Универсальный логический модуль

СОЮЗ СОВЕТСКИХшюлишиаъиРЕСПУБЛИК 19) (11) 4 (5) С 06 0 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ ТОРСНОМУ С(56) 1. Авторское свидетельство СССВ 911507, кл. С 06 Р 7/00, 1980.2. Якубайтис Э.А. Универсальныелогические элементы. - "Автоматикаи вычислительная техника", 1973,1 5, с. 5, рис, 3 (прототип).(54)(57) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий регистр сдвига, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения аппаратурных затрат, в него введены счетчик, схема сравнения, элементы .ИЛИ, мультиплексор, элемент ЗАПРЕТ и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с входом блокировки мультиплексора, выходом схемы сравнения, первая группа входов которой соединена с первой группой1 У из м информационных входов модуля, вторая группа т входов схемы сравнения соединена с выходами счетчика, вход установки в "0" которого соединен с входом сброса модуля и входом установки в 0" регистра сдвига, счетный вход счетчика соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом синхронизациимодуля, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации регистра сдвига, вход записи которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с входом настройе ки модуля и выходом старшего разряда регистра сдвига соответственно, выходы разрядов с номерами 1=(1-1) х 2 (1=1,2 "которого соединены с информационными входами мультиплексора, управляющие входы которого соединены с второй группой из и-в информационных входов модуля, выход мультиплексора является выходом модуля.13745 1 1Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для реализации всех логических функций п переменных,Известно устройство для реализации всех логических функций и переменных, содержащее 2" элементов И элемент ИЛИ, два дешифратора, п ин 4 юрмационных и 2 п настроечных входов и Один выход 1Недостатком устройства является большое число внешних входов, которое равно 1 = и + 2".Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является универсальный логический элемент на п переменных, содержащий сдвигающий регистр, 2" элементов И на 1,и + 1) входов, 2 диодов, и элементов НЕ, и информационных входов, один настроечный вход, вход синхронизации регистра и один выход 12".Недостатком этого, элемента является его большая сложность, которая может быть подсчитана поформуле: Б = Б рег+ Б, где Б рег сложнссть схемы сдвигающего регистра, Б = 2"(и + 2)+ п - сложность операционной части элемента.Цель изобретения - уменьшение аппаратурных затрат1 О 15 20 25 30 45 Поставленная цель достигается тем, что в универсальный логический модуль, содержащий регистр сдвига,35 введены счетчик, схема сравнения, элементы ИЛИ, мультиплексор 1 элемент ЗАПРЕТ и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с входом блокировки мультиплексора и выходом схемы сравнения, первая группа входов которой соединена с первой группой из ш информационных входов модуля, вторая группа из ш входов схемы сравнения соединена с выходами счетчика,:вход установки в "Оп которого соединен с входом сброса модуля и входом установки в "Оп регистра сдвига, счетный вход счетчика соединен с выходами элемента ЗАПРЕТ и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом синхронизации модуля, выход 55 первого элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации регистра сдвига, вход записи которого соединен с вы 7 2ходом второго элемента ИЛИ, входыкоторого соединены с входом настройки модуля и выходом старшего разряда регистра сдвига соответственно,выходы разрядов с номерами3 = ( 1- )2 (д. = 1,2 ф) которого соединены с информационными входами мультиплексора, управляющиевходы которого соединены с второйгруппой из и-ш информационных входов модуля, выход мультиплексораявляется выходом нуля,На фиг, 1 представлена структурная схема универсального логическогомодуля; на фиг, 2 - схема соответствия между разрядами регистра сдвига и сигналами настройки,Модуль содержит счетчик 1, схему 2 сравнения, первый элемент ИЛИ 3,регистр 4 сдвига, мультиплексор 5,генератор 6 импульсов,.