекодировки группы, информационные входы второй группы40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 модуля соединены с вторыми входами соответствующих дешифраторов кода аргумента группы и с вторыми входами соответствующих блоков перекодировки группы, первые и вторые выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационньпя входами соответствующих мультиплексоров группы, первые выходы дешифраторов кода аргумента группы соединены с соответствующими входами группы второго блока расчета функции, выходы группы которого соединены с первыми входами соответствующих формироватеФлей команд группы, вторые выходы дешифраторов кода аргумента группы соединены с соответствующими входами группы третьего блока расчета Функции, выходы группы которого соединены с вторыми входами соответствующих формирователей команд группы, третьи выходы дешифраторов кода аргумента группы соединены с соответствующими входами группы четвертого блока расчета Функции, выходы группы которых соединены с третьими входами соответствующих Формирователей команд группы, первые выходы которых соединены с соответствующими информационными вкодами группы первого коммутатора команд, выходы группы которого соединены с третьими входами соответствующих блоков перекодировки группы, четвертые входы которых соединены с соответствующими выходами группы второго коммутатора команд, информационныевходы группы которого соединены с вторыми выходами соответствующих формирователей команд группы; третьи выходы которых соединены с соответствующими информационными входами группформирователя признака недопустимогосочетания аргументов, выход которогоявляется выходом признака недопустимого сочетания аргументов модуля,первый вход задания функции которогосоединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов команд и спервым управляющим входом формирователя признака недопустимого сочетанияаргументов, второй управляющий входкоторого соединен с пятыми входамиблоков перекодировки группы и вторымвходом задания функции модуля,2, Модуль по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что формировательпризнака недопустимого сочетания аргументов содержит группу элементов Ии мультиплексор, причем информацион-ные входы группы формирователя признака недопустимого сочетания аргументов соединены соответственно с входа 5 ми элементов И группы, выходы кото,рых соединены с соответствующими информационными входами мультиплексорУ, первый и второй управляющие входы и выход которого являются соответствен 1 но первым и вторым управляющим входами и выходом формирователя признака недопустимого сочетания аргументов.3, Модуль по п. 1, о т л и ч а ю,;щ и й с я тем, что формирователь 15 команд содержит элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два элемента И, причем первый вход формирователя команд соединен с первыми входами элемента ИЛИ и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 20 вторые входы которых объединены и1подключены к второму входу формирователя команд, третий входкоторого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы 25 которых соединены соответственно сыходами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕинверсный выход первого элеменга И, прямой выход второго элементаи выход элемента ИЛИ являются сответственно выходами с первого поретий формирователя команд.4, Модуль по и. 1, о т л и ч а юи й с я тем, что блок перекодировки содержит элемент ИЛИ и три эле 35 мента И-ИЛИ, причем первый вход блоКа перекодировки соединен с первым входом элемента ИЛИ, с первым прямым входом первой группы первого элемен а И-ИЛИ и с первыми прямыми входами 40 Первой.и второй групп третьего элемента И-ИЛИ, второй вход блока перекодировки соединен с вторым входом элемента ИЛИ и вторым, прямым входом второй группы третьего элемента И ИЛИ, третий вход блока перекодировки соединен с вторым прямым входом первой группы и с первым инверсным входом второй группы первого элемента И-ИЛИ, четвертый вход блока переко дировки соединен с третьим инверсным входом первой группы и вторым прямым входом второй группы первого элемента И-ИЛИ, с вторым инверсным входом первой группы третьего элемента И-ИЛИ 55 пятый вход блока перекодировки соединен с первым прямым входом первойгруппы и первым инверсным входом второй группы второго элемента И-ИЛИ,выход элемента ИЛИ соединен с вторымпрямым входом первой группы второгоэлемента И-ИЛИ, выход первого элемента И-ИЛИ соединен с вторым прямымвходом второй группы второго элемента И-ИЛИ, с третьим инверсным входомпервой группы и третьим прямым входомвторой группы третьего элемента ИИЛИ, выходы второго и третьего элементов И"ИЛИ являются соответственнопервым и вторым выходами блока перекодировки. Таблица 1 Сигнал А КП сигнала А А. Ао Логическая "1" Логический "О"1425649 12 Табли ца 3 Функции, вырабатываемые на выходах БФЭ 1 1 1Код номера типа БФЭ 2+1 10 1 В/О В/О 0 1 В/О В/О 11 Р 14 вв 1 А 2 Ав Р 15=7 А 8 А В/ОЗА 4 А 5 А 9 А 10 А6 А 11 А12 А В/О Таблица 4 ЪСигналы на входахдешифратора кода7 п п 1 п 1, п 1 пА 0 0 0 1 0 0 0 0 гваввв+ 9 ввв у гвэв у 1 О вм вм вв 19 вм-у 13 савв 1 . Т+ 11 1 О 13 ма зм 13 вм+ 1 вмвм-у. 11 Мвм 16 вм ОО 1 вмФО 1 вм-у" 1 1 0 0 гвм+ 3 вм+ Ь мв+ Ь вм+ 11 вм у 12 вм у1416 вм+ 14 ввв+ Сигналы на выходахдешифратора кода7 и 1 0 0 0 1 0 О вм - 10 вм у 113 вм-в ввв-в 1пАпкмц 2 Сигналы на входах блока 17.И перекоди- Сигналы на выровки ходах блока 17,И пкмп 2 1+ пВ, пВ,О О О О 1 О н/с н/с О О О О О О О О О О О О О Таблица 7 Выходы коммутатора 19 Т 2 О 1 Г 2 Г 7 Г 8 ГО О 11 Г 12 Г 14 Г 15 Г н/с н/с н/с Т а б л и ц а,8 Выходы блока 23ю 2 шЗ ш 4 гт а 1тп 5 тп 6 Т Т 2 О О О О О О н/с н/с н,с н/с н,с н/с н,с н/с О О О О О 1 ОЗГ 4 Г 9 Г 1 ОГ 13 Г н/с1 1 1 О О О 5 6 5 Г 6 Г н/с н/с н/с н/с