Устройство для логической обработки цифровых данных

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 978141 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик с Ъ(22) Заявлено 03,0281 (21) 3244117/18-241 с присоединением заявки М Р 11 М К з 6 06 Г 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 30.11,82, Бюллетень Мо 44 Дата опубликования описания 3(11182(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИЦИФРОВЫХ ДАННЫХ Изобретение относится к вычисли- тельной технике и предназначено для обработки цифровых данных.Известно устройство для логической обработки цифровых данных, выполненное в виде многофункционального логического модуля, содержащего элементы И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, а входы соединены с входными шинами непосредственно и через инверторы 1.При построении устройства с внутренней памятью для логической обработки цифровых данных (автоматов) при применении такого многофункционального логического модуля необходимо в устройство вводить элементы памяти, из-за большой избыточности реализующего оборудования устройство получается сложным.Известны дискретные устройства - автоматы с так называемой стандартной структурой, Они состоят из части устройства с элементами памяти и комбинационной.части, в которой сосредоточены логические элементы логичес. кого преобразователя. В каждом такте работы дискретного устройства на выкодах логического преобразователя в )ависимости от входных сигналов и сигналов на выходах элементов памяти вырабатываются сигналы, часть из которых является выходными сигналами дискретного устройства в данном такте работы, другая часть сигналов передается на входы элементов памяти и будет использована в следующем такте работы дискретного устройства 2.При двоичном кодировании внутренних состояний автомата в общем случае значительно усложняется логический преобразователь, а при единичном или противогоночном кодировании внутренних состояний усложняется логический преобразователь и увеличивается количество элементов памяти. Устройство в целом отличается сложностью из-за большого количества элементов реализующего оборудования и связей между элементамиНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для логической обработки цифровых данных на программируемых логических матрицах (ПЛМ) с логической структурой И-ИЛИ. Оно содержит триггеры, элементы И (матрицу И), элементы ИЛИ (матрицу ИЛИ), информационный вход каждого триггера соединен с выходом соответствующего элементаИЛИ, входы которых соединены с выходами элементов И, входы синхронизациитриггеров соединены с шиной временного сигнала, которая является шинойсинхронизации устройства (3.Недостаток такого устройства эаклю чается в большой избыточности элемен"тов И в ПЛИ, которые не используютсяпри реализации в конкретном устройст"ве, что усложняет устройство в целом.,Объясняется это тем, что изготовленная ПЛМ до ее программирования представляет достаточно универсальнуюструктуру, ориентированную на одновременную реализацию возможно бОльшего числа нулевых функций, представленных в дизьюнктивной нормальнойФорме. После программирования ПЛИ дляконкретного применения, ее перенастройка и перенастройка всего устройства на выполнение других фунКций за Отруднительны или невозможны.Цель изобретения - упрощение иобеспечение многофункциональностиустройства.Поставленная цель достигается тем,вчто в устройстве для логической обработки цифровых данных, содержащемэлементы И, ИЛИ, триггеры, причем информационный вход каждого триггерасоединен с вьйодом соответствующегоэлемента ИЛИ, входы которых соединены с выходами элементов И соответствующей группы, входы синхронизациитриггеров соединены с шиной синхронизации устройства, первые входы элементов И каждой группы соединены с выходами триггеров й входными шинамиустройства соответственно, а вторыевходы соединены с шинами настройкиустройства,. На Фиг. 1 представлена схема пред лагаемого устройства для логическойобработки цифровых данных, на фиг.2временная диаграмма работы устройства в примере настройкц на выполнениефункции кодопреобразования. 45Устройство (Фиг. 1) состоит изэлементов И 1, элементов ИЛИ 2, триггеров 3, входных шин 4 устройства,шин 5-9 настройки устройства и шины10 синхронизации устройства. Информационный вход каждого триггера 3 соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ 2, входы которого соединены с выходами элементов И 1 соответ:ствующей группы. Вход синхронизациикаждого из триггеров 3 соединен с ши-,ной 10 синхронизации устройства. Первые входы элементов И 1 каждой группы соединены соответственно с выходами триггеров 3 и входными шинами 4устройства. Второй вход каждого элемента И 1 соединен с соответствующейему одной отдельнойшиной :5,б,7,8или 9 настройки устройства. Шина 10синхронизации устройства предназначена для обеспечения одновременной пе редачи сигналов на триггеры 3 через элементы И 1, ИЛИ 2.