Многофункциональный логический модуль

(9 51)5 Н 03 К 19/094 ПИСА ЕТЕН И ль, В,И. Косте ьных микросхем в ельной технике; Б.Н, Файзулаева, ио и связь, 1987, -тво СССР 094, 1985. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) МНОГОФУН КЦИОНАЛЬ Н Ы Й ЛОГИЧ ЕСКИЙ МОДУЛЬ(57) Изобретение относится к микроэлектронике и импульсной технике и предназначено для реализации симметрических булевых функций, Цель изобретения - упрощение многофункционального логического модуля, Многофункциональный логический модуль содержит логические ячейки 13-27, каждая из которых реализована на КМОП-транзисторах и выполняет функцию исключающее ИЛИ между одним из входных сигналов и кОнъюнкцией двух других входных сигналов. 2 ил.35 40 45 Изобретение относится к микроэлектротехнике и импульсной технике и предназначено для реализации симметрических булевых функций (СБФ) и переменных.Цель изобетения - упрощение многофункционального логического модуля,На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого многофункционального логического модуля при п=5; на фиг,2 - принципиальная схема логической ячейки на МОП-транзисторах.Модуль содержит п=5 информационных шин 1-5, и+1 настроечных шин 6-11, выходную шину 12, п=5 логических ячеек первой линейки 13-17, илогических ячеек второй ,линейки 18-21, илогических ячеек третьей линейки 22 - 24, и - 3 логических ячеек четвертой линейки 25 и 26, илогических ячеек пятой линейки 27.Логический элемент И собран на транзисторах 28-30, элемент сложения по модулю два - на транзисторах 31-35,Первая входная шина элемента сложения по модулю два (затвор транзистора 33) соединена с первой настроечной шиной 36 логической ячейки, вторая настроечная шина 37 которой соединена с первой входной шиной элемента И (затвор транзистора 28), вторая входная шина которого (затвор транзистора 29) соединена с информационной шиной 38 логической ячейки, Выходная шина элемента И (сток транзистора 30) соединена с второй входной шиной элемента сложения по модулю два (затвор транзистора 32), выходная шина которого (сток транзистора 34) соединена с выходной шиной 39 логической ячейки. Электрическое питание элементов И и сложения по модулю два осуществляются по шинам 40 и 41.Логическая ячейка описывается выражениему О+02 х,где у - сигнал на выходной шине ячейки; Оь,2 - сигнал на )-й настроечной шине ячейки; х - сигнал на информационной шине ячейке.В общем случае многофункциональный логический модуль на МОП-транзисторах, реализующий все функции и переменных, содержит и информационных и и+1 настроечных шин, и линеек логических ячеек, каждая 1-я (1"1,п) из которых содержит и+1 ячеек. Информационная шина каждой логической ячейки 1-й линейки соединена с 1-й информационной шиной модуля, 1-я настроечная шина которого соединена с первой настроечной шиной 1-й логической ячейки первой линейки,(п+1)-я настроечная шина модуля соединена с второй настроечной шиной и-й логической ячейки первой линейки. Первая настроечная шина -й логической ячейки М-го яруса (с=2 п,1-1,п+1 соединена с выходной шиной )-й логической ячейки (1-1)-й линейки, вторая настроечная шина (и+1)-й логической ячейки соединена с выходной шиной (и+2)-й логической ячейки (1 с)-й линейки. Выходная шина логической ячейки п-й линейки соединена с выходной шиной 10 модуля. Вторая информационная шинайлогической ячейки 1-й линейки (р=1,п, 1=1,п) соединена с первой информационной шиной (р+1)-1-й логической ячейки 1-й линейки,Каждая логическая ячейка содержит выполненные на МОП-транзисторах элемент И и элемент сложения по модулю два, выходная шина которого соединена с выходной шиной логической ячейки, первая 20 настроечная шина которой соединена с первой входной шиной элемента сложения по модулю два, вторая входная шина которого соединена с выходной шиной элемента И,первая входная шина которого соединена с 25 второй настроечной шиной логической ячейки, информационная шина которой соединена с второй входной шиной элемента И, Многофункциональный логический модуль работает следующим образом.30 На информационные шины подаютсядвоичные переменные х."хп, на настроечные шины - сигналы настройки уоуп" л, значения которых принадлежит множеству (0,1). На выходной шине реализуется некоторая функция и переменных Е=Е(х, х), определяемая вектором у (Е)=( Уо У 1 "У и) Поясним алгоритм настройки модуля. Пусть симметрическая булева функция Е существенно зависит от и аргументов х 1, хг хп и а 1, а 2 аг - рабочие числа, где 1 г в+1, Такую функцию обозначим через Е" 2"-", Если г=1, то функция Е называется элементарной (или фундаментальной) функцией; Произвольная функция Е=Е(х 1, х 2, хн) может быть задана двоичным вектором л(Е)- ( гг 0, л 1.