Однородная цифровая интегрирующая структура

1 ц 497582 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик) М. Кл, б 061 7/О 73817 18-2 Государственныи комите 1 Совета МинистРов СССР по делам изобретений убликовано 30,12.75. Бюллетень4 та опубликования описания 18.03,76А. В. Каляев, В, Ф, Гузик, Н. И. Денисенко и М. А. Лапшин Таганрогский радиотехнический институт) ОДНОРОДНАЯ ЦИФРОВАЯ ИНТЕГРИРУЮЩАЯ СТРУКТУРА е надежнощение числа Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для решения задач методом структурного моделирования в однородных средах.Известна однородная цифровая интегрирую щая структура, содержащая решающие блоки, информационные входы и выходы которых подключены к,выходам и входам соседних ячеек коммутации, блок памяти, входы и выходы которого соединены с выходами и вхо дами блока управления, выполненного на циркуляционном регистре. Выходы блоков управления и памяти соединены с управляющими входами ячеек коммутации, а каждый решающий блок содержит интегратор и схему 15 управления, выполненную на дешифраторе, входы которого соединены с выходами регистра кода операции.Однако такая структура требует необходимости централизованного управления каждой 20 ячейкой коммутации и каждым интегратором, а также наличия сведений об их работоспособности.Цель изобретения - повышенисти работы структуры и сокра 25 шинн упр авл ения.Это достигается тем, что каждый решающий блок содержит элементы И, ИЛИ, триггеры, инвертор, регистр и элемент сравнения, объединенные в схемы ввода и в схе му памяти. Первые входы первого и второго элементов И схем ввода каждого решающего блока соединены с выходами потенциала поиска соседних ячеек коммутации, вторые входы первых входных элементов И первой и второй схем ввода - с соответствующими выходами дешифратора, а второй, и третий входы первого входного элемента, И третьей схемы ввода - соответственно с шиной вывода результата контроля интегратора и с щиной выбора решающего блока, соединенной с единичным выходом соответствующего разряда циркуляционного регистра блока управления, Выходы первых входных элементов И подключены к входам собирательного элемента ИЛИ и к единичным входам триггеров соответствующих схем ввода. Единичные их выходы подсоединены к вторым входам соответствующих вторых входных элементов И, выходы которых соединены с информационными входами интегратора. Нулевые выходы триггеров схем ввода соединены с входами потенциала выделения соседних ячеек коммутации, а нулевые входы - с соответствующими выходами дешифратора схемы управления. Информационный выход интегратора связан с первым входом выходного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом потенциала поиска дешифратора, а выход - с входом потенциала поиска соседней ячейки коммутации. Выход собирательного элемента ИЛИ подключен к входу блока управления и первому Бходу первого элемента ИЛИ схемы памяти, второй вход которого связан с общей для решающих блоков шиной установки триггера управления схемы помяти, а выход - с еди. ничным,входом того же триггера управления, единичный выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И схемы памяти. Вторые входы этих элементов соединены соответственно с настроечной и ключевой шинами структуры, выход первого элемента И схемы памяти - с входом регистра кода операций схемы управления и с входом ввода начальных значений интегратора, а выход второго элемента И схемы памяти - с первым входом ее второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу регистра схемы памяти. Выход этого регистра подсоединен к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу элемента сравнения схемы памяти, второй вход которого соединен с ключевой шиной, а третий вход - с шиной разрешения сравнения, соединенной через инвертор с третьим входом второго элемента И схемы памяти.Выход элемента сравнения связали с первым входом третьего элемента ИЛИ той же схемы, второй вход которого соединен с общей щиной установки триггеров управления в нулевое состояние, а выход - с нулевым входом триггера управления той же схемы памяти.Это позволяет неявным вложением графа- задачи в структуру обеспечить обход неисправных ячеек коммутации и интеграторов, повысить надежность ее функционирования и сократить число шин управления.На фиг. 1 изображена функциональная схе. ма предложенной однородной цифровой ин. тегрирующей структуры, на фиг. 2 - схема решающего блока.Устройство включает в себя блок 1 управления, соединенный с решающими блоками 2, ячейками 3 коммутации и блоком 4 памяти.Решающий блок 2 (фиг. 2) имеет интегратор 5 и схемы ввода 6, управления 7 и памяти 8. Каждая из схем 6 содержит первый входной элемент И 9, первый вход которого подключен к выводу потенциала поиска соседней ячейки 3 коммутации, соединенному также с первым входом второго входного элемента И 10.Второй и третий входы элемента И 9 первой (сверху на фиг, 2) схемы ввода соединены с шиной 11 вывода результата контроля интегратора 5 и с шиной 12 выбора решающего блока 2 соответственно. Единичные выходы триггеров 13 подключены к вторым входам элементов И 10, нулевые выходы - к вводам потенциала выделения соседней ячейки коммутации, выходы элементов И 9 - к единичным входам собирательного элемента ИЛИ 14. Выходы элементов И 10 сое 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 динены с информационными входами интегратора 5, выход которого через выходной элемент ИЛИ 15 связан с вводом потенциала поиска соседней ячейки 3, выход элемента ИЛИ 14 - с блоком 1 управления, а также с входом первого элемента ИЛИ 16 схемы 8 памяти, другой вход которого соединен с общей шиной 17 установки триггера 18 управления,в единичное состояние.