Устройство для отбора ядерных частиц из частиц

(19) (И) 6 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ 21) 3399788/18-2522) 19.02.8246) 23.12.84. Бюп. У 4772) В.А.Калинников и Н.М.Никитюк71) Объединенный институт ядерныхсследований53) 535.2 14.4 (088,8)56) 1. Басиладзе С.Г. и др. 12-вхоовая мажоритарная схема совпаденийцифровым отбором. ПредприятиеИЯИ В 13-7056, Дубна, 1973.2. Басиладзе С.Г, и др. Многоходовая мажоритарная схема совпаений большей кратности с цифровымтбором, Предприят. ОИЯИ У 13-7603,убна, 1973 (прототип),(54)(57) УСТРОЙС ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ И О ДДЯ ОТБОРА И ЧАСТИЦ, со ормирователе в ИЛИ и 1 вь ающеесчения быстро ержаи усилителей-фгрупп элемент одных я .тем, ейстканалов, о т л и что, с целью уве ОПИСАНИЕ И вия, в устроиство введены группасхем проверки на четность и й арифметических блоков, каждый из которых .включает блок умножения, блок возведения в степень элементов поля.Галуа СР (2 ) и сумматор по модулюФдва, причем выходы, усилителей-формирователей соединены с входами группы схем проверки на четность в соответствии с матрицей проверочных соотношений кода Боуза-Чоудхури, а входы блоков умножения и возведения элементов поля Галуа СР (2 ) в степень соедииены с соответствующими им выходами группы схем проверки на четность, а их выходы соединены с входами. соответствующих им сумматоров по модулю два, выходы которых подклю" фф чены к входам соответствующих имС групп элементов ИЛИ, а остальныевходы групп элементов ИЛИ соединены с выходами сумматоров .о модулю два последующих арифметических блоков.Изобретение относится к ядерной электронике и вычислительной технике,Известно устройство для цифрового отбора Т ядерных частиц из И час тиц, построенное по последовательной схеме 1.Такое устройство может строиться без ограничений на увеличение числа входов. Однако оно имеет малое быст О родействие, обусловленное тем, что задержка сигнала на выходе устройства зависит от числа входов.Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению яв ляется устройство для отбора 1 ядерных частиц из М частиц, основанное на цифровом суммировании количества пришедших сигналов от детектора заряженных частиц, оно содержит и уси О лителей-формирователей, -1 групп элементов ИЛИ и й выходных каналов 2 . Хотявеличина задержки в таком устройстве меньше, она также зависит от числа входов устройства 25 и, например, при п50 величина задержки может оказаться слишком большой, что недопустимо в устройствах с наносекундным быстродействием, ЗОЦелью изобретения является повышение быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для отбора С ядерных частиц из И частиц, содержащее З 5 и усилителей-формирователей Тгрупп элементов ИЛИ и й выходных каналов, введены группа схем проверки на четность иарифметических блоков, каждый из которых включает блок 4 О умножения, блок возведения в степеньЯ элементов поля Галуа СР (2 ) и сумматор по модулю два, причем, выходы усилителей-формирователей соединены с входами группы схем проверки на четность в соответствии с матрицей проверочных соотношений кода БоузаЧоудхури, з входы блоков умножения и возведения элементов поля Галуа СР (2 ) в степень соединены с соответствующими им выходами группы схем проверки на четность, а их выходы соединеныс входами соответствующих им сумматоров по модулю два, выходы которых подкл 1 очены ко входам 55 соответствующих им групп элементов ИЛИ, а остальные входы групп элементов ИЛИ соединены с выходами сумматоров по модулю два последующих арнфметических блоков.В описании использованы следующие обозначения: а , а , а", а - элементы конечного поля (поля Галуа)фЩУ ЯР (2 ) - стандартное обозначение поля Галуа, где 2 - основание двоичной системы счисления; ш - степень непроводимого полинома, при помощи которого строятся элементы поля Галуа: г. - количество сигналов, поступивших одновременно на вход устройства; и - количество входов уст-ройства, причем;2 - 1И = , т.е. М с п 8183, 8, ., 81 - элементарныесимметрическиефункции.На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства,Устройство содержит информационные входы (1.1-1.п), усилители-формирователи (2.1-2 и) группы схемпроверки на четность 3, арифметических блоков, состоящих изблоковумножения (4.1-4.й) элементов поляЦР (2 ),блоков воздействия элементов поля ЧР (2 ) в степень (5. 15.Г) и й блоков суммирования по модулю два (6.1-6,Т) блоков элементовИЛИ (7.1-7.С) и выходы устройства(8.1-8.).Устройство работает следующим образом.Импульсы от многоканального детектора ядерных частиц (на чертеже непоказан) или от какого-нибудь другого источника сигналов по информационным входам (1.1-1,п) поступаютна входы усилителей-Формирователей(2.1-2.