Многовходовый логический модуль

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение от нике и импульсной но для реализац (элементарных) си функций и переме тения: модуль соде 16, 2 излементо элементов 2-2 ИИ онных шин 8) - 86 и и 4 ил, Р носится кмикроэлектротехнике и преднаэначеии фундаментальных мметрических булевых нных, Сущность изобрержит и элементов НЕ 11 - в И 21 21 о, и - 1 групп ЛИ 31-7 Б, и информаци+1 выходных шин 91 - 96,Изобретение относится к микроэлектронике и импульсной технике и предназначено для реализации фундаментальныхсимметрических булевых функций (ф,с.б.ф,)и переменных,Известен многофункциональный логи=ческий модуль, содержащий выполненныена МОП-транзисторах п элементов НЕ и илинеек логических ячеек, -я (=1,2,п) изкоторых содержит и-+1 логических ячеек,каждая из которых представляет собой выполненные на МОП-транзисторах элементы2-2 ИИЛИ - НЕ (если- нечетное) и элементы 2-2 ИЛИИ-НЕ (если- четное) ЩМодуль при простой настройке реализуетвсе симметрические булевые функции (в томчисле и все ф,с.б.ф,) и переменных,Недостатком модуля является ограниченная область применения, так как ой имеет только один выход и не позволяетодновременно вычислять значения и+1ф.с,б.ф. на данном наборе и переменных.Наиболее близким по функциональнымвозможностям и конструкции техническимрешением к предлагаемому является устройство для выделения двоичных кодовыхкомбинаций произвольного веса. содержащее и-входовый элемент ИЛИ, элемент И,и - 2 пороговых элементов, и - 1 элементовЗАПРЕТ, элемент НЕ, и входов и и+1 выходов (2). Устройство реализует одновременно и+1 ф,с.б,ф, и переменных,Недостатком известного устройства является высокая конструктивная сложность,которая по числу МОП-транзисторов для определенной интегральной технологии оценивается как О(п );Цель изобретения - упрощение многофункционального логического модуля.Многофункциональный логический мо. дуль содержит и (и - число переменных реализуемых булевых функций) элементов НЕ,п - 1 групп элементов И и игрупп элементов 2 - 2 И - 2 ИЛИ, и информационных шин ии+1 выходных шин. Каждая группа элементов И содержит по два элемента И, а -я(=1,2 п) группа элементов 2-2 И - 2 ИЛИсодержитэлементов 2-2 И - 2 ИЛИ, Перваяинформационная шина модуля соединена свходом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И первой группы и первым входомэлемента 2 - 2 И - 2 ИЛИ йервой группы, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И первой группы ивходом первого элемента НЕ, Выход К-го(=1,2) элемента И )-й (=1,2п) группысоедйнен с первым входом К-го элемента ИД+1)-й группы и первым входом 0+К 1+1)-гоэлемента 2 - 2 ИИЛИ +1)-й группы. Выход 1-го (с=1,2,3) элемента 2-2 ИИЛИ )-йгруппы соединен с вторым входом 1-го элемента 2-2 ИИЛИ (+1)-й группы и первым входом (+1)-го элемента 2 - 2 И - 2 ИЛИ Я+1)-й группы, Причем (+1)-я информационная шина модуля соединена с третьим входом з-го (э=1,2) элемента 2-2 И - 2 ИЛИ -й группы,вторым входом второго элемента И -й группы и входом (+1)-го элемента НЕ, выход 10 которого соединен с вторым входом первого. элемента И -й группы и четвертым входом3-го элемента 2-2 ИИЛИ -й группы, Выход -го элемента И (и)-й группы соединен с (К п - и+1)-й выходной шиной модуля, -я 15 выходная шина которого соединена с выходом -го элемента 2 - 2 И - 2 ИЛИ (и)-й груп-.пы.На фиг. 1 представлена функциональная схема многофункционального логиче 20ского модуля при п=6; на фиг, 2, 3, и 4 -примеры реализации на МОП-транзисторах элементов НЕ, И и 2-2 ИИЛИ соответственно,Многофункциональный логический модуль при п=б (фиг, 1) содержит п=6 элементов НЕ 11:.,16, 2 п - 2=10 элементов И 2121 о, п=,5 групп элементов 2 - 2 И - 2 ИЛИ, а именно один элемент 2-2 ИИЛИ 31 первой группы, два элемента 2-2 ИИЛИ 41 и 42 30 второйгруппы,триэлемента 2 - 2 ИИЛИ 5 - 5 зтретьей группы, четыре элемента 2 - 2 И 2 ИЛИ 61, 62, 6 з и 64 четвертой группы, пятьэлементов 2 - 2 И - 2 ИЛИ 71, 72, 73, 74 и 75пятой группы, п=.б информационных шин35 886, и+1=7 выходных шин 9197.