Многофункциональный элемент для логической матрицы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) Я ОСУДАРСТВЕНКЬ)Й КОМИТЕТ СС О ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ ПИСА ТЕ ДВТОРСНО П. Митин, н8)(56) 1. Авторское с М 746728, кл. б 12. Оаноропные м ассоциативные проце И, В, Прангишвили. дио", 1973, с. 106 СССР1978.е виаетельс 1 С 15/О икроэлект о 1нн соры. Поп реМ., "Советск рис, 3.2 (и а. отип),(54) (57) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЪЙЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОЙ МАТРИПЬсодержащий первые элементы И, ИЛИ,и 2 И-ИЛИ, второйэлемент И, первыймультиплексор и триггер, первый вхоцкоторого подключен к выходу первогоэлемента И, выходы соединены с однимииэ входов первого элемента 2 И-ИЛИ,причем оцин из выходов триггера поаклю.чен к первому вхоау второго элемента И, второй вхоа которого, входы первого элемента И и первого мультиплексора и аругие вхэцы первого элемента 2 И-ИЛИ являются оцними иэ вхоаовмногофункционального элемента, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстропействия многофункционального элемента при выполненииарифметических операций, в него ввецены второй и третий мультиплексоры,второй элемент 2 И-ИЛИ, второй и тртий элементы ИЛИ, элемент НЕРАВНО(21) .3421922/18 )(51) 611 С 15/00 Ъ ЗНАЧНОСТЬ, третий, четвертый и пятый элементы И, причем оцни иэ вхоцов второго элемента 2 И-ИЛИ подключены соответственно к выходам триггера и выходу первого мультиплексора, первый вхоц первого элемента ИЛИ соединен с выхоцом второго элемента И, вторые вхоаы первого элемента ИЛИ и триггера поаключены к выхоау первого мультиплексора, выхоцы второго элемента 2 ИИЛИ соецинены с первыми вхоцами третьего элемента И и второго элемента ИЛИ, второй вхоц которого подключен к выхоау четвертого элемента И, выход второго мультиплексора соецинен с первыми входами четвертого и пятого элементов И и третьего мультиплексора, второй вход которого подключен к выхоцу второго элемента ИЛИ, вхоцы третье го элемента ИЛИ соединены с выхоаами первого мультиплексора и первого элемента 2 И-ИЛИ, а выход поцключен к .вторым вхоцам третьего и четвертого элементов И, выхоц пятого элемента И подключен к одному из вхоцов элемен та НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, цругой вход которого соецинен с выходом третьего элемента И, вхоцы второго мультиплексора, другие вхоцы второго элемента 2 ИИЛИ, обьециненные второй вхоц пятого элемента И и третий вхоц третьего муль типлексора являются аругими вхоцами многофункционального элемента, выходами которого, являются выкоаы первого элемента ИЛИ, элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и третьего мультиплексора.1 1037344 гИзобретение относится к вычислитель мента 2 И-ИЛИ являю ной технике и может быть использовано цов многофункциональ в матричных ассоциативно-логических цены второй и третий устройствах. второй элемент 2 И-ИИзвестен элемент цля логических 5 тий элементы ИЛИ, э и ассоциативных матриц, содержащий ЗНАЧНОСТЬ, третий, триггер, схему сравнения, элементы И, элементы И, причем о ИЛИ и НЕ 10рого элемента 2 И-ИЛВ матрицах, построенных иэ таких ответственно к выхоц элементов, ряц операций поиска выпол О выхоцу первого мульт няется за одну микрокоманцу, однако вхоц первого элемент арифметическиеоперацииосуществляются с выходом второго эл затруцнительно с помощью микропрот- вхоцы первого элемен рамм, требующих значительных затрат подключены к выходу., времени 15 плексора, выходы втоНаиболее близким техническим реше- та 2 И-ИЛИ соецинены нием к изобретению является элемент . дами третьего элемен для ассоциативно логической матрицы элемента ИЛИ второй содержащий элемент ИЛИ,триггер синхро- поцключен к выхоцу ч вход которого соединен с выходом первого 20 та И, выход второго элемента И, а первый вхоц элемента И соецинен с первыми в поцключен к шине записи, второй эле-, и пятого элементов И мент И, первый вхоц которого соецинен типлексора, второй вх с ециничным выхоцом триггера, а вто- лючен квыхоцу второ рой - к шине опроса, элемент 2-2 И-ИЛИ 25 вхоцы третьего элеме первый и третий вхоцы которого сое- с выхоцами первого м цинены с инверсным и прямым выхоцами первого элемента 2 И- триггера, а второй и четвертый вхоцы .