Ячейка однородной структуры

СООЗ СОВЕТС сОциАлистичЕ А 1 П 9) ЕСПУБЛИК и)5 6 06 Г 7 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1 (21) 4847825 24 (22) 05.07.90 (46) 30,07.92, Бюл, йт 28 (71) Московский институт связи (72) В, Н. Карандин (56) Авторское свидетельство СССР М 441732,.кл, 6 06 Р 7 УОО, 1987,Авторское свидетельство СССР М 1501036, кл. 6 06 Р 7/00, 1987. (54) ЯЧЕЙКА ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения однородных плоскостных структур, реализующих произвольные нормальные формулы (в том числе любые скобочные) на Ь букв, заданные.в базисе И, ИЛИ и НЕ при условии равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации, Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей ячейки однородной структуры. Ячейка содержит (фиг, 1) информационные входы 1 и 2, настроечные входы 3, 4 и 5, мажоритарный элемент 6, четыре элемента И 7 - 10, два элемента ЗАПРЕТ 11, и 12, два элемента ИЛИ 13 и 14, элемент НЕ 15 и информационные выходы 16 и 17 ячейки 18, Структура ячейки олисывается следующей системой формул Г=а 1 а 2 г 1 гЗ У Ог 2 гЗ У , а 1 г 1 г 2 гЗ(а Иа 2)г 1 гЗЧа 2 г 1 г 2 гЗ; г=а 1 а 2 г 1 г 24 (Ог 2 гЗ а 2 г 1 г 2 гЗ (а 19 а 2)г 1 г 2 Ча 1 г 1 г 2 гЗ; где а 1 и а 2 - логические переменные г 1, г 2 и гЗ - константы. принадлежащие множеству 01,); И и 12 - результаты логических операций. При подаче сигналов настройки ячейка . реализует восемь видов функций, На основе аналогичных ячеек можно построить одно- Я родную структуру, позволяющую реализовать произвольную нормальную логическую (Я формулу на минимальном числе ячееК однородной структуры. 3 ил. 1 табл,ПИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения однородных плоскостных структур, реализующих произвольные нормальные формулы (в том числе любые скобочные) из Ь букв, заданные в базисе И, ИЛИ и НЕ при условии равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации.Известна ячейка однородной структуры, содержащая два информационных входа, два настроечных входа, мультиплексор, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, мажоритарный элемент и два выхода, которая позволяет реализовать произвольные логические 10 15 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей ячейки однородной структуры за счет реализации полного функции.Однако эта ячейка не позволяет реализовать полный набор настраиваемых функ. циональных и коммутационных схем,Наиболее близким к предлагаемой по 20технической сущности является устройство,выполненное .в виде ячейки однороднойструктуры, содержащее два информационных входа, два настроечных входа, макоритарный элемент; два элемента И, элемент 25ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ и два информационных выхода, причем первый информационныйвход ячейки. соединен с первымвходом мажоритарного элемента, второйинформационный вход ячейки соединен с 30вторым входом мажоритарного элемента ипервым входом первого элемента И, первыйнастроечный вход ячейки соединен с третьим входом мажоритарного элемента, второйнастроечный вход ячейки соединен с вторыми входами первого и второго элементов Ии элемента ЗАПРЕТ, первый вход элементаЗАПРЕТ соединен с выходом мажоритарно го элемента, первый вход второго элементаИ соединен с первым информационным 40входом ячейки, выходы первого и второгоэлементов И соединены с первым и вторымвходами первого и второго элементов ИЛИсоответственно, выход элемента ЗАПРЕТсоединен с вторым и первым входами пер:вого и второго элементов ИЛИ соответственно, выход второго элемента ИЛИсоединен с первым информационным выходом ячейки, вьЬод первого элемента ИЛИ. соединен с вторым информационным выходом ячейки.Недостатками известного устройства .являются ограниченные функциональныевозможности, в частности реализация неполного набора настраиваемых функциональных и коммутационных схем,набора настраиваемых функциональных и коммутационных схем,Поставленная цель достигается тем, что в ячейку однородной структуры, содержащую мажоритарный элемент, два элемента И, два элемента ИЛИ и первый элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первым и вторым входами мажоритарного элемента, третий вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первыми входами первого и второго элементов И и инверсным входом первого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым информационным входом ячейки, первый информационный вход которой соединен с вторым входом второго элемента И. выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом ячейки, второй выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, введены третий и четвертый элементы И,О элемент НЕ и второй элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с первым настроечным входом ячейки и входом элемента НЕ, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, четвертые входы которых соединены с третьимй входами третьего и четвертого элементов И, инверсным входом втОрого элемента ЗАПРЕТ и третьим. настроечным входом ячейки, второй настрОечный вход которой соединен с четвертыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с третьим входом первого элемента ИЛИ и вторым входом второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента.Введение указанных элементов в предлагаемую ячейку позволяет обеспечить реализацию полного набора настраиваемых функциональных и коммутационных схем ячейки однородной структуры,На фиг, 1 показана функциональная схема ячейки однородной структуры; на фиг, 2 - коммутационные.и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем ее настройки; на фиг. 3 - пример реализации формулымножеству 0,1 и поступающие на настроечные входы 3-5 ячейки;И и 12 - результаты логически операций, выдаваемые ячейкой на информационные выходы 16 и 17 соответственно.Настройка ячейки на выполнение логической операции и на заданную коммутаци 55 древовидной схемой, реализованной на однородной структуре,Ячейка содержит (фиг, 1) информационные входы 1 и 2. настроечные входы 3 - 5,мажоритарный элемент 6, четыре элемента 5И 7 - 10 два элемента ЗАПРЕТ 11 и 12, дваэлемента ИЛИ 13 и 14, элемент НЕ 15 иинформационные выходы 16 и 17 ячейки 18.Первый информационный вход 1 ячейкисоединен с первым входом мажоритарного 10элемента 6, вторым входом элемента И 10 и .первым входом элемента И 8, второй информационный вход 2 соединен с вторыми входами мажоритарного эйемента 6 и элемейтаИ 7 и с первым входом элемента И 9. Первый 15настроечный вход 3 соединен с третьим входом мажоритарного элемента 6, с вторымивходами элементов И 8 и 9 и через элементНЕ 15 с третьими входами элементов И 7 и10, Второй настроечный вход 4 соединен с 20первыми входами элементов И 7 и 10, счетвертыми входами элементов И 8 и 9, и синверсным входом элемента ЗАПРЕТ 11.Третий настроечный вход 5 соединен с чет-вертыми входами элементов И 7 и 10, с 25третьими входами элементов И 8 и 9 и синверсным входом элемента ЗАПРЕТ 12.Выход мажоритарйого элемента 6 соединенс прямыми входами элементов ЗАПРЕТ 11и 12; выходы которых соединены с первым 30и третьим входами элементов ИЛИ 13 и 14соответственно. Выход элемейта И 7 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 13, выход элемента И 10 соединен с первымвходом элемента ИЛИ 14, выходц элементов И 8 и 9 соединены с третьим й вторымвходами элементов ИЛИ 13 и 14 соответственно, Выходы элементов ИЛИ 13 и 14 соединены с информационными выходами 17и 16 ячейки соответственно.40Ячейка предназначена для создания однородных вычислительных структур,реали-зующих произвольные логические функции;Структура ячейки описывается следующей системой формул: . 45т 1=а 1 а 2 г 1 гЗ / Ог 2 гЗ l а 1 г 1 г 2 гЗ/ (а 1 чЧ а 2)г 1 гЗ/а 2 г 1 г 2 гЗ;52=а 1 а 2 г 1 г 2 Ч Ог 2 гЗ ч а 2 г 1 г 2 гЗЧ (а 1 чЧ а 2)г 1 г 2 уа 1 г 1 г 2 гЗ,где а 1 и а 2 - логические переменные, поступающие на информационные входы 1 и 2ячейки соответственно;г 1, г 2 и гЗ - константы, принадлежащие онную схему осуществляется с помощью управляющих сигналов, подаваемых на настроечные входы, согласно таблице,Информационные входы 1 и 2 предназначены для ввода значений логических переменных а 1 и а 2 соответственно,Настроечные входы 3 - 5 служат для ввода констант, осуществляющих настройкуячейки на заданные функциональные и коммутационные схемы реализации,Мажоритарный элемент 6 выполняет заданные операций, имеет три входа и одинвыход и может быть выполнен на микросхемах, например, 134 ЛПЗ йли 533 ЛПЗ.Элементы И 7 - 10, элементы ЗАПРЕТ 11и 12, элементы ИЛИ 13 и 14 и элемент НЕ 15предназначены для настройки и реализациифункционально-коммутационных схемячейки. Элементы.И могут быть выполненына микросхемах, например, К 155 ЛИ 1, элемейты ИЛИ - на микросхемах, например,К 155 ЛЛ 1, элементы ЗАПРЕТ - на микросхемах, например, К 155 ЛИ 1 и К 155 ЛН 1, элемент Н Е - на микросхемах, на и ример,К 155 ЛН 1.: Информационнгяе выходы 16 и 17 предназначены для выводазначения выходнойпеременной.Ячейка однородйой структуры работаетследующим образом,На информационные входы 1 и 2 ячейкиподаются логические переменные или их.