Пороговый элемент

амен ранее изданного СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 098 А 1. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21 хоиьный в на- копимент нэль-ав одом наль одэ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1352449, Н 03 К 5/24, от 1984 г.(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и можетбыть использовано при построении различных устройств обработки дискретной информации. Цель изобретения - повышениебыстродействия, Пороговый элемент содержит генератор тактовых импульсов 1, 2 р-канальный сканирующий мультиплексор 2,полусумматоры 3,1-3,р, накопители 4,1-4.р,сумматор р двоичных кодов, блок формирования порога 6. элементы ИЛИ 7, 8, входныеинформационные шины 9. информационный выход 10, выход конца работы 11. Функционирование порошкового элементапроисходит следующим образом. Сканирующий мультиплексор 2 преобразует входной кад каждой из 2 р групп входныхинформационных шин в последовательность импульсов на соответствующем выхоИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и мажет быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации,Известен пороговый элемент по заявке 1 Ф 3729142/24-21, содержащий выходной блок, сканирующий мультиплексор, счетным входом соединенный с генератрром тактовых импульсов, информационнымивходами - с шинами единичного положиде, число которых равно числу единичных логических сигналов нэ данкой группе шин 9. Импульсы с выходов сканирующего мультиплексора 2 поступают на входы полусумматоров 3, э с их выходов суммы или переноса на счетные входы первого или второго разрядов соответствующего накопителя 4, осуществляющего их подсчетСумматор р двоичных кодов 5 осуществляют суммирование кодов с выходов нэкопителей 4 и формирует код суммы, поступающий . на входы блока формирования порога б,. Работа продолжается таким образом либо до опроса всех входных шин мультиплексором 2, либо до появления единичного сигнала на выходе блока 6 формирования порога илидополнительных выходах сумматора р дво-ичных кодов 5 или накопителей 4, при этом , на вь)ходе элемента ИЛИ 8 формируется .единичный сигнал, свидетельствующий об окончании цикла работы. Результат снимается с выхода 10 элемента ИЛИ 7, единичй, если х = А, и нулевой в противном)=1учае. тельного веса, а выходом - со счетны дом счетного блока, сканирующии м плексор содержит р-канэл преобразователь параллельного кода следовательный, (р - 1) реверсивный нэ тель, группу (р - 1) элементов И., эл ИЛИ и триггер, при этом р-й выход р-к ного преобразователя параллельного последовательный соединен с р-м в .элемента ИЛИ, каждый )-й выход р-ка ного преобразователя параллельного5 10 15 20 30 35 40 45 50 последовательный (1=1, 2, , р) соединен с суммирующим входом 1-го реверсивного накопителя, первый выход которого соединен с первым входом 1-го элемента И, выходом соединенного с вычитающим входом 1-го реверсивного накопителя и с 1-м входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом сканирующего мультиплексора,Данный пороговый элемент позволяет реализовать пороговые функции единичными весами входных переменных. Его недостатком я вляется низкое быстродействие.Наиболее близким по технической сущности и функциональным возможностям к заявляемому является пороговое устройство по заявке М 3753115/24, содержащее выходной блок, выход которого является первой выходной шиной устройства, генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с тактовым входом сканирующего мультиплексора, информационные входы которого являются входными информационными шинами устройства, а выход оста- нова подключен ко входу триггера, 1-м выходов - с первым входом 1-го формирования счетных импульсов, (р+ )-м выходом - с вторым входом 1-го формирователя счетных импульсов, первый и второй выходы первого формирователя счетных импульсов соединены с первыми входами, соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены, соответственно, к суммирующему и вычитающему входам выходного блока, первый и второй выходы 1-го формирователя счетных импульсов /1=2, ., р/ соединены с первыми входами соответственно (21 - 1)-го и 21-го элементов ИЛИ, подключенных