Ячейка однородной структуры

о п ЫЕАвве ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл.2 6 06 Р 7/00 с присоединением заявки Нов Государственный комитет С С С Р по делам изобретений н открытиИОрдена Ленина институт проблем управления(71) Заявитель 54) ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение для построения универсальных и специализированных ЭВН на базе микроэлектронных однородных структур. Известны ячейки однородной структуры, содержащие блоки входных и выходных логических элементов, арифметико-логический блок и блоки взаимо" проникновения сигналов и настройки 1).Наиболее близким техническим решением к изобретению является ячейка однородной структуры, содержащая блок 15 входных логических элементов, первая группа входов которого соединена с выходами блока настройки, вторая группа входов - с информационными входами ячейки, а выходы - с первой группой входов арифметико-логического блока и блока взаимопроникновения сигналов, другая группа входов которых соединена с выходами блока настройки, а выходы - с входами блока выходных логических элементов, выходы которого соединены с информационными выходами ячейки, входы блока настройки соединены с шиной сброса и входами настройки ячейки, блок ус-.ЗО коренной коммутации на элементах И и И - НЕ и на триггерах настройки 2,Однако известные устройства имеют низкое быстродействиеЦелью изобретения является повышение быстродействия ячейки однородной структурыЭто достигается тем, что первый горизонтальный информационный вход блока ускоренной коммутации соединенс одним из входов первого элемента И-НЕ, другой вход которого подключенк нулевому выходу первого триггера настройки, а выход соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего. элемента И-НЕ, первый вход которого соединен со вторым горизонтальным информационным входом блока ускоренной коммутации, а второй входс нулевым выходом второго триггера настройки, третий вход второго элемента И-НЕ.соединен с выхапом четвертого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с дополнительным информационным выходом блока выходных логических элементов, а второй вход подключен к нулевому выходу третьего триггера настройки, выход второго элемента И-НЕ соединен с одним изсигналов 3; блок выходных логическИХлементов 4; блок настройки 5; блокскоренной.коммутации 6, содержащийдиннадцать элементов И - НЕ 7-17, чеыре элемента И 18-21 и восемь тригеров настройки 22,Первая группа входов блока входых логических элементов 1 соединенас выходами блока настройки 5, нтораяруппа нходон - с информационными выходами 23, 24, 25 и 26 блоков выходных логических элементов 4 соседнихячеек однородной структуры и информационным выходом 27 блока ускореннойкоммутации 6, а выходы - с первойгруппой входоварифметико-логического блока 2 и блока взаимопроникновения сигналов 3, другая группа входовкоторых соединена с выходами блоканастройки 5, а выходы подключены ковходам блока выходных логических элементов 4, выходы 28, 29, 30, 31 и 32которого соединены с информационнымивходами блоков входных логическихэлементов 1 соседних ячеек однородной структуры и с информационным входом 32 блока ускоренной коммутации6, Входы блока настройки 5 подключены к шине сброса 33 и входам настройки 34 ячейки, Входы элемента И-НЕ7 соединены с информационным нходом35 блока ускоренной коммутации 6 инулевым выходом 36 первого триггеранастройки 22, а выход - со входомэлемента И-НЕ 8. Второй вход элемента И-НЕ 8 соединен с выходом элемента И-НЕ 9, входы которого соединеныс информационным входом 37 блока ускоренной коммутации 6 и нулевьщ выходом 38 второго триггера настройки22. Третий вход элемента И-НЕ 8 соединен с выходом элемента И-НЕ 10,входы которого соединены с выходом32 блока выходных логических элементов 4 и нулевым выходом 39 третьеготриггера настройки 22. Выход элемента И-НЕ 8 соединен со входами элементов И-НЕ 11 и И 18 и 19, Другойвход элемента И-НЕ. 11 подключен кнулевому выходу 40 четвертого триггера настройки 22, а выход - ко входу элемента И-НЕ 12. Другой вход элемента И 18 соединен с единичным выходом 41 первого триггера настройки22, а выход - с информационным входом 33 блока ускоренной коммутации,б, информационный вход 35 которогосоединен с выходом элемента И 19.,другой вход которого подключен к единичному выходу 42 второго триггеранастройки 22. Входы элемента И-НЕ13 соединены с информационным входом43 блока ускоренной коммутации б инулевым выходом 44 пятого триггеранастройки 22, а выход - со входомэлемента И-НЕ 14, Второй вход элемен"та И-НЕ 14 соединен с выходом элемента И-НЕ 15, входы которого соединеныс инФормационным входом 45 блока усвходов пятого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к нулевомуэ выходу четвертого триггера настройки а выход - к одному из входов шесоУР т того элемента И-ЯЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен также со вхог дами первого и второго элементон И, второй вход первого элемента И подн ключен к единичному выходу первого триггера настройки, а выход - к пер;ному горизонтальному