ключен к вторым вход поцключены к второму и первому разря- вертого элементов И, цам коца шины операции, мультиплексор, ЗО элементаИ поцключен управляющие вхоцы которого поцключены цов элемента НЕРАВН к первому и второму раэряцам коца шины другой вхоц которого настройки, а первый и второй вхоцы муль- третьего элемента И, типлексора соецинены с соответствующимимультиплексора, цруги шинами вхоцного числа 23 . элемента 2 И-ИЛИ, оНецостатком этого элемента являет- вхоц пятого элемента ся ограниченное быстроцействие, так третьего мультиплексо как арифметические операции (сложение, цругими вхоцами мног вычитание, умножение) в матрице, лось элемента, выхоцами к роенной из этих элементов, выполняются .40 выходы первого элеме за несколько микрокоманц программы, та НЕРАВНОЗНАЧН Целью изобретения является повышение быстродействия (многофункционального) ,элемента цля логической матрицы привыполненнии арифметических операций.45Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональный элемент цля логической матрицы, соцержащий первые элементы И, ИЛИ и 2 И-ИЛИ, второй. элемент И, первый мультиплексор и тритгер, первый вхоц которого поцключен к выхоцу первого элемента И, выхоцы сое , цинены с оцним из вхоцом первого элемента 2 И-ИЛИ, причем один иэ выходов триггера поцключен к первому вхоцу второго элемента И, второй вхоц которого, входы первого элемента И и первого муль типлексора и цругие вхоцы первого элется оцними из вхоного элемента, ввемультиплексоры,ЛИ, второй и трелемент,НЕ РАВНОчетвертый и пятыйцин иэ вхоцов втоИ поцключены соам триггера ииплексора, первыйа ИЛИ соеаиненемента И, вторыета ИЛИ и триггерапервого мультирого элеменс первыми вхоита И и второговхоц которогоетвертого элеменмультиплексорахоцами четвертогои третьего мульоц которого поцкго элемента ИЛИ,нта ИЛИ соединеныульттплексора иИЛИ, а выхоц поцам.третьего и четвыхоц пятогок оцному из вхоОЗНА Ч НОСТЬ,соецинен с выходомвхоцы второгое вхоцы второгобъециненные второйИ и третий входра являютсяофункциональногооторого являютсянта ИЛИ, элеменОСТЬ и третьегомультиплексора.ЬНа чертеже показана структурная -схема многофункционального элемента цлялогической матрицы.Многофункциональный элемент цля логической матрицы соцержит триггер 1,первый элемент И 2, первый элемент ИЛИ 3, второй элемент И 4, пер,вый 5 и второй 6 мультиплексоры, пе вый 7 и второй 8 элементы 2 И-ИЛИ,второй элемент ИЛИ 9, третий 10 и четвертый 11 элементы И, третий элемент ИЛИ 12, пятый элемент И 13,третий мультиплексор 14 и элемент НЕРАВНОЗ НАЧНОСТЬ 15. Многофункциональный элемент цля логической матрицйимеет вход 16 опроса. вхоц 17 записи.3 1037вхоп 18 управления записью по строке,информационные вхоаы 19 и 20, вхоцы 21 и 22 переноса, информационныйвхоп 23, вхоц 24 управления записьюпо столбцу, вхоа 25 настройки, вхоц 26выбора переноса, вхоа 27 операции,вход 28 управления, выхоц 29 переносаи информационные выхоцы 30 и 31.Обозначения втексте и на чертеже;А - сигнал с соепних разряцов, В - 10сигнал содержимого триггера, С - сигналпереноса с соседних разряцов, сигналопроса, Гсигнал результата операции,.