инверсии а 1 и а 2, а на настроечные входы3 - 5 - константы г 1, г 2 и гЗ; которые принимают значения 0 или 1 в зависимости отвыполняемой операции и требуемого видакоммутационйой схемы в соответствии стаблицей 1 и фиг. 2, на которой показаныфункционально-коммутационные схемы,реализуемые ячейкой,В общем случае для реализации произвольной функции, заданной нормальной формулой из и букв в базисе И, ИЛИ, НЕ приравной доступности прямых и инверсных выходов источников информации, строится древовидная схема двухвходовых элементов И иИЛИ, которая вкладывается в прямоугольнуюплоскостную структуру из ячеек,Ячейки структуры, соответствующие элементам И (ИЛИ) древовидной схемы, настраиваются на реализацию .схем,представленных на фиг. 2 в, г, д, или схем,представленных фиг. 2 е, ж, з соответственно. Остальные ячейки структуры настраиваются на реализацию схем по фиг. 2 а или б.Входные переменные подаются на однородную структуру следующим образом.Переменные, соответствующие первому входу начальных элементов древовиднойсхемы, подаются на вход 1-й строки или )-гостолбца однородной структуры, а переменные, соответствующие второму входу начальных элементов, подаются на вход (1+1)-1строки или +1)-го столбца соответственно,При необходимости имеется возможностьподавать переменные, соответствующиепервому входу начальных элементов, как навходы строк, .так и на входы столбцов, апеременные, соответствующие второмувходу элементов, - соответственно на входысоответствующих столбцов или строк однородной структуры.Выходная переменная снимается с выхода первой строки структуры,На фиг. 3 изображена однороднаяструктура, настроенная на реализацию формулыу=х Ю х 2)(х 3 х 4)Ч(х 5 хб)(х 7/ х 8 х 9 ччх 10)(х 11 Ч х 12)Ч(х 13 Ч х 14)(х 15 Ч х 16.Коммутационные и функциональныевозможности предлагаемой ячейки позволяют испольэовать для подачи входной переменной как вход каждой строки, так ивход каждого столбца однородной структуры произвольно строки, так и вход каждогостолбца однородной структуры произвольно в зависимости от полуценной древовидной схемы реализации логической формулы.При этом можно для реализации заданнойдревовидной схемы использовать однородную структуру с минимально возможнымчислом яцеек, позволяющим расположитьзту древониднуо схему, Число ячеек (. в однородной структуре и необходимое числонастроечных вхОдов Я определяЕтся соотношениями; Е (11/2), 3=31, где й - числовходных переменных,Введение новых узлов позволяет на основе аналогицйых ячеек построить однородную структуру, позволяющую реализоватьпроизвольную нормальную логическуюформулу на минимальном числе ячеек однородной структуры,Технико-экономицеская эффективностьпредлагаемого технического решения одределястся тем, что по сравнению с известнымпредлагаемое устройство обеспечиваетрасширение функциональных возможностей ячейки за счет реализации полного набора функциональных и коммутационныхсхем ячейки, а также возможность оптимально рйзмещать древовидную схему реализации логической формулы на этих структурах. Формула изобретения 5 Ячейка однородной структуры, содержащая мажоритарный элемент, два элемента И, два элемента ИЛИ и первый элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй информационные входы ячейки соединены с первым 10 и вторым входами мажоритарного элемен.- та, третий вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с 15 инверсным входом первого элемента ЗА.ПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента, выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пер ного элемента И, второй вход которогосоединен с вторым информационным входом ячейки, первый информационный вход которой соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с пер вым входом второго элемента ИЛИ, выходкоторого является первым выходом ячейки, второй выход которой соедийен с выходом первого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью оасширения функцио нальных возможностей, она содержит третий и четвертый элементы И, элемент НЕ и" второй элемент ЗАПРЕТ, причем первый ивторой информацйонные входы ячейки соединень с первыми входами третьего и чет вертого элементов И соответственно,вторые входы которых соединены с первым настроечным входом ячейки и входом элемента НЕ, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов 40 И, четвертые входы которых соединены стретьими входами третьего и четвертого Элементов И, инверсным входом второго элемента ЗАПРЕТ и третьим настроечным входом ячейки, второй настроечный вход ко торой соединен с четвертыми входамитретьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены соответственно с третьйм входом первого элемента ИЛИ и вторым входом втс рого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента.1751744 Составитель В,Карандактор Л.Огэр Техред М.Моргентал Корректор О.Густи Т ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 каз 2692ВНИИПИ Го.у Тираж Подписноетвеннсго комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5