информационному нходу блока ускоренной коммутации, второй горизонтальный информационный вход. которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу второго триггера настройки, первый вер 15 ,тикальный информационный вход блока ускоренной коммутации соединен с одним из входов седьмого элемента И-ЯЕ, другой вход которого, подключен к нулевому выходу пятого триггера наст ройки, а. выход соединен с одним из входов восьмого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом ;девятого элемента И-ЯЕ, первый вход ;которого соединен со вторым вертикальным информационным входом блока ускоренной коммутации, а второй входс нулевым выходом шестого триггера настройки, третий вход восьмого элеМента И-ЯЕ соединен с выходом десято- у го элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с дополнительным информационным выходом блока выходных логических элементов, а второй вход подключен к нулевому выходу седьмого .35 триггера настройки, выход восьмого элемента И-НЕ соединен с одним из входон одиннадцатого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к нулевому выходу восьмого триггера настройки, а выход - ко второму входу шестого цемента И-ЯЕ, выход восьмо,го элемента И-НЕ соединен также со входами третьего и четвертого элементов И, второй нход третьего элемента И подключен к единичному выхо ду пятого триггера настройки, а выход - к первому вертикальному информационному входу блока ускореннойкоммутации, второй вертикальный инФормационный вход которого соединен 50 с выходом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу шестого триггера настройки,. выход шестого элемента И-ЯЕсоединен с дополнительным информационньа входом блока входных логических эЛевентон, нулевые входы триггеров настройки соединены с шиной сброса, а единичные входы.- со входаминастройки блока ускоренной коммутации. 60На чертеже дана Функциональнаясхема ячейки однородной структуры.Она содержит блок входнЫх логических элементов 11 арифметико-логический блок 2;.блок взаимопроникновения 65711564 2732 ФЗ Н Н Н 1 Н Н Н Н П Генера П 1 1 л ции к графическим иэображениям мутационных Функций, реализуемых ком ускоренной коммутации б, при саны номера информационных входо 0 выходов блока ускоренной коммутаДля примера рассмотрим реалия блоком ускоренной коммутации б к27 комблоичении столбцаН обозначено,ером,х являети при реализа- то, что триучаствует втаблице У оического уровах тригге вутаций б В у, и строчто тригя триггеии функции гер 22 с реализации означены я на еди 2 блока усрафе фФунк На пересеки р буквой22 с номром настройк53 буквой Пномером с нефункциир, Взначения логничных выходкоренной комм гер ции б, пию ммутационнуюб цию т роа коренной коммутации б и нулевым выходом 46 шестого триггера настройки 22Третий вход элемента И-НЕ 14соединен с выходом элемента И-НЕ 16,входы которого соединены с выходом32 блока выходных логических элементов 4 и нулевым выходом 47 седьмоготриггера настройки 22. Выход элемента И-НЕ 14 соединен со входами элеМентов И-НЕ 17 и И 20 и 21. Другойвход элемента И-НЕ 17 подключен кнулевому выходу 48 восьмого триггера настройки 22, а выход - ко входуэлемента И-НЕ 12. Другой вход элемента И 20 соединен с единичным выходом49 пятого триггера настройки 22, авыход - с информационным входом 43блока ускоренной коммутации б, информационный вход 45 которого соединен с выходом элемента И 21, другойвход которого подключен к единичномувыходу 50 шестого триггера настрой Оки 22. Выход элемента И-НЕ 12 соединен с информационным выходом 27 блока ускоренной коммутации б, Информационные входы 35, 37, 43 и 45 блокаускоренной коммутации 6 соединены с 5информационными входами блоков ускоренной коммутации б соседних ячеекоднородной структуры, Нулевые входытриггеров настройки 22 соединены сшиной сброса 33, а единичные входысо входами настройки 51 блока ускоренной коммутации б. Н Н Н Н Н Н Н Ячейка однородной структуры действует следующим образом,На шину сброса 33 подается сигнал,соответствующий нулевому логическомууровню, В результате этого триггерынастройки 22 блока ускоренной комму"тации 6 и триггеры блока настройки5 переходят в состояние 0. Далее,в триггеры настройки 22 через входынастройки 51 и в триггеры блока настройки 5 через входы настройки 34записывают код, соответствующий заданной функцииВ зависимости от кода настройки открываются соответствующие элементы И-НЕ блока входных логических элементов 1 и соответствую-,щие элементы И-НЕ 7, 9, 13 и 15. Переменные по тем шинам 23-27, 35, 37,43 и 45, элементы И-НЕ которых открыты, попадают либо в ариФметико-логический блок 2, либо в блок взаимопро,никновения сигналов 3. Далее переменные через блок выходных логическихэлементов 4 попадают на выходные шины 28-32 и на шины 35, 37, 43 и 45,соответствующие элементы Й которыхоткрыты,Список основных функций из множества, реализуемых блоком ускоренной коммутации б, и коды настройки триггеров 22 на реализацию этих Функций даны в таблицегера настройки, выход второго элемента И-НЕ соединен с одним иэ входовпятого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к