Р - сигнал переноса,При построении логяческой матрицы 15осуществляются слепующие соепиненияпо строкам; вхопы 16 и 17 всех разряпов соответственно обьепинены и поцключены к устройству управления матрицей (не показано), выхоцы 30 и 29 цанного разряпа соепинены соответственно свходами 19 и 21 слецующего и с вхоаами 20 и 22 прецыпущего разряцов,и сдепующие соецинения по столбцам:вхопы 25-28 соответственно обьепинены 25и попключены к устройству управленияматрицей, а выход 31 разряпа ааннойстроки соединен с вхоцом 23 слепующейстроки. На вхоп 23 нижней строки поступают входные цанные,. а с выхопа 31 з 0снимаются результаты операций нац чисдами.На свободные входы 19.-22 крайних.элементов поданы константы.Устройство работает слепующим образом. 35Запись информации с выхоца мультиплексора 5 (сигнал А) в триггер 1 осуществляется при попаче импульса записи на вхоц 17, при этом на вхоп 18 выбранной строки и на вхоц 24 панного 40 столбца поцается логическая ециница". При этом сигнал А - это результат операции одного из сосеанкх раэряцов, прохождение которых опрепедяется вхопом 25: при коце 01 мультиплексор 5 пропускает 45 сигнал с вхопа 19,.при копе 10 - со входа 20, при копе 11 - со вхоца 23.При записи исхоцной информации, которая лопается на вход 23 нижней строки матрицы, на вхоц 25 попается коц 11, и 50 при этом информация, прсхоая через муль типлексор 5 и элемент ИЛИ 3, поступает на вхоц 31 (сигнал Э). Таким образом,. информация поступает на вхоц триггера 1 всех строк и записывается В нуж 55 ные строки и раэряцы (столбцы), выбранные при помощи сигналов на вхоцах 18 и 24. 344 1Считывание информации с триггера 1 цанной строки матрицы осуществляется при попаче на вхоп 16 цанной строки импульса считывания и при установке кода 11 на вхоп 25. В этом случае информация с цанной строки поступает на выхоп 31 (сигнал Э) верхней строки матрицы.При подаче на вхоп 27 соответствующего коаа операции и в зависимости от сигнала на входе 28 многофункциональ ный элемент выполняет операции нап переменными А, В и С, указанные в таблице. При этом в случае подачи логичес кого нуля" на вхоп 28 выполняются все 16 логических операций нац переменными А и В, а значение С с выхоца мультиплексора 6 поступает без измене- . ния через мультишексор 14 на вхоп 29 (сигнал Р). А при поцаче логической епиницыф на вхоп 28 выполняются опе рации нап переменными А, В и С, ука занные в таблице (сигнал . ), и формируф ется сигнал Р.Сигнал С есть значение переноса оцного из сосецних .разряцов, прохожцение которого опреаеляется уровнем на вхоце 26: при попаче "логического нуля" на вхоп 26 мультиплексор 6 пропускает сигнал с вхопа 21, а при попаче доги ческой епиницы" - с вхоца 22.В матрице, построенной иэ цанных эле.ментов, кроме. перечисленных базовых операций записи и считывания выпрдняютсяспвиг информации вправо и влево, логические, арифметические и поисковые опе . рации.Рассмотрим операцию сдвига вправо.При этом на входы 18 и 24 попается"логического нуляф, Иэ таблицы сдецует,что при коце операции 0101 и "логическомн нуле на вхоие 28 на выходе 30 .формируется сигнал В, который черезмультиплексор 5 слецующего раэряаапоступает на триггер 1. При попаче им- пульса на.вхоц 17 он прохоцит черезэлемент И 4 на вхоц триггера 1 и своимэапним фронтом записывает информациюс мультиплексора 5. Таким образом, поокончании импульса записи информация сцвигается вправо на оаин раэряа.В случае наличия в строке попопнительных разряаов, использующихся цля запоминания промежуточных эначе ний или результата при выполнении техили иных операций при выполнении опе-рации сдвига на эти разряды - столбцы попается коц операции 0000 и на.