Программируемое устройство

СОВеТСКихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 178997 1)5 6 06 Р 7/00 ИЕ ИЗ ПИС ТЕН К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ л,МЗ В.П.Супрун гра- твие ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и можетбыть использовано при построении отказоустойчивых цифровых устройств и кодовыхпреобразователей. Цель изобретения- расширение функциональных возможностЕйустройства за счет программирования порога срабатывания, Поставленная цель достигается тем, что программируемоеустройство содержит и - 1 (и - разрядностьвходного информационного слова) элементов ИЛИ, два демультиплексора и многофункциональный логический модуль,Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых устройств и кодовых преобразователей.Известно устройство для определения наличия одной единицы в и-разрядном двоичном слове, содержащее группы элементов И-НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Недостатком устройства является о ниченная область применения, вследс единственности порога срабатывания (" один бит из и бит"),2содержащий 2 - канальный мультиплеки сор. Программируемое устройство имеети информационных Входов 092 п нд строечных входов и один выход, Устройство работает следующим образом. На информационные входы подаются двоичные переменные х 1 , х; на настроеч- . ные входы - сигналы настройки 010 (1 = =)1 од 2 п)значения которых принадлежат множеству (О, 1). Если 01, 0) - двоичное представление числа г - 1, то на выходе устройства реализуется фундаментальная симметрическая булева функция Р,"- -Рл (Х 1, ., х,), где 1ги. В том случае, когда на информационные входы подаются отрицания двоичных переменных х 1, , х, а на настроечные входы - двоичное представление числа и - 1 - 1, то на выходе устройства реализуется фундаментальная симметрическая булева функция Р = Г, х 1, хл), где 01и. - 1, 2 ил., 1 табл,Наиболее близким по функциональнымвозможностям и конструкции техническимрешением к предлагаемому является устройство контроля двоичной информации,содержащее группы элементов И, ИЛИ, НЕ.Недостатком устройства является невозможность программируемого изменения (настройки сигналами из (О, 1 порогасрабатывания,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства засчет программирования порога срабать вания.Поставленная цель достигается тем, что в программируемое устройство, содержащее и - 1 (и - разрядность входного информационного слова) элементов ИЛИ, введены многофункциональный логический . модуль, выход которого соединен с выходом устройства, и два демультиплексора, информационный вход первого из которых соединен с первым информационным входом устро 9 ствй"й"1 йверсным информационным входоМ второго демультиплексора, 1-й (1 =- 1, 2, , к; 1 =)оц 2 и адресный вход которого соединен с -м настроечным входом устройства и 1-м адресным входом первого демультиплексора, первый выход которого соединен с первым настроечным входом многофункционального логического модуля, О + 1)-й О = 1, 2,п - 1) выход соединен с первым входом 1-го элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с 1-м выходом второго демультиплексора, а выход соединен с+ 1)-м настроечным входом многофункционального логического модуля, 1-й информационный вход которого соединен с ( + 1)-м информационным входом устройства, кроме того, многофункциональный логический модуль содержит мультиплексор, выход которого соединен с выходом модуля, )-й информационный вход которого соединен с 1-м адресным входом мультиплексора, первый настроечный вход соединен с первым входом данных мультиплексора, (1+ 1)-й, (1 = 1, 2; , и - 2) настроечный вход соединен с з-м (232" - 1;= аз,1+ аз,г++ а,и, гдеи