лп), где а - значение Е на (любом) наборе значений и аргументов с 1 единицами (01 и). Очевидно, что л=1, тогда и 50 только тогда, когда 1 е(а, а 2 аг) и, крометого, имеет место Е = л 0 ВЧл Е 1 Ч,ЧжЕ 3,Следовательно, определение вектора л(Е)-(лЬ, лъ.,л,) некоторой функции Е сводится к нахождению таких элементных функций, поразрядная дизъюнкция двоичныхОткуда ЯЕ) = (1,0,0,1,0,1).Следовательно, сигналы логической единицы должны быть поданы на первую 6, четвертую 9 и шестую 11 настроечные шины модуля, а сигналы логического нуля - на вторую 7, третью 8 и пятую 10 настроечные шины (фиг,1).Первообразная предлагаемого модуля при и=5 (фиг.1) описывается выражением: Е(Х 1, Х п)уо+у 1(Х 1+ Х 2+ +Х 5)+)(Х 1 Х 2+Х 1 Х 3+ +х 4 х 5)+у 3(х 1 х 2 хз+ х 1 х 2 х 4+ +хЗх 4 х 5)+У 4(Х 1 Х 2 ХЗХ 4+ + Х 2 Х 3 Х 4 Х 5)+ЯХ 1 Х 2 ХЗХ 4 Х 5. Многофункциональный логический модуль на МОП-транзисторах, содержащий и (и - количество аргументов реализуемых симметрических булевых функций) линеек логических ячеек, информационная шина каждой логической ячейки 1-й линейки соединена с 1-й информационной шиной модуля (1=1,и), 1-я настроечная шина которого соединена с первой настроечной шиной 1-й логической ячейки первой линейки, (и+1)-я настроечная шина модуля соединена с второй настроечной шиной и-й логической ячейки первой линейки, первая настроечная шина -й логической ячейки К-го яруса (1=2,и, )=1,и - 1+1 соединена с выходной шиной )-й логической ячейки (К - 1)-й линейки, вторая настроечная шина (и - к+1)-й логической ячейки соединена с выходной шиной (и - 1+2)-й логической ячейки (К)-й линейки, выходная шина логической ячейки (и-й линейки соединена с выходной шиной модуля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, вторая информационная шина р-й логической ячейки 1-й линейки (р=1, и, 1=1, и) соединена с первой информационной шиной (р+1)-й логической ячейки р-й линейки, а каждая логическая ячейка содержит выполненные на МОП-транзисторах элемент И и элемент сложения по модуЕ(х 1,Х 5)лоЕ 5 чл 1 Еь чл 2 Е 5 члзЕ 5 чл 1 Еь чл 5 Е 540 номеров которых дает двоичный номер исходной функции Е,Функцию Е можно представить посредством (и+1)-разрядного двоичного вектора(Е)=(уо, у 1,", )Ъ, где )4=1(1=0,и) в том и только 5в том случае, когда (все) слагаемые ранга 1входят в полином Жегалкина данной функции. Компоненты вектора у(Е) являются соответствующими сигналами настройкимногофункционального логического модуля,Таким образом, можно выделить следующие этапы нахождения вектора настройки1(Е) модуля на реализацию заданной. функции Е=Е (х 1, хп): 151, Определяется множество элементарных функций, поразрядная дизьюнкциядвоичных номеров которых дает двоичныйномер(таблицу истинности) заданной функции. 202. По виду найденных элементарныхфункций определяется вектор л(Е)=( ло,Л 1 "Лп)3. Вектор л(Е) преобразуется в векторнастройки у(Е), например, указанным вышеметодом "треугольника",П р и м е р.Найти вектор настройки у(Е) предлагаемого модуля (п=5) на реализацию функции30 Е=Е (х 1,х 5)=х 1 х 2 х 3 (х 4 чх 5) ч(х 1 х 2 хз ч х 1 х 2 хз УЧХ 1 Х 2 ХЗ)Х 4 Х 5 Ч(Х 1 Х 2 хзчХ 1 х 2 хЗч х 1 х 2 хЗ) х 41 х 5 УЧХ 1 Х 2 ХЗ(Х 4 +Х 5)ЧХ 1 Х 2 ХЗХ 4 Х 5.Функцию Е(х 1,Х 5) можно представитьв виде: Причем двоичные номера элементарных функций для и=5 имеют вид:Е 5 о Й 5=(1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 );45Е 51 Й 51=(0110 1000 1000 0000 1000 ОЬОО 0000 0000)Е 5 Й 5 =(0001 0110 0110 1000 0110 10003 3Е 53 Й 5 3= (0000 0001 0001 0110 0001 5 0110 0110 1000);.Е 5 Й 5 =(000000000000 0001 0000 0001 0001 0110);Е 5 Й 5 = (0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001);Двоичный номер заданной функцииЙр-(1111 1110 1110 1001 11101001 10010110)Очевидно, чтоЙР =Й 5 Й 5. Й 5 Й 5 или Е(Х 1,х 5) = Е 5 ч Е 5 г Е 5 у Е 5 Формула изобретения1598161 рого соединена с выходной шиной элемента И, первая входная шина которого соединена с второй настроечной шиной логической ячейки, информационная шина которой соеди нена с второй входной шиной элемента И. Составитель О.СкворцовБугренкова Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар Редактор аказ 3070 Тираж 664 ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага лю два, выходная шина которого соединена с выходной шиной логической ячейки, первая настроечная шина которой соединена с первой входной шиной элемента сложения по модулю два, вторая входная шина котоПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., 4/5