вхоц 24 - уровень: логического нуля",Поисковую операцию рассмотрйМ на 5 примере сравнения на равенство двух чисел. При этом пары разряцов этих чисел располагают в одной строке, допустим старшими разрядами слева, При этом необхоцимо иметь дополнительный многофункциональный элемент матрицы на каждую пару разрядов чисел для фиксации промежуточного результата, Операция сравнения осуществляется за пве микрокоманпы.15В первой микрокоманде находим пары разрядов с кодами 00 и 11, При этом столбец, содержащий одно число, имеет следующие управляющие сигналы: вход 27- коц 0101 (число с триггера), вход 28 20 и входы 16-18, 24-26 - логический нуль". Второй столбец, содержащий разряд второго числа, имеет следующие управляющие сигналы: вход 25 - коц 01, вход 27 - код 0110 (свертка по модулю цва), вход 28 и входы 16-18, 24, 26 - "логический ноль. Третий столбец, содержащий дополнительный разряд, имеет слецуюшие управляющие сигналы; входы 18 и 24 - "логическая еаиница", 30 вход 25 - коц 01, входы 16, 26 и 28- логический ноль", вхоц 27 - коц 0000,При подаче по входу 17 импульса происхоцит фиксация в цополнительный разряд результата поразряцкой свертки З 5 по модулю цва двух чисел.Вторая микрокоманца заключается в распространении, начиная от крайнего слева, сигнала поразрядного совпадения по всей строке. 40Крайний слева цополнительный разряд имеет следующие управляющие сигна лы: вход 27 - код 0101, вход 28 и вхопы 16-18, 24-26 -,"логический ноль". Столбцы, содержащие разряаы сравнивае мых чисел, имеют слепуюшие управляющие сигналы: вход 25 - код 01, вход 27- код 0000, вход 28 и входы 16-18, 24, 26 - логический ноль". А столбцы, содержащие результат поРазряцного 50 сравнения (дополнительные разряды, кроме крайнего слева) имеют слепуюшие управляющие сигналы: вход 25 - коп 01, вход 27 - коц 0100, вхоц 28 и входы 16-18, 24 и 26 - "логический ноль". 55 При этом сравниваемые числа равны в случае наличия "логической единицы" на выхоце 30 (сигиал) крайнего справаэлемента строки,Аналогично происходит операция сравнения массива чисел с константой, подаваемой на вхоц 23 нижней строки матрицы,операция также занимает две микрокоманды: сравнение по модулю два опноименных раэряпов с фиксацией результата вдополнительный разряц и распространениесигнала совпадения по строке.Иэ арифметических операций рассмоърим операцию сложения двух чисел. Приэтом пары одноименных разряцов этихчисел располагаются в одной строке, допустим стардим разряцом слева, При сложении чисел необхоцимо иметь дополнительный многофункциональный элементматрицы на каждый разряд чисел цляфиксации результата. Операция арифметического сложения осуществляется за однумикрокоманду. При этом столбец, содержащий разряд одного числа, имеет следующие управляющие сигналы: вход 26"логический ноль, вход 27 -коц 0101,вход 28 и входы 16-18, 24 и 25 -"логический ноль". Столбец, соцержашийразряд второго числа имеет,слецующиеуправляющие сигналы: вход 25 - коц 01,вхоц 26"логический ноль", вхоц 27 коц 1001, вхоц 28 - "логическая ециница, вхоцы 16-18 и 24 - логическийноль, На выходе 30 панного столбцаформируется результат суммы данныхразрядов двух чисел, а на выходе 29 перенос на следующий разрядСтолбец, предназначенный для фиксациирезультата арифметического сложения,имеет слецуюшие управляющие сигналы:входы 18 и 24 - "логическая единица",вход 25 - код 01, вход 26 - "логический ноль", вхоа 27 - код 1100, вхоц 28"логический ноль", При поааче на вход 17импульса записи результат арифметического сложения фиксируется в дополнительных разрядах цанной строки.Технико-экономический эффект предложенного многофункционального элементазаключается в повышении быстродействия арифметических, а также логических и некоторых поисковых операцийв матрице, построенной иэ таких элементов, Как было показано ранее цляоперации арифметического сложения двухчисел в известном устройстве необхоаимо семь микрокоманц, а в прецложенномобьекте эта операция осуществляется заоцну микрокоманду.раж 594 Поенного комитета СССретений и открытий-35, Раушская наб., д исное аз 6020/55 Ти БНИИПИ Госуцарст по делам изоб 113035, Москва, Ж