выходами соответственно к суммирующему и к вычитающему счетным входам (1-1)-го накопителя, третий и второй выходы которого соединены с первыми входами. соответственно (21 - 3)-го и (21-2)-го элементов И, второй и третий входы которых подключены соответственно, к выходам генератора тактовых импульсов и триггера, дополнительные гп-е входы - к первым выходам накопителей от первого до (1-2)-го, причем число дополнительных входовукаждых (21-3)-го и (21-2)-го элементов И равно (1-2), а выходы - ко вторым входам соответственно (21-1)-го и 21-го элементов ИЛИ и к 1-м входам Соответственно второго и первого элементов ИЛИ, второй выход (р+)-1) накопителя соединен с первым входом (р+)-1)-го элемента И, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам генератора тактовых импульсов и триггера, дополнительные гл-е входы - к первым выходам накопителей от первого до (р)-2)-го, причем число дополнительных входов каждого (р+)-1)-го элемента И равно пт=р+) - 2, а выход - к вычитающему входу (р+) - 1)-го накопителя и к (р+-м входам элементов ИЛИ, выходы накопителей соединены со входами двух элементов И, соединенных выходами со входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом конца работы устройства.Данный пороговый элемент позволяет реализовать пороговые функции с единичными весами входов, как положительными, так и отрицательными. Его недостатком является низкое быстродействие, в особенности при реализации пороговых функций с единичными положительными весами,В соответствии с этим целью изобретения является повышение быстродействия порогового элемента,Указанная цель достигается тем, что в пороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с тактовым входом 2 р-канального сканирующего мультиплексора, информационные входы которого соединены с входными информационными шинами, 1-й выход/1=1, 2, ., р/ - с первым входом 1-го формирователя счетных импульсов, (р+1)-й выход - с вторым входом 1-го формирователя счетных импульсов, р накопителей и элемент ИЛИ, выход которого является выходом конца работы устройства, введены сумматор р двоичных кодов, блок формирования порога и второй элемент ИЛИ, причем формирователи счетных импульсов выполнены в виде полусумматоров, выходы суммы и переноса которых соединены с первым и вторым счетными входами соответствующего накопителя, информационные выходы накопителей соединены с входамисумматора р двоичных кодов, соединенного информационными выходами со входами блока формирования порога, выход которого соединен со входом второго элемента ИЛИ, соединенного входами с дополнительными выходами сумматора р двоичных кодов, а при пороге А)и/р( также с дополнительными выходами накопиелей, а выходом - с информационным выходом порогового элемента и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом останова.2 р-канального сканирующего мультиплексора.Все признаки, указанные в отличительной части формулы изобретения, являются новыми и существенными. поскольку в известных технических решениях отсутствуют признаки, отличающие заявленное техническое решение,Введение сумматора р двоичных кодов и блока формирования порога позволяетосуществлять формирование результатабез пересчета содержимого счетчиков накопителей от второго до р-го а первый накопитель, что обеспечивает повышениебыстродействия. Дополнительное повышение быстрОдействия обеспечивается введенными связями с выходов сумматора рдвоичных кодов и накопителей на входывторого элемента ИЛИ, что позволяет оканчивать цикл работы при накоплении в любом из накопителей А импульсов иупростить реализацию сумматора р двоичных кодов, и накопителей.Цикл работы предлагаемого пороговогоэлемента не превышает Зп/2 р тактов, где и- число входов устройства, в то время как вустройстве-прототипе цикл работы достигает 1 п/2 р(+(р) )и/2 р( тактов.Сущность заявленного техническогорешения поясняется чертежом, на которомизображена структурная схема предлагаемого порогового логического элемента.Пороговый элемент содержит генератор тактовых импульсов 1, 2 р-канальныйсканирующий мультиплексор 2, полусумматоры 3.1-3.р, накопители 4,1-4.