Элемент НЕ (фиг, 2) собран на одномпереключательном 10 и одном нагрузочном11 МОП-транзисторах, включенных междушинами 12 и 13 питания. Вход 14 элемента40 соединен с затвором транзистора 10, а выход 15 - со стоком транзистора 10 (истокомтранзистора 11),Элемент И (фиг, 3) собран на двух переключательных 16 и 17 и одном нагрузочном45 18 МОП-транзисторах, включенных междушинами питания 19 и 20. Входы 21 и 22элемента соединены соответственно с затворами транзисторов 16 и 17, а выход 23 -со стоком и затвором транзистора 18 (исто 50 ком транзистора 17),Элемент 2-2 ИИЛИ (фиг. 4) собран начетырех переключательных 24, 25, 26 и 27 и одном нагрузочном 28 МОП-транзисторах, включенных между шинами 29 и 30 питания, Входы элемента с первого по четвертый 31, 32, 33 и 34 соединены соответственно с затворами транзисторов 24, 26, 25 и 27, а выход 35 - со стоком и затвором транзистора 28 (истоком транзистора 27).1793547 Элемент 2 - 2 ИИЛИ реализует булевую функцию-1=7123 Ч 22 Е 4где г - значение сигнала на )-м входе элемента, ) =1,2,3,4.Многофункциональный логический модуль работает следующим образом,На информационные входы 8186 подаются двоичные переменные х 1 хб (в произвольном порядке), на выходах 9197 реализуются ф.с,б.ф. Гб (=0,1,6) соответственноо.Булевая функция 1-1 называется симметрической, если она инвариантна к любой перестановке своих переменных. Если симметрическая булевая функция Е 1 принимает единичное значение на тех и только тех наборах переменных х 1, х 2 хп, которые содержат ровнологических единиц, то Г - фундаментальная симметрическая булевая функция (ф.с,б.ф,), для которойявляется рабочим числом, Такая ф.с.б,ф. Р 1 обозначается через Р,ьДостоинством многофункционального логического модуля является простая конструкция, Так, как для построения модуля, реФормула изобретения Многовходовый логический модуль, содержащий п (и - число переменных реализуемых булевых функций) информационных шин и первый элемент И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, содержит игруппу элементов И, каждая из которых содержит по два элемента И, элементы НЕ с второго по и-й и и - 1 группу элементов 2-2 И - 2 ИЛИ, -я (=1,2п) из которых содержитэлементов 2-2 И - 2 ИЛИ, причем первая информационная шина модуля соединена с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И первой группы и первым входом элемента 2-2 ИИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И первой группы и входом первого элемента НЕ. выход М-го 5 10 15 20 25 ализующего ф.с.б.ф, и переменных, необходимо и элементов НЕ, 2 пэлементов И и 0,5 п(п) элементов 2-2 ИИЛИ. С учетом фиг, 2, 3 и 4 требуемое количество МОП- транзисторов составит5=0,5 и (5 п+11) - 6.В то же время, как отмечалось выше, прототип содержит элементы И, ИЛИ. НЕ, ЗАПРЕТ и йпороговых элементов с и входами. В свою очередь, пороговые элементы строятся на основе элементов традиционного базиса (НЕ, И, И - НЕ, ИЛИ, ИЛИ - НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и др), При этом сложность п-входового порогового элемен-та по числу МОП-транзисторов можно оценить как О(п ). Поэтому для определенной интегральной технологии сложность прототипа оценивается как О(пз).Следует также отметить одновременную реализацию на выходах модуля всех и+1 ф.с.б.ф, и переменных, что расширяет область его эффективного применения (например, в устройствах для подсчета числа единиц в двоичном слове, кодовых преобразователях, арифметических устройствах и т,д.).(3=1,2) элемента И )-й Я=1,2, . о - 2) группы соединен с первым входом М-го элемента И (+1)-й группы и первым входом (+1-)+1)-го элемента 2-2 И - 2 ИЛИ +1)-й группы, выход т-го (с=1,2,.элемента 2-2 ИИЛ И )-й группы соединен с вторым входом т-го элемента 2-2 И - 2 ИЛИ +1)-й группы и первым входом (1+1)-го элемента 2 - 2 И - 2 ИЛИ +1)-й группы, (+1)-я информационная шина модуля соединена с третьим входом з-го (э=1,2, , ) элемента 2-2 ИИЛИ -й группы, вторым входом второго элемента И -й группы и входом (+1)-го элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, -й группы и четвертым входом з-го элемента 2 - 2 ИИЛ И 1-й группы, выход с-го элемента И (и)-й группы соединен с (1 п - и+1)-й выходной шиной модуля, -я выходная шина которого соединена с выходом -го элемента 2 - 2 И - 2 ИЛИ (и)-й группы..4. Составитель В,Суп ехред М,Моргента актор Б.федо орректор М.Самбо каз 510 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1