элемент ЗАПРЕТ 7 и второй элемент ИЛИ 8. Перваягруппа из ш информационных входов 9модуля соединена с первой группойвходов схемы сравнения 2, втораягруппа из и-ш информационных входов 10 - с управляющими входамимультиплексора 5, выход которого является выходом 11 модуля. Вход 12настройки соединен с первым входомвторого элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с входом записи регистра 4. Выходы 13 регистра соединеныс информационными входами мультиплексора 5, Выход 14 регистра 4 соединенс вторым входом второго элементаИЛИ 8, Вход сброса 5 модуля соединенс входом установки в "О" регистра 4и входом установки вО" счетчика 1,счетный вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 7 и первымвходом первого элемента ИЛИ 3. Выходы счетчика 1 соединены с второйгруппой входов схемы 2 сравнения,выход 16 которой соединен с вторымвходом (входом запрета ) элементаЗАПРЕТ 7 и входом блокировки мультиплексора 5Выход генератора импульсов 6 соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ 7, Вход .17 синхронизации модуля соединен с вторым входомпервого элемента ИЛИ 3, выход 18которого соединен с входом синхронизации регистра 4, Вход 19 записирегистра 4 соединен с выходом второго элемента ИЛИ д. Разрядность счетчика 1 - ш, репгистра 4 сдвига - 2 двоичных разряаргу- ацион 1 - (а(;1) зом.5 Р бп чР 8), Перед началом работы счетчик 1обнулен, а регистр сдвига 4 содержити- код настройки, На информационные одуль готов к 50 входы мультиплексора поданы сигналы У 1,= 1,2 "(ф, соответствуюна на следую- щие функции Г (х х), На управю функ- ляющие входы мультиплексора 5 посх ) мож- тупают младшие и-ш аргументОв функ 55 ции Г (х , х,), а на вход схемых) сравнения - старшие ш разрядов. Если все х 1,= О, к = 1, ш, то на выходе 6 схемы 2 сравнения появится и т.д.После анесения настройк в регистр сдв га 4 код работе. Работа модуля основа3 11 дов. Выход 14 регистра 4 является выходом старшего нулевого разряда, а вход записи 19 - входом младшего (2"- 1)-го разряда. Группа выходов 13 регистра 4 содержит выходы Ъ-е2 разрядов, а именно: выходы разрядов с номерами( -1). 2 в (1 1 2"ц ), (1)Для настройки модуля на реализацию некоторой нулевой функции й ( х, х ) на вход.15 модуля поступает импульс, обнуляющий счетчик 1 и регистр 4, Затем на вход синхронизации 17 модуля подаются импульсы синхронизации регистра сдвига 4, которые сопровождают 2"сигналов настройки, последовательно поступающих на вход 12 модуля.Сигналы настройки У , 1 = ,2 принадлежат множеству О,11, причем двоичный вектор Б = Щ, П 2 ррП 1 п) соответствует двоичному номеру реализуемой булевой функции в классе функций п переменных. На вход 12 модуля сигналы настройки У должны поступать в такой последовательности, чтобы через 2 тактов в -ом разрядде регистра оказалась настройка У причем ь и 1 связаны между собой следующими соотношениями:(1 Ь-) 2 "+ Ыр (2) Для и = 4 и ш = 2 соответствие между разрядами регистраи настройками Б показано на фиг. 2.Таким образом, после заполнения регистра 4 всеми 2 настройкамии на информационные входы мультиплексора будут поданы настройки с номерами У , 1 = 1,2" " 1 на фиг.2,П р Юз, Ц). Если осуществить кольцевой сдвиг содержимого регистра 4 на один разряд, то на информационные входы мультиплексора поступЯт наст ойки Бр 1 = 2"-1 Я++ 1, 2 2 на 4 иг. 2,где Гд (хх) = Х (х, х) при 1 - й конституенте аргументови х, х,. равной единице ( = 0,2 - 1).Тогда, если разбить таблицу истинности функции Е ( х х) на 2 равных частей длины 2"бит, ее (1 + 1)-я часть будет представлять собой таблицу истинности функции Е(хх) . Поскольку вектор(11 р Б У) совпадает с двоичным номером реализуемой функции 2. (х х), то настройка У 1 = 2" численно равнаУ Эзначению функции 1 (х, х) на наборе 1 - 1. Следовательно, таблица истинности Функции ,К,(х, х) соепапает снастройками 1( 1 = 1 2" + щие входы которого подаютсяменты х , х, а на информ. 