р, сумматорр двоичных кодов 5, блок формирования порога 6, элементы ИЛИ 7, 8, входные информационные шины 9, информационныйвыход 10, выход конца работы 11,2 р-канальный сканирующий мультиплексор 2 соединен информационными вхо. дами с входными информационнымишинами 9, тактовым входом - с выходомгенератора тактовых импульсов 1, 1-м выходом /1=1, 2, , р/ - с первым входом 1-гополусумматора ЗЛ, (р+1)-м выходом - с вторым входом го полусумматора ЗЛ, выходсуммы которого соединен со счетным входом первого разряда накопителя 4 Л, а выход переноса - со счетным входом второгоразряда накопителя 4 Л, информационныевыходы которого соединены с группой входов сумматора р двоичных кодов 5, соединенного информационными выходами совходами блока формирования порога 6, выход которого соединен со входом элементаИЛИ 7, входы которого соединены с дополнительными выходами сумматора р двоичных кодой 5, а Фри А)и/р( также сдополнительными выходами накопителей 4,а выходом " с информационным выходомустройства 10 и первым входом элементаИЛИ 8, второй.вход которого соединен свыходом останова 2 р-канального сканирующего мультиплексора 2, а выход- с выходом.конца работы устройства,Многоканальный сканирующий мультиплексор 2 может быть выполнен как в устройстве-прототипе,Он может быть выполнен а виде распределителя импульсов нэ 1 п/2 р( разрядов, выходы которого соединены с первымивходами 2 р групп элементов И вторые ахо ды которых в каждой группе являются входами устройства соответствующей группы /входэми соответствующего канала мультиплексора/, э выходы соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого является вы ходом соответствующего канала сканирующего мультиплексора, тактовый входраспределителя импульсов является тактовым входом сканирующего мультиплексора, а выход последнего разряда распределите ля импульсоа является выходом остэновасканирующего мультиплексора,Многоканальный сканирующий мультиплексор может быть также выполнен а аиде2 р регистров сдвига, соединенных инфор 20 мационными входами с информационными входами сканирующего мультиплексора, тактовыми входами - с его тактовым входом, а выходами переноса - с выходами каналовмультиплексора, инверсные выходы каждо го регистра сдвига соединены с входамиэлемента И, а выходы последних - с аходэми элемента И, выход которого является выходом (конца работы) останова сканирующего мультиплексора, входы разрешения записи ЗО регистров сдвига соединены с входом записи сканирующего мультиплексора,Блок формирования порога 6 реализуетпороговую функциюс весами входов 2 и порогом А ж, где А - порог реализуемой 35 устройством пороговой равновесной функции. Пусть двоичное представление порога А равно Пусть 4=а 2 = =ае -=О, э а = 1входы блока, начиная с е-го и до )-го, такие, 45 что Я=Я+1==а =1,а Я=О,соединены с входами элемента И, выход которого, а также входы блока, начиная с +1)-го и до 1-го, такие, что Я+ 1 =Я+2 = =Я=О, э Я + =1. соеди нены с входами элемента ИЛИ, выходкоторого, э также входы блока, начиная с (+1)-го и до 1-го, такие. что, Я+1 =Я+2 =.=Я =1, а Я+=О, соединены со входами элемента И, выход ко торого, а также входы блока начиная с(1+1)-го и кончая входом с номером т такие.что ащ= Я +2 = = а = О, в а += 1, соединены с входами элемента ИЛИ, и так далее до объединения всех входов блокаформирования порога 6. Если а =1, последним является элемент И, если ао=О, последним является элемент ИЛИ, В частном случае при А =2 р блок формирова рния порога выполняется в виде элемента ИЛИ, соединенного с входами блока от (р+1) го до ц-го. В частиом случае при а 1 = аг = ". = ар -= О, а ар = ар + 1 = = Я = 1, блок формирования порога выполняется в виде элемента И, соединенного входами с входами блока от р-го до о-го. При А=2" 1 блок формирования порога 6 выполняется в виде линии связи с его о-го входа на выход.Сумматор р двоичных ходов может быть выполнен в виде )1 оцгр 1 групп последова тельно соединенных сумматоров двоичных чисел, разрядностью не более 11 оцг(А/+1), Входы сумматоров первой группы соединены с выходами пар накопителей 4, входы сумматоров 1-й группы /1=2)1 оцгр/ соединены с соответствующими выходами двух сумматоров предыдущих групп с весами вА, выходы сумматора последней группы с весами а А являются информационными выходами сумматора р двоичных кодов 5, а выходы сумматоров всех групп с весами соА являются его дополнитель 1ными выходами,Кроме того сумматор р двоичных кодов 5 может иметь любую из известных схемных реализаций, например, как устройство по а.