аз = (Эв,1, ав,2 , ав,1, , ав,и) - ДВОИЧНОЕ представление числа з; а 1 Е(0, 1); ) = 1, 2, ., и) входом данных мультиплексора, и-й настроечный вход соединен с 2" - м входом данных мультиплексора,Программируемое устройство содержит и(и - разрядность входного информационного слова) элементов ИЛИ, два демультиплексора и многофункциональный логический модуль, выход которого соединен с выходом устройства. Причем информационный вход первого из демультиплексоров соединен с первым информационным входом устройства и инверсным информационным входом второго демультиплексорэ, -й ( = 1, 2, с; с = )о 92 и( ) адресный вход которого соединен с 1-м настроечным входом устройства и -м адресным входом первого демультиплексора.Первый вход первого демультиплексора со. единен с первым настроечным входоммногофункционального логического модуля, О+ 1)-й Ц = 1, 2 и - 1) выход соединен с первым входом -го элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с 1-м выходом второго демультиплексора, а выход соединен с О + 1)-м настроечным входом многофункционального логического модуля, 1-й информационный вход которого соединен с (+ 1)-м 5 информационным входом устройства, Многофункциональный логический модуль содержит мультиплексор, выход которого соединен с выходом модуля,)-й информационный вход которого соединен с )-м адресным входом мультиплексора, Первый настроечный вход многофункционального логического модуля соединен с первым входом данных мультиплексора, (1 + 1)-й (1 = 1, 2, , и - 2) настроечный вход модуля соединен 15 с 3-м (232" - 1: 1= аз,1+ эв,2++ аз,и,где а = (а,1, а,2 а,1, , аз,и) - двоичное представление числа з; а 1 Е(0, 1); ) = 1, 2 и) входом данных мультиплексора, а и-й настроечный вход соединен с 2" -м входом 20 данных мультиплексора.На фиг, 1 представлена схема заявляемого устройства для произвольного значения и; на фиг, 2 - пример построения многофункционального логического модуля на основе мультиплексора при и = 5.Программируемое устройство (фиг. 1)содержит первый 1 и второй 2 демультиплексоры (второй демультиплексор 2 имеет ин версн ый информа цион ный вход), иЭЛЕМЕНТОВ ИЛИ 31Зи, МНОГОфуНКцИО- нальный логический модуль 4, и информэци- ОННЫХ ВХОДОВ 515 и, К =)1 О 92 И(НаСтрОЕЧНЫХ входов 616, выход 7. При этом первый информационный вход 51 устройства соеЗ 5 динен с информационным входом первогодемультиплексора 1 и с инверсным информационным входом второго демультиплексора 2, Информационные входы устройства СО ВТОРОГО ПО И-й 525 и СОЕДИНЕНЫ С ИН- "0 формационными входами многофункционального логического модуля 4, выход которого соединен с выходом устройства 7.Настроечные входы устройства 616 соединены с адресными входами первого 1 и второго 2 демультиплексоров. Первый выход первого демультиплексора 1 соединен с первым настроечным входом многофункционального логического модуля 4, (+ 1)-й ( =- 1, 2, , и) настроечный вход которого соединен с выходом 1-го элемента ИЛИ 31, первый вход которого соединен с+ 1)-м выходом первого демультиплексора 1, второй вход соединен с )-м выходом второго демультиплексора 2.Многофункциональный логический модуль (фиг. 1) при и = 5 (фиг. 2) может быть реализован на основе 2 = 16-канальногоп мультиплексора 8, При этом адресные входы мультиплексора 8 соединены с информэ(4) П 2= 01 022 Ч 01 022, П 3=01022 Ч 01022,ционными входами 91 94 многофункционального логического модуля. Настроечные ВхОды 101105 многофункционального логического модуля соединены с входами данных мультиплексора 8 таким образом, что 5 вход 10 р(р = 1, 2, 3, 4, 5) соединен с адресными входами мультиплексора 8, у которых сумма единиц в двоичном представлении номера равна р - 1. Таким образом, первый