от прямых, инверс,ных выходов триггеров 3 и входных шин 4 устройства в зависимости от сигналов на шинах 5-9 настройки устройства,В качестве сигналов на шинах 5-9 настройки устройства могут быть как сигналы постоянного значения (разрешающие - единицы, запрещающие - нули),так и сигналы переменного значения (двоичные последовательности), Сигналами на входных шинах 4 устройства могут быть сигналы постоянного или переменного значения как независимые (внешние ио отношению к данному устройству), так и зависимые (с выходов триггеров 3). Каждый следующий сигнал на шине 10 синхронизации устройства может быть подан после завершения переходного процесса в устройстве от предыдущего сигнала на этой шине, те. минимальный такт должен бытьбольше времени срабатывания и установления сигнала в последовательной цепи йз элементов И 1, ИЛИ 2, триггера 3. Изменение сигналов. на шинах 5-9 настройки устройства и изменение независимых сигналов на входных шинах 4 устройства, приводящие к изменениюсигнала на информационных входах триггеров 3, должны осуществляться вне интервала времени активного действия сигнала на шине 10 синхронизации устройства , т.е. вне действующего Фронга импульса сигнала на шине 10 синхронизации устройства для триггеров 3 с динамическими входами сйнхронизации и вне разрешающего уровня сигнала на шине 10 синхронизацИИ устройства для триггеров 3 с потенциальными входами синхронизации. Выполнение этих условий необходимо для обеспечения однозначности в работе устройства,Совокупность состояний триггеров 3 образует внутреннее состояние устройстваПод действием очередного сигнала на шине 10 синхронизации уст" ройства устройство переходит в очередное внутреннее состояние, при этом выходными сигналами устройства являются сигналы на одном или нескольких выходах триггеров 3. Сигналами на входных шинах 4 устройства и на шинах 5-9 настройки устройства настраивают устройство на выполнение конкретных Функций логической обработки цифровых данных.Более подробно рассмотрим работу устройства на примере его настройки на выполнение Функции синхронного кодопреобразования входных двоичных данных в известный код модифицированной Фазовой модуляции. Для этого нужно на шину 5 настройки устройства.подать сигнал логической 1, на шину 8 настройки устройства подать сигналв ходных данных (Фиг, 2 б), на шины 7 и9 настройки устройства и подать логически инвертированный сигнал входных данных (фиг.2 в), на все другие шины настройки устройства подать сигналы логического О, на шину 10 син-, хронизации устройства подать сигналы удвоенной частоты, по сравнению с частотой сигналов входных данных(фиг.2 а). Если в качестве триггеров 3рименить триггеры с динамическимходом синхронизации по Фронту сигна ла и принять за логическую 1 сигнал. положительного напряжения, то на прямых выходах триггеров 3 будут сигналы, показанные на фиг. 2 г, д, е (2 г - для триггера.3 первого слева, 2 е - для триггера 3 последнего слева) .В начале каждого такта работы устройства (начало такта. соответствует переднему Фронту сигнала на шине 10 синхронизации устройства, фиг. 2 а, состояние первого слева триггера 3 изменяется на противоположное; второй слева триггер 3 устанавливается в единичное состояние, если в единичном состоянии первый слева триггер 3 и на шине 7 настройки устройства сигнал единицы, в противном случае второй слева триггер 3 устанавливается в нулевое состояние, последний слева триггер 3 (его прямой выход является в данном примере выходом устройства ) устанавливается в единичное состояние, если сигнал на шине 9 на.стройки устройства соответствует единичному при единичном состоянии второго слева триггера 3 или сигнал на вщне 8 настройки устройства соответствует единичному при единичном состоянии первого слева триггера 3, в других случаях последний слева триг- гер 3 устанавливается в нулевоесостояние, Как показано на фиг. 2, входная последовательность данных 1010011(соответствует при удвоенной частоте стробнрования последовательности 11 00. 11 00 00 11 11 ) преобразуется в требуемую последовательность 01000100100101 при укаэанной настройке устройства.При необхОдимости выполнения вустройстве логической обработки цифровых данных в соответствие другойфункции, достаточно изменить сигналы на входных шинах 4 устройства ина шинах 5-9 настройки устройства.Соединение первых входов элементов И 1 каждой группы с выходами 1 О триггеров 3 и входными шинами 4 устройства соответственно, а вторых вхо-.дов элементов И 1 - с шинами 5-9 настройки устройства упрощает предлагаемое устройство в общем случае эа 15 счет значительного сокращения числаэлементов И 1 при незначительномувеличении или сохранении числа триггеров 3, Наличие шин 5-9 настройкиустройства. обеспечивает многофункцио О нальность устройства.Формула изобретенияУстройство для логической обработки цифровых данных, содержащее25 элементы И, ИЛИ, триггеры, причем инФормационный вход каждого триггера,соединен с выходом соответствующегоэлемента ИЛИ, входы которых соединены с выходами элементов И соответ 3 О:ствующей группы, входы синхронизациитриггеров соединены с шиной синхронизации устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения, первые входы элементов И каждойгруппы соединены с выходами триггерови входными шинами устройства ссответ"ственно, а вторые входы соединены сшинами настройки устройства.Источники информации,4( принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 500525, кл. 6 06 Р 7/00, 1976.2. Лазарев В.Г. и др. Синтез управляющих автоматов. И., Энергияф,1978, с. 18-19,45 3. Автоматика и вычислительнаятехника , 1980, 9 4, с. 24, рис. 2