с, 920707, причем его выходы с весами вА, являются информационными выходами, а остальные - дополнительными. Каждый накопитель 4,1 представляет собой суммирующий счетчик, на 11 одг(А+2%-г разрядов, выходы которого соединены со входами блока формирования порога А 1 -А+с 1 ь где ц; - код, записываемый в счетчик в исходном состоянии, при А 4 п/р, При А 1 п/р 1, каждый накопитель.4,1 выполняется в виде суммирующего счетчика на )оцгЦп/р 1+1)1=г разрядов, Выходы счетчика с еесами вА 1 являются информационными выходами накопителя,Счетчик может иметь любую из известных схемных реализаций. Отличием используемого счетчика является наличие второго счетного входа, подключаемого к счетному входу второго разряда параллельно переносу вх первого разряда, Такой счетчик может быть выполнен, например, на Тс триггерах, соединенных последовательно, причем выход переноса каждого триггера соединен с входом переноса /счетным входом/ следующего триггера /см, стр. 170 рис, 5,6 указанной книги/, выход переноса первогоПри поступлении тактовых импульсов свыхода генератора 1 на тактовый вход 2 р-канального сканирующего мультиплексора 2, последний преобразует параллельный код, подаваемый с входных информационных шин 8.1 на информационные входы его 1-го и (р+1)-го каналов /групп входов/, в последовательность импульсов на выходах 1-го и (р+1)-го каналов, число которых равно числуединичных сигналов на их входахИмпульсы с выходов 1-го и (рЧ)го кана- О лов сканирующего мультиплексора 2 поступают на входы полусумматора 3.1, Если импульс поступает на один его вход, это вызывает импульс на его выходе суммы, соединенном со счетным входом первого разряда счетчика накопителя 4.1 к содержимому которого при этом добавляется единица, Если импульсы поступают на оба входа полусумматора 3.1,.это вызывает импульс на еговыходе переноса, соединенном со счетнымвходОм второго разряда счетчика накопителя 4.1, к содержимому которого при этомдобавляется двойка.При хА работа продолжается в6=155 описанном выше порядке до опроса всехвходных информационных шин 9, для чего, потребуется )и/2 р тактов, где и - число входов порогового элемента, При этом по окончании работы 2 р-канального сканирующего 5 1 О 15 2 О 25 триггера /разряда/ соединен с входом переноса /счетным входом/второго триггера/разряда/ через элемент ИЛИ, второй входкоторого является вторым, счетным входомсчетчика и накопителя,Блок формирования порога выполняется в порядке, описанном выше, а его выходявляется дополнительным выходом накопителя,Функционирование предлагаемого порогового элемента происходит следующимобразом.В исходном состоянии 2 р-канальныйсканирующий мультиплексор 2 и накопители 4,1-4,р сброшены. При этом в счетчики.,накопителей 43 записаны коды чисел ц/Оц 2-щ 1 п(А+1, )н/р)/. При выполнении 2 рканального сканирующего мультиплексорана регистрах сдвига входной код с входныхшин 9 записан в регистры сдвига путем подачи разрешающего сигнала на вход разрешения записи сканирующегомультиплексора 2, Блок формирования порога реализует пороговую функцию с порогом А =А+ с 1 ь1=3мультиплексора 2 он самоблокируется и далее импульсов на выходах информационных не формирует, а на его выходе останова появляется импульс /единичный сигнал/, который поступает через элемент ИЛИ 8 на выход 11 конца работы порогового элемента. Результат снимается с информационного выхода 10 элемента ИЛИ 7, на котором при этом будет нулевой сигнал, поскольку сумма кодов на выходах информационных накопителей 4 равна д х + д р А, что вызывает на выходе блока формирования порога 6 и выходе элемента ИЛИ 7 нулевой сигнал.