2(з-в+( + 1) 2 Ь-(У 2В регистр сдвига настройки наносятся (см,(2, и на информационные входы мультиплексора подаются сигналы с выходов таких разрядов регистра (см.(1, чтобы при кольцевом сдвиге регистра на один разряд сигналы Б , 1 = 1 2"-ц+ 1,и-пр(1+1) 2 изменились на сигналы Б 1,р к = (1+1) 2 + 1, (1. +1). 2" , при д = Ор 2(" -2, и на сигналы Ьа, г = 1,2"(22 при 1. = 2 -1. Таким образом, при кольцевом сдвиге регистра на один разряд мультиплексор перестраивается с реализации функции (.(х , в ,", хо 3 на реализацию(+1 рфункции й;+ (х,+, х) при 1=0,2 -2 или на реализацию функцииК (ххз) при ( = 2Модуль работает следующи а1137457 сигнал "1", поступление которого на вход блокировки мультиплексора 5 разрешит появление на выходе модуля сигнала, соответствующего значению(х, х) на данном наборе аргументов. Одновременно сигнал с выхода 16 поступит на вход запрета элемента ЗАПРЕТ 7 и заблокирует импульсы генератора 6 импульсов, Если не все х 1( О, к = 1, ш, то на выходе 16 схема 2 сравнения появится сигнал "0", заблокирующий мультиплексор 5 и разрешающий прохождение импульсов генератора 6 через элемент 7. Импульс генератора, пройдя через элементы 7 и 3, осуществит кольцевой сдвиг регистра 4 на один разряд, На информационных входах мультиплексора 5 появятся сигналы П- 2" + 1,2 2"(У), соответствую Иие Функции т,(х , х). Одновременно импульс с выхода элемента ЗАПРЕТ 7 переведет счетчик 1 в очередное состояние 00001, Если х х не совпадут с новым состоя1 укием счетчика, то очередной импульс генератора 6 осуществит новый кольцевой сдвиг регистра 4 и переведет счетчик в очередное состояние. Так будет продолжаться до тех пор, пока состояние счетчика не станет рядного совпадения с ш старшимиразрядами х, х . Одновременно будет осуществляться кольцевой сдвигрегистра 4.5 Таким образом, старшие разрядых, х выбирают функцию Е 1(х +, х),а младшие х , х - значение этойп+1 у иФункции при данных значенияхх , х, т.е. в соответствии с выраМ+110 жением (3) реализуется функция(х, х), настройки которой хранятся в регистре 4,Достоинством предлагаемого модуляявляется малое число входов и мень 15 шая по сравнению со схемой известного модуля сложность, которая может быть рассчитана по ФормулеБо Б рог + Бо уБех Б + Б+Бйд+ 6 - сложность операционной части генератора импульсов;Ба, = 2" (и - ш+1) ив сложность схемы ЗО ш+ мультиплексора,тогда Б, = БРйг+ 2" ф - ш+ 1 ) +1) + 7 тп + 18. При Ь = 4 и ш = 2сложность операционной части предлагаемого модуля (т,е, части модулябез регистра для хранения настроек) 5Б = 48, в то время как сложностьоперационной части известного модуля при и = 4 Б = 2"(Ь + 2) + и = 100.Таким образом, при одинаковойсложности регистра для хранениянастроек сложность операционнойчасти предлагаемого модуля более,чем в два раза меньше сложностиоперационной части известного моду 45Предлагаемый модуль имеет ь + 3входа (как и известный 2), в товремя как число входов известных универсальных модулей, с настройками,50принадлежащими множеству (0,1), равно Р=Ь+2",поразрядно совпадать с поступившими аргументами, Тогда с выхода 16 схемы сравнения 2 на вход запрета элемента ЗАПРЕТ 7 поступит сигнал "1" заблокирующий импульсы генератора 6, На вход блокировки мультиплексора 5 поступит сигнал "1", а на его информационные входы - сигналы ц соответствующие Функции т(х ,х), где- номер конституенты единицы, которук) составят поступившие аргументы х х . Тогда согласно выраже(нию (3) на выходе модуля появится сигнал, соответствующий значению функции т (х , х) на данном входном наборе.При поступлении очередных значений х, х модуль работает аналогично, Состояние счетчика будет последовательно изменяться до поразмодуля; БР - сложность схемы регистра; Б = 8 - сложность схем) СТ (та счетчика; Б = 10 - сложность схемы сд"Патент"г.Уз Фили дул.йро Редактор М.Недолуаенко 0525/36 Тиржк 710 ВНИИПИ Государствевюго комитета ССС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раущская наб., фс4 1 41 ч 4 Ъ 1з