нулевому выходучетвертого триггера настройки, а выход - к одному из входов шестого элемента И - НЕ, выход второго элементаИ-НЕ соединен также со входами первого и второго элементов И, второйвход первого элемента И подключен кединичному выходу первого триггеранастройки, а выход - к первому горизонтальному информационному входублока ускоренной коммутации, второйгоризонтальный информационный входкоторого соединен с выходом второгоэлемента И, второй вход которогоподключен к единичному выходу второго триггера настройки, первый вертикальный информационный вход блокаускоренной коммутации соединен с одним иэ входов седьмого элемента И-НЕ,другой вход которого подключен к нулевому выходу пятого триггера настройки, а выход соединен с одним извходов восьмого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходомдевятого элемента И-НЕ, первый входкоторого соединен со вторым вертикальным информационным входом блока ускоренной коммутации, а второй вход - снулевым выходом ше ст ого триггера настройки, третий вход восьмого элемента И-НЕ соединен с выходом десятого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с дополнительным информационным выходом блока выходныхпогических элементов, а второй входподключен к нулевому выходу седьмогонаройки, выход восьмогоэлемента И-НЕ соединен с одним извходов одиннадцатого элемента И-НЕ,второй вход которого подключен к нулевому выходу восьмого триггера на-стройки, а выход - ко второму входушестого элемента И-НЕ, выход восьмого элемента И-НЕ соединен также совходами третьего и .четвертого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к единичному выходу пятого триггера настройки, а выход - к первому вертикальному информационному входу блока ускореннойкоммутации, второй вертикальный информационный вход которого соединенс выходом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу шестого триггера настройки, выход шестого элемента И-НЕ соединен с дополнительным информационнымвходом блока входных логических элементов, нулевые входы триггеров настройки соединены с шиной сброса, аединичные входы - со входами настройки блока ускоренной коммутации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прангишвили И. В. и др, Методы,реализации однородных структур на В этсм случае в триггерах 22 блока ускоренной коммутации 6 записывают код у, = у = у = 0 и уф уц у у: у а 1, В результате этогои е- юнэлементы И-НЕ 9 и 10 закрыты, и переменные от информационного входа 35 через открытые элементы И-НЕ 7, 8 и 19 попадают на информационный вход 37, который превращается в информационный выход, Эти же переменные через открытые элементы И-НЕ 11 и 12,.попадают на информационный выход 27, так как элемент И-НЕ 17 закрыт, Закрыты также элементы И-ЯЕ 15 и 16, В результате этого переменные от информационного входа 43 через открытые элементы И-НЕ 13, 14 и 21 попадают на информационный вход 45, который превращается в информационный выход. Аналогично реализуются блоком ускоренной коммутации 6 и другие функции, данные в таблице. 20Изобретение позволяет увеличить быстродействие ячейки однородной структуры в два раза. Формула изобретения Ячейка однородной структуры, содержащая блок входных логических элементов, первая группа входов которого соединена с выходами блока ЗО настройки, вторая группа входов - с информационными входами ячейки, а выходы - с первой группой входов арифметико-логического блока и блока взаимопроникновения сигналов, дру- З гая группа входов которых соединена с выходами блока настройки, а выходы - с входами блока выходных логических элементов, выходы которого соединены с информационными выходами ячейки, входы блока настройки соединены с шиной сброса и входами настройки ячейки, блок ускоренной коммутации на элементах И и И-НЕ и на триггерах настройки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения 45 быстродействия, первый горизонтальный информационный вход блока ускоренной коммутации соединен с одним из входов первого элемента И-НЕ, дру" гой вход которого подключен к нулево му выходу первого триггера настройки, а выход соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И-ЯЕ, первый вход которого у соецинен со вторым горизонтальным информационным входом блока ускоренной коммутации, а второй вход - с нулевым выходом второго триггера настройки, третий вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с дополнительным информационным выходом блока выходных логических элементов, а второй вход подключен к нулевому выходу третьего триг7115 б 4 микроэлектронных схемах, - Вопросы кибернетики. Однородные микроэлектронные структурыЛ .,Советское радио.1973.2. Прангишвили И, В, и др, Прий- ципы построения вычислительных устСоставитель В, Веревкинктор Т, Клюкина Техред М,Петко Корректор М. Демч Тираж 751 П осударственного комиам изобретений и о ква, Ж, Раушская Заказ 9013/3 ета СССрытий4/5 роектна илиал ППП Патентф, г. Ужго ИИПИ Гпо дел5, Мос ройств и методы организации вычислительных процессов на однородныхструктурах, АВТ, вып. 3, Рига,Зинатне, 1972, с. 24,рис. 1.