лПри хА, но числе единичных сигналов на входах каждой пары каналов мультиплексора 2и (Р+) меньше А, работа устройства продолжается в описанном порядке до тех пор, пока на выходах накопителей 4, соединенных с входами сумматора р двоичных кодов 5 не появятся коды, суммакоторыхА, при этом на выходах сумматора р двоичных кодов 5 формируется двоичиыа код числагдад) Ъ А, где го - число=импульсов, сформированных на выходах 1- го и (р+)-го каналов сканирующего мультиплексора 2 за время его работы, который поступит на входы блока 6 формирования порога и вызовет единичный сигнал на его выходе, Единичный сигнал с выхода блока 6 поступает через элемент ИЛИ 7 на информационный выход 10 порогового элемента, а также через элемент ИЛИ 8 на выход конца работы 11.При х.А и числе единичных сигна 1=1лов на входах хотя бы одной пары каналов мультиплексора 2и (р+) большей или равной А, работа устройства происходит либо как в предыдущем случае, либо до поступления на входы хотя бы одного из полусумма- торов не менее А импульсов /А или А+1/. При этом на дополнительном выходе соответствующего накопителя 4. появляется единичный сигнал /поскольку в его счетчике оказывается записан код числа р+МА, где А" - порог реализуемой блоком формирования порога данного накопителя пороговой функции/, который поступает через элемент ИЛИ 7 на выход информационный 10 порогового элемента, а через элемент ИЛИ 8 навыход 11 конца работы,Таким образом при х,А на выходепорогового элемента Формируется нулевой логический сигнал, а при х ) А - единич 1 =1ный,Результат работы считывается с информационного выхода 10 при появлении еди 10 ничного сигнала на выходе конца работы 11,в общем случае в течение длительности тактового импульса и последующей паузы /полагая, что импульсы на выходахмультиплексора 2 синхронизированы с так 15 товыми/,Для возобновления цикла работы порогового элемента все блоки необходимосбросить в исходное состояние,Таким образом цикл работы предложен 20 ного порогового элемента не превышаети/2 р, что существенно меньше, чем в уст. ройстве-прототипе, Следовательно предложенный пороговый элемент имеетсущественно большее быстродействие,25 Предложенный пороговый элемент позволяет реализовать и пороговые Функции сединичными положительными и отрицательными весами входов, При этом входныеинформационные шины отрицательного ве 30 са соединяются с информационными входами 2 р-канального сканирующегомультиплексора 2 через инверторы, а в счетчики накопителей 4, записываются в исходном состоянии коды р, причем значение А35 для блока формирования порога 6 выбирается равным А+ЛГ+ р, где ч - число1=1входных информационных шин отрицатель 40 ного веса. В каждом из накопителей 4, значение А для блока Формирования порогавыбирается равным А+рК . где г; - числовходных информационных шин отрицательного веса на входах соответствующего кана 45 ла мультиплексора 2и(рд ),Формула изобретенияПороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенныйвыходом с тактовым входом 2 Р-канальногосканирующего мультиплексора. информационные входы которого соединены с входными информационными шинами, -й выход/1=1,2, р с первым входом -о Формирователя счетных импульсов (р+)-й выход - свторым входом -го формирователя счетныхимпульсов. р накопителей и элемент ИЛИ,выход которого является выходом окончания работы устройства, о тл и ч а ю щи йс ятем; что, с целью повышения быстродействия, введены сумматор р двоичных кодов,1584098 12 О И Составитель О.Музыченкоедактор Е.Гиринская Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец аз 877 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина. 101 оизводствен блок формирования порога и второй элемент ИЛИ, причем формирователи счетных импульсов выполнен в виде полусумматоров, выходы суммы и переноса которых соединены с первым и вторым счетными входами соответствующего накопителя, информационные выходы накопителей соединены с входами сумматора р двоичных чисел кодов, соединенного информационными выходами со входами блока формирования порога, выход которого соединен со входом второго элемента ИЛИ, соединенного входами с дополнительными выходами сумматора р двоичных кодов, а при пороге А)ир также с дополнительными 5 выходами накопителей, а выходом - с информационным выходом порогового элемента и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом останова 2 р-канального сканирую щего мультиплексора,