п), После усиления и формирования импульсы поступают на входыгруппы схем проверки на четкость.Правило соединения выходов усилителей формирователей с входами группы схем проверки на четность 3 задаются при помощи матрицы связей Н,которая аналогична матрице проверочных соотношений кода Боуза-Чаудхури, известного из теории кодирования. При заданном числе ш и полеЯР (2 ) эти связи однозначны, Другиеспособы описания таких связей неизвестны, так как они изменяютсяФс изменением числа 1 п и носят нерегулярньп характер.5829 4 кие блоки, которые в совокупности вычисляют определитель Ь 1 11з Ы-( а аа о ооБ, Б 1 БИ1Б,)К к-(а аБг-БК-(+БББ+ББ+ББ+Б 5+2 4 23 2 Свойства определителя Ь таковы, что если, например, для вычисления элементарных симметрических функций З 5 Б(, ББ 2 используются двеРУ 2 (колонки матрицы Н(, то Ь( Ф О и Ь Ф О но Ь.- = Ь == Ь = О,24На этом свойстве определителя и основана работа предлагаемого уст ройства. Порядок определителя Ь зависит от числа выходных каналов. В соответствии с этим от величинызависит число арифметических бло. ков, в которых вычисляется определи тель Ь. Первый арифметический блок, который состоит из блоков 4.1, 5.1 и 6,1 является тривиальным, так как в нем вычисляется определитель первого порядка Ь( = Б( а значение Б( .50 получается с выхода группы схем проверки на четность 3. Поэтому в первом канале шины, соответствующие Б 1, подключаются непосредственно к входам группы элементов ИЛИ, на 55 общем выходе этих схем вырабатывается сигнал1, Блоки 4,1, 5,1 и 6.1 на чертеже изображены для общности,3 107Итак, матрица связей Н имеет вид: На выходах группы схем проверки на четность 3 формируются элементарный симметрические функции Б 1, Б, Б 5р Бд ( э КОДЫ этих функций ло ступают параллельно на арифметичеся частного случая, когда й = 3 Во втором арифметическом блокевычисляется определитель второгопорядка Ь = Б( + Б . В этом ариф 2 1 3метическом блоке отсутствует блокумножения. Сигнал с выхода блока6.2 поступает одновременно на входыгрупп элементов ИЛИ 7.1 и 7.2. Темсамым обеспечивается выработка сигналов1 и ) 2.Если на выходе устройства былтолько один сигнал, то Ь 1 = Б( Ф О,но Ь = Б( + Б = О, Еслй же былодва и более сигналов, то Ь( Ф 0 иЬ 2 Ф О. В третьем арифметическомблоке вычисляется определитель Ь,.В этом арифметическом блоке содержится два блока умножения, два блокавозведения элементов поля Галуа встепень и блок схем проверки на четность,Блок схемы остальных арифметических блоков устройства аналогичен,Однако, как видно из таблицы, количество блоков, умножения и возведенияв степень в каждом канале различно.Существенно меняются также величиныстепеней, в которые надо возводитьэлементы поля в различных арифметических блоках. Поэтому логическиесвязи в арифметических блоках носятявно нерегулярный характер даже причисле ш фиксированном. Н 1,а а 4 а БЗ БВВходы Если записать в матрицу Н 1 двоичныеэквиваленты элементов поля, топоЛучим матрицу проверочных соотношений для кода Боуза-Чоудхури, которая известна из теории кодирования и с помощью которой задаютсясвязи выходов усилителей-формирователей со входами схем проверки начетность при заданном ш и С Н 1 1 2 3 4 5 6 1.2 3 4 5 67 Входы о а а а аф ай аЬ а а 4 аь а а 100 100 010 110 001 101 110 001 011111 111 010 101 011 Б 1 оаааа 4 100 111 110 010 101 011 001 Б 5 61075829В первой колонке матрицы Н 1 содержатся элементы поля Галуа ЯГ (2 ) впервой степени, во второй - в третьейстепени и в третьей - в пятой степе 5 ни. Так, если сигналы поступилиот усилителей-формирователей 1.1и 1.7, то Б 1 =а +а = 100+101001+аг Б 1=а +а =100+,+011 а 5 Б =а 0+а =100+510 + 001аЬ, тогда имеем: Ь = Баг 0 Ь =Б 1+Б =аф+аФ О, но Ь 1 - О.Преимущества описываемого устройства можно показать, для чего оценку быстродействия устройства проведем в предположении, что в нем используются стандартные микросхемы серии К 500. Схемы проверки яа четностьЕ 500 НЕ 170 содержат 9 входов иф имеют задержку 4 нс, а элементыИЛИ-НЕнс. Отсчет времени будемвести с момента поступления импульсов от усилителей-формирователей.Тогда задержка на схемах проверкина четность 3 и (5.1-5,й) равна всумме 8 нс. Время выполнения умножения (также как и возведение встепень не превышает 6 нс (2 нс -операция И и 4 нс - проверка на чет 30 ность), а задержкана элементахИЛИ 7.1-7. составляет 2 нс. Общаязадержка в каждом канале равна 8 +1+ 6 + 2 = 16,но и не зависит от числа входов устройства, что следует 35 также из выражений для определителей.оставитель В.Недопекиехред С.Легеза орректор О.Лугов Редак итов Подписн Заказ 9232/ Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал 3 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раувская наб., д.