настроечный вход 101 соединяется с пер вым входом данных ОО (двоичный номер входа ОООО), второй вход 102 - с вторым 01, третьим 02, пятым 04 и девятым 08 входами (двоичные номера соответственно 0001, 0010, 0100 и 1000), третий вход 10 з - с чет вертым ОЗ, шестым 05, седьмым 06, десятым 09, одиннадцатым 010 и тринадцатым 012 входами (двоичные номера соответственно 0011, 0101, 0110, 1001, 1010 и 1100), четвертый вход 104 - с восьмым 07, двенад цатым О 11, четырнадцатым 013 и пятнадцатым 014 входами (двоичные номера соответственно 0111, 1011, 1101 и 1110), пятый вход 105 - с шестнадцатым входом 015 (двоичный номер 1111), 25Программируемое устройство работает следующим образом, На информационные входы 51 5 п подаются двоичные перемен- НЫЕ Х 1Хп (В ПРОИЗВОЛЬНОМ ПОРЯДКЕ), На настроечные входы 616 - сигналы на стройки 01 щ, значения которых принадлежат множеству (О, 1), На выходе 7 реализуется некоторая фундаментальная симметРическаЯ бУлева фУнкЦиЯ 1-п= Рп(Х 1, х 2, , хп), опРеДелЯемаЯ вектоРом настРой ки 0 =(01, 02, ., 0), причем 1ги и Г =012 +022 +.+Ок 12 +0+1,Здесь 1, если х 1+ х 2++ хп = г;0 - в противном случае,Если на информационные входы 515 п 45 подать инверсные значения двоичных пе- РЕМЕННЫХ Х 1Хп, тО На ВЫХОДЕ 7 рЕаЛИЗуется фундаментальная симметрическая бУЛЕВа ФУНКЦИЯ Рп = Рп(Х 1, Х 2 Хп), ГДЕ О 1 п 1 и 1= о 12 + 022 ++ 50 +щ+ щ. Здесь также 1, если х 1+ х 2+.+ х, = г;0 - в противном случае,Рассмотрим подробно работу заявляемого устройства при и = 4. В этом случае М =- 1 о 92 п = 2. Первый демультиплексор 1 имеет и = 4 выхода, второй демультиплексор 2 - и - 1 = 3 выхода. Вектор настройки устройства О = (и 1, о 2) - двухкомпонентныйНа первом, втором, третьем и четвертом выходах первого демультиплексора 1 реализуются соответственно функции: где г Е(Х 1, х 1) - сигнал на первом 51 информационном входе устройства (на информационном входе первого демультиплексора 1).На первом, втором и третьем выходах второго демультиплексора 2 реализуются соответственно функции; При и = 4 многофункциональный логический модуль 4 представляет. собой устройство для вычисления симметрических булевых функций (типа (2) при и = и - 1 =- 3), имеет и+ 1 = 4 настроечных входа и и информационных входа. Тогда, если. рассматривать универсальный логический модуль 4 как "черный ящик", его функционирование можно описать следующей первообразной: Р = пО г 3 ч п 1 г 3 ч п 2 Рз ч пЗ Рз, (3) где п Е(0, 1); чч = О, 1, 2, 3; пч - сигнал на в-м настроечном входе многофункционального логического модуля 4 и Рз = =Гз (х 2, хз, х 4) - фундаментальная симметрическая булева функция, зависящая от переменных х 2, хз, х 4, подаваемых на информационные входы устройства 52, 5 з и 54.Из фиг. 1 и соотношений (1), (2) следует, чтоПо = 01 и 21789979 25 30 35 40 45 Рассмотрим формирование фундаментальных симметрических булевых функций на. выходе 7 устройства.1) На информационные входы 51 54 подаются прямые значения переменных х 1х 4. Если принять во внимание соотношения (3) и (4), то имеет место а) 01 = ц 2 - О, по =, х 1, П 1" х 1, п 2 - пз = О и О 1 1 и Ез чп 1 ЕЗ =х 1 Е 3 чх 1 ЕЗ =Е 4 Г 4 (х 1, х 2, хз, х 4).= Е 4 (х 1, х 2, хэ х 4) Г) 01 = 02 = 1 По = П 1 = П 2 = О, Пз ф= Х 1 ИГ=пзГз х 1 Гз Е 4 =Г 4 (х 1,х 2,хз х 4)4 4 2) На информационные входы 51 .54 подаются инверсные значения переменных х 1 .