Выход элемента ИЛИ 16 подключен к единичному входу триггера 18, единичный выход этого триггера - к первому элементу И 19 и второму элементу И 20 схемы 8, Второй вход элемента И 20 соединен с ключевой шиной 21, выход через второй элемент ИЛИ 22 схемы памяти - с входом регистра 23 схемы памяти (ключевого слова), выход регистра 23 - с другим входом элемента ИЛИ 22, а также с входом элемента 24 сравнения, другой вход которого соединен с шиной 21, Выход элемента 24 подключен к входу третьего элемента ИЛИ 25 схемы памяти, другой вход которого соединен с общей шиной 26 установки триггера 18 в нулевое состояние, а выход - с нулевым входом тригге. ра 18. Шина 27 настройки решающего блока через элемент И 19 соединена с входом регистра 28 кода операций и с входом авода начальных условий интегратора 5, шина 29 разрешения сравнения - с разрешающим входом элемента 24 и через инвертор 30 - с входом элемента И 20.Единичные и нулевые выходы разрядов регистра 28 кода операций подключены к дешифратору 31, выходы 32 - 37 дешифратора 31 - соответственно к,входу элемента ИЛИ 15, к вторым входам элементов И 9 второй и третьей (сверху на фиг, 2) схем ввода и с нулевыми входами триггеров 13 всех схем ввода.Шина 12 выбора решающего блока соединена с единичным выходом -го, г,2 М, разряда циркуляционного регистра 38 блока управления, где Ж - число решающих блоков структуры.Работа структуры асиована на принципе неявного вложения графа-задачи, использующего свойства волновой коммутирующей сре. ды. При этом в структуре на этапе настройки осуществляются следующие операции: подготовка структуры; поиск ближайшего из не. занятых и исправных решающих блоков с присвоением ему ключевого слова; ассоциативный поиск решающего блока по присвоенному ключевому слову; волновой поиск кратчайшего канала связи между решающими блоками,Подготовка структуры включает в себя обнуление всех регистров и триггеров управления, установку коммутирующей среды в исходное состояние, а также параллельный контроль работоспособности одновременно всех решающих блоков структуры. Для этого, после обнуления структуры по шине 17 подается единичный потенциал, устанавливающий триггеры 18 всех решающих блоков в единичные состояния, и по настроечной шине 27 через открытый элемент И 19 заносится контроль. ный тест в интеграторы 5. После отработки теста и сравнения ответа с контрольным кодом, хранящимся в интеграторе, принимается решение о его исправности. Если интегратор 5 исправен, то по шине 11 вывода результата контроля выдается разрешение первому входному элементу И 9 первой (сверху на фиг. 2) схемы 6 ввода на прием потенциала поиска. В противном случае интегратор не может быть выбран.После этого единичным потенциалом, по. даваемым по шине 26, триггеры 18 всех решающих блоков устанавливаются в нулевые состояния,Операция поиска ближайшего решающего блока с присвоением ключевого слова осуществляется в предположении, что имеется или ранее выбранный решающий блок, или доступ к некоторым граничным ячейкам коммутации. В обоих случаях с выхода решающего блока или отмеченной ячейки коммутации посылается потенциал поиска и ищется ближайший решающий блок с последующим присвоением ему ключевого слова,Пусть в предыдущем шаге настройки структуры уже был выбран один из решающих блоков. В его регистры 23 и 28 заносятся соответственно ключевое слово и код признака поиска ближайшего решающего блока. Ячейкам 3 коммутации со стороны блока 1 управления выдается разрешение на распространение волны потенциала поиска, После дешифрирования кода признака с выхода 32 дешифратора 31 через элемент И 15 потенциал поиска прикладывается к входу соседней ячейки 3. Далее потенциал поиска волнообразно распространяется по ячейкам коммутации структуры, образуя дерево кратчайших каналов связи с несливающимися ветвями с корнем в вершине решающего блока - источника. Через время т, где т - время, необходимое для достижения волной потенциала поиска входов ближайших решающих блоков, образовавшееся дерево каналов связи записывается в память ячеек коммутации подачей соответствующей команды с блока управления.В результате этого входы ячеек коммутации, которых не достигла волна потенциала поиска, обнуляются, и дальнейшее распространение волны прекращается. Таким образом, устанавливаются каналы связи между решающим блоком - источником и некоторым количеством ближайших решающих блоков,В следующем шаге проводится произвольная выборка одного из,них. Для этого по циркуляционному регистоу 38 блока управления последовательно сдвигается единица, прикладываемая в виде потенциала выбора по шине 12 к входу элемента И 9 первой схемы ввода решающего блока, соответствующего номеру разряда регистра, При совпадении 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ьо 55 60 65 потенциала выбора с потенциалом поиска и с сигналом исