Ячейка однородной структуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 80144424 УБЛ 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕЧЕЛЬСТВУ,7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРР 1218378, кл. С 06 Р 7/00, 1984.Авторское свидетельство СССРФ 94 1994, кл . С 06 Р 7/00, 1980.(54) ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ(57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и можетбыть использована для создания однородной структуры, позволяющей выполнять операции записи, чтения и ассоциативного поиска информации, атакже обработку составных нечеткихвысказываний. Целью изобретения является повышение быстродействия ячейки за счет выполнения любой операциинад нечеткими высказываниями эа одинтакт. Ячейка однородной структуры содержит три регистра 1, 2, 9, информа"ционные 11, 12 и управляющие 13, 14входы, информационный выход 7, двесхемы 3, 4 сравнения, коммутатор 6,дешифратор 10, элемент И 8, шифратор5 управления коммутатором. На информационные входы ячейки подаются кодыстепеней истинности обрабатываемыхнечетких высказываний, на управляющиевходы подается код выполняемой операции, а на выходе ячейки формируетсяпрямой или инверсный код степени истинности одного из нечетких выскаэывании, являющегося результатом выполняемой операции. 3 ил 2 табл.Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в однородных вычислительных структурах для обработки расплыв 5 чатых (нечетких) логических Формул (составных нечетких высказываний).Цель изобретения - повышение быстродействия ячейки однородной структуры за счет выполнения любой операции 10 над нечеткими высказываниями за один такт.На фиг, 1 показана функциональная схема ячейки однородной структуры; на фиг. 2 - функциональная схема шифратора управления; на фиг, 3 - Функциональная схема коммутатора.Каждая ячейка однородной структуры связана с соседними ячейками четырьмя восьмиэарядными информационными шина ми,из которыхдве являются входными (информационные входы) и две выходными для данной ячейки, Выходные шины создаются из одной ответвлением сигналов, Кроме того, имеются горизонтальные 25 и вертикальные шины настройки (управляющие входы), которые соединены со всеми ячейками параллельно.Ячейка однородной структуры содержит регистры 1 и 2, схемы 3 и 4 сравнения, шифратор 5 управления, коммутатор 6, выходы 7, элемент И 8, регистр 9, дешифратор 10, первую группу информационных входов 11, вторую группу информационных входов 12, первую группу управляющих входов 13 и вторую группу управляющих входов 14.Ячейка однородной структуры предназначена для обработки простых нечетких высказываний и может быть ис пользована для создания однородной ,структуры, позволяющей выполнять операции записи, чтения и ассоциативного поиска информации,а также Обработку нечетких составных высказываний, 45Нечетким высказыванием называют предложение, относительно которого можно судить о степени его истинности. При этом степень истинности любого нечеткого высказывания принимает значения на интервале 0, 11,Пусть а и Ь - нечеткие высказывания.Наиболее распространенными логическими операциями, которые выпол 55 няются над нечеткими высказываниями являются следующие:лотрицание - а;конъюкция а т Ь; 6 2дизъюнктптя а ч Б;импликация а - Ь;эквивалентность а Ь.Множество этих операций образует. функционально полный избыточный базис, позволяющий получать с их помощью любые составные нечеткие высказывания иэ простых.Кодирование степеней истинностинечетких высказываний при п=З, т,естепень истинности высказывания (Х)от значения трехразрядного (п=З)двоичного кода (Х), приведено в табл.1.Таблица 1 Степень истиннос- Двоичный код Хти высказывания Х Логические операции над нечеткими высказываниями а и Ь заменяются эквивалентными арифметическими операциями над кодами А и В степеней истинности этих высказываний в соотг ветствии с табл, 2, где Х=2 -1-Х, причем Х = Х ; (З=О,п) - поразрядная инверсия Х.1444746 Ячейка однородной структуры предназначена для реализации девяти функций: а, если А=В - ассоциативный поиск Е э(а,Ь)=О, если АВ; 1 О далее Е(а,Ъ)= а - отрицание а;Е(а,б)= 1 Ь - отрицание Ь;Е(а,Ь)=а 4 Ь - конъюнкция а и Бф Е(а,Ь)=а ч Ь - дизъюнкция Ь и а, Е (а,Ь)=а - Ь - импликация а и б; Е,(а,Ь)=а ф Б - эквивалентность а иБ.При этом значении указанных функций определяются следующим образом: 15 В результате 2 О Каждой функции Е; (а,Б), (з.щ 1,9) (1) поставим в соответствие признак операции и;, полагая, что 1 т; = 1, если (2) ячейка реализует Функцию Е;(а,6) и3,:О в противном случае. (3) 5 Тогда поведение ячейки однороднойструктуры может быть описано систе- (4) мой (10), ,соотношений ЗО А, если (А 7 В)ъЕ(а,Ь)= В, если (АВ) Ч(А=В);(6) если (АВ); 35 АЕ,(а,Ь)=В,если (АВ)Ч(А=В); (7)А, если (А В) Ч(А В)3 1 . Е(О,А,В) = Е. (а,Ъ)Поясним порядок получения условия (АВ) Ч(А=В) 3 НАВ) ч(А=В)1 определяющего равенство Е(а,Ь)=В.По определению Е (а,Ь)=юпп(шах(А,:В),шах(А,В .Следовательно Е (а,Я=В, если . (АсВ)(В А) (АжВ) Ч (А 4 Ва) 8 (ВВ) 3 4(АВ) = где Е 1(а,Ь)=а - считывание а, Е(а,Ь) =Ь - считывание Ь; Е,(а,Ь) =А;Е(а,Ь)=В;Ез(а,Ь)=А, если (А:В)Е (а,Ь)=А;Е .(а,Ь)=В; Так как (АВ)А(вамВ)А(АВ) = (А 2 -1-В) й (2 -1-АВ) Ж(В В) = (А 2- -1-В) 1(А 2 ф-В)А (ВВ) =Еа 1 ве, полу- чаем Е(а,Ь)=В,если (АВ)8(В А)Ф 4(АВ) = ггпе,Е(а,Ь) =В,если (А 4 ВИ(ВЭА) 44 (АВ) = ггие Е(а,Ь)=В, если Г(АсВ)ч(А В)3 3 6 Г(АВ) ч(А=В) 3 = ггпе,/А,если К;= Э,Ч 1 3(а=Ь)ЧЧу(аЬ)ЧГ, Ф (а)Ь)Ч м(аЬ)Й8 Г(а)Ь) ч (а=Ь)1 -багие. В,если р = НЧТ 68(атЬ)Чч(а Ь)2 Ч 7 1 С(аЪ)ч(аЬ)3 чч и Д ( а )Ь) ч Йэ 4 (а 7 Ь) 83(аЬ) ч (а=Ъ)1 =ггиьА,если цд -- Т 1 ч йф(аЬ)чЧ (а=Ь)1 чн Ф(аЬ)8 (а(Ь)ЧЧ (а=Ъ)3 =Ггое В, если ц = 7 ч Ге И(а Ь) Чч (а=Ь)1 4 (асЬ) ч(а =Ь)1 ф где 7 = Я, /1.=1,9).Из системы (10) соотношений следует, что выполнение ячейкой операцийнад нечеткими высказываниями сво О дится к реализации системы булевьвфункцийф( 77,; а , а;Ь Ь) =Ч /3= и передаче на выходы ячейки значений А,В,А и В при= 13или Ц = 1 соответствейно.Функциональное назначение элементов, образующихся ячейку однородной ", структуры, следующее.,Регистр 1 предназначен для параллельного приема кода степени истинности первого нечеткого высказывания,его временного хранения и вьдачи впрямом виде на первые входы схем 3 и4 сравнения и на информационные входыкоммутатора 6, а в инверсном виде -на информационные входы коммутатора6. Регистр 1 имеет восемь информационных входов, восемь прямых и восемьинверсных выходов, а также управляющий вход "Запись".Регистр 2 предназначен для параллельного приема кода степени инстинности второго нечеткого высказывания,его временного хранения и вьдачив прямом и инверсном виде на входысхем 3 и 4 сравнения, а также на информационные входы коммутатора 6.Регистр 2 имеет восемь информационных входов, восемь прямых и восемьинверсных входов, а также управляющий вход "Запись".Регистр 9 предназначен для параллельного приема кода операции, выполняемой ячейкой, его временного хранения и вьдачи на дешифратор 1 О. Регистр 9 имеет четыре информационныхвхода, четыре выхода и управляющийвход "запись",Элемент И 8 предназначен для формирования сигнала "Запись" для регистров 1, 2 и 9 при одновременном появлении сигналов на обоих его входах.В однородной структуре входы элемента (управляющие входы 13 ячейки)подключаются к вертикальной и горизонтальной шинам настройки,Дешифратор 10 предназначен длядешифрации кодов операций, выполняемых ячейкой (формирования признаковд= 1,9), Дешифратор 10 имеетчетыре входа и девять выходов.Схема 3 сравнения предназначенадля параллельного сравнения двухпрямых восьмиразрядных степеней истинности нечетких высказываний (двухположительных чисел) на равенство,больше и меньше, т,е. реализует следующие функции:31, при А=В, Н (А 1 В) = О,при АВ, 1, при А В, О,при А В, где А и В два числа,Схема 3 сравнения имеет две группы восьмиразрядных 1 ходов, по которым подаются коды чисел, и три выхода признаков результатов сравнения: Н,(А,В), Н(А, В) и Н (А,В), т,е, А 7 В, А = В и А ( В.Схема 4 сравнения предназначена для параллельного сравнения прямого и инверсного восьмиразрядных кодов степеней истинности первого и второго нечетких высказываний на равенство, больше и меньше, Схема 4 сравнения,полностью идентична схеме 3 сравнения. На входы схемы поступает пря мой код степени истинности первого нечеткого высказывания и.инверсный код степени истинности второго, а на выходах формируются признаки А 7 В, А= Ви А (Вд, ЗО Шифратор 5 управления предназначен для формирования сигналов управления коммутатором ( ./3=1,4) на основе результатов сравнения кодов степеней истинности, а также признаков выполняемых ячейкой операции ( Г(; /=1,9) и представляет собой комбинационную схему, реализующую систему (11) булевых функций, Шифратор 5 управления имеет две группы входов, на одну из 4 О которых поступают шесть признаков сравнения кодов степеней истинности от схем 3 и 4 сравнения, а на вторую- девять признаков выполняемых ячейкой операций дешифратора 10, Сигналы шиф ратора 5 управления поступают на управляющий входы коммутатора 6.Коммутатор 6 предназначен для передачи прямых или инверсных кодов степеней истинностей нечетких выска О зываний с выходов регистров 1 и 2 на выходыячейки. Коммутатор 6 состоит из четырех групп двухвходовых элементов И по восемь элементов в каждой группе и восьми четырехвходовых 55 элементов ИЛИ. Коммутатор 6 имеет четыре восьмнразрядных группы информационных группы входов, четыре уп- равляющих входа и одну восьмиразрядную группу выходов.Формула изобретения 35 14447Ячейка однородной структуры работает следующим образом.На информационные входы 11 и 12 подаются коды степеней истинности соответственно первого и второго обрабатываемых нечетких высказываний, на вторую группу управляющих входов 12 подается код выполняемой операции, а на первую группу управляющих 10 входов 13 - сигналы настройки с вертикальной и горизонтальной шин. При одновременном появлении сигналов настройки на входах элемента И 8 (ячейка выбрана), на его выходе формиру ется сигнал "Запись", по которому в регистры 1 и 2 записываются коды степеней истинности нечетких высказываний,а в регистр 9 - код операции. Через время завершения переходных про.20 цессов на выходах дешифратора 10 появляется признак Выполняемой операции, а на выходах схем 3 и 4 сравнения - сигналы результатов сравнения кодов степеней истинности, которые поступают на входы шифратора 5 управления, который формирует сигнал, разрешающий прохождение через коммутатор 6 на выходе 7 прямого или инверсного кода степени истинности одного из нечетких высказываний, являющегося результатом выполняемой операции. Ячейка однородной структуры, содержащая первый и второй регистры, схему сравнения, коммутатор, дешифра 46 8тор, причем информационные входыпервой группы ячейки соединены с информационными входами первого регистра, прямой выход которого соединен спервым входом схемы сравнения и первыми информационными входами комму"татора, информационные входы второйгруппы ячейки соединены с информационными входами второго регистра, прямой выход которого соединен свторыми входами схемы сравнения и вторымиинформационными входами коммутатора,третьи и четвертые информационныевходы которого соединены с инверснымивыходами первого и второго регистровсоответственно, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения быстродействия за счет выполнения любой операции над нечеткими высказываниями за один такт, в нее введеныэлемент И, третий регистр, втораясхема сравнения, шифратор, перваягруппа входов которого соединена свыходами первой и второй схем сравнения, управляющие входы первой группы ячейки соединены с входами элемента И, выход которой соединен с уп 3равляющими входами первого, второгои третьего регистров, управлякщиевходы второй группы ячейки соединены с информационными входами третьего регистра, выход которого соединенс входами дешифратора, выходы которого соединены с второй группой входовшифратора, выходы которого соединеныс управляющими входами коммутатора,выходы которого являются выходамиячейки,1444746 тор П.Пат о 6506/4 а исно П одственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг оектная, 4 Составитель В.СорокинРедактор А.Ревин Техред М. Ходанич Тираж 704 ВНИИПИ,Государственног по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Раушомитета СССР открытий ая наб., д, 4/5