х 4Заметим, что многофункциональный логический модуль 4 в таком случае может быть описан первообразной, полученной из (3); Е=поГЗ чП 1 ГЗ ЧП 2 ГЗ ЧПЗГЗ,(5) таК КаК Го (Х 1, Х 2, , Хо) = Гп" (Х 1, Х 2, Хо),где 1=0,1, , и,Учитывая (4) и (5), получаем а) 01 02=0, по=х 1, п 1=х 1, п 2=пз=ОиЕ п Ез ч п 1 Гз Х 1 Гз ч х 1 Гэ Г 43 2Е 4 (х 1, х 2, хз, х 4). б)01=-0, 02=1, По ПЭ=О, П 1=Х 1, П 2=Х 1 ИЕ = п 1 Гэ ч П 2 Ез = х 1 Гэ ч х 1 Гз = Г 42 =2 1 - 2 1= Г 4 (х 1 ю х 2 хз х 4) Формула изобретения 1, Программируемое устройство, содержащее и -1 элементов ИЛИ (и - количество переменных),отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет программирования порога срабатывания, оно содержит многофункциональный логический модуль, выход которого соединен с выходом устройства, и два демультиплексора, информаци 10 15 20 в)01=1,02=0, по п 1 - О, п 2 х 1 пз=х 1 иГ = п 2 Гз ч пз Гз =- х 1 Гэ ч х 1 Гз Г 4О - 1 О=- Г 4 (х 1, х 2, хз, х 4),г)01=02=1, по п 1=п 2 О, пэ=х 1 иЕ = ПЗ ГЗ = х 1 Гз = Г 4 "ф Г 4 (х 1 с х 21 х 31 х 4)О - О О О Следовательно, работа программируемого устройства при и = 4 может быть описана приведенной таблицей.Достоинством заявляемого устройства является широкая область применения, простая конструкция, малое число внешних входов и настройка сигналами из множества(0, 1),Так, число внешних входов прототипа равно 2 п + 1, в то время как заявляемое устройство имеет и + )1 о 92 П внешних входов, Это преимущество для современных интегральных технологий является одним из решающих,В и, 2 формулы изобретений описан вариант построения входящего е состав заявляемого устройства многофункционального логического модуля на основе мультиплексора, Этим подчеркивается необходимость использования в составе предлагаемого устройства модулей для вычисления симметрических булевых функций, вектор настройки которых О совпадает с вектором п(Г) = (по, П 1, , По). Вектор п(Г) иначе называется двоичным кодом симметрической булевой функции п переменных Е, где п - значение функции Г на (любом) наборе переменных, содержащем ровноединиц(1 =О, 1,., и).Кроме того, этим подчеркивается также воэможность использования мультиплексоров при практической реализации устройства на основе интегральных микросхем, выпускаемых отечественной промы шленностью (например, серий 555, 1533 и др.). онный вход первого из которых соединен с первым информационным входом устройства и инверсным информационным входом второго демультиплексора, 1-й адресный вход которого (1 = 1, к; к = )1092 п соединен с 1-м настроечным входом устройства и 1-м адресным входом первого демультиплексора, первый выход которого соединен с первым настроечным входом многофункционального логического модуля, ( + 1)-й вы1789979 10 Таблица функционирования устройства при и = 4,ход первого демультиплексора О = 1, л - 1) соединен с первым входом )-го элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с )-м выходом второго демультиплексора, выход )-го элемента ИЛИ соединен с+ 1)м настроечным входом многофункционального логического модуля, 1-й информационный вход которого соединен с О+ 1)-м информационным входом устройства,2. Устройство по и, 1, отл ича ю щеес я тем, что многофункциональный логический модуль содержит мультиплексор, выход которого соединен с выходом модуля,)-й информационный вход кото рого соединен с )-м адресным входом мультиплексора, первый информационный вход которого соединен с первым настроечным входом модуля ( ч 1-й на. строечный вход которого 1 = 1, и - 2) соединен с з-м информационным входом мультиплексора (з = 2,2" - 1;= а 8,1+ аз,2 ++ а.,уу-, где ав = (ай,1, ав,1ач,ч.1) - двоичное представление числа з, а 8,1 Е(0, 1); ) = 1, и - 1), 2"-й информационный вход которого соединен с и-м настроечным входом модуля.1789979 Составитель Л, Авгульехред М.Моргентал орректор Л, Фи актор Т. Шагов Заказ 349 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобре гениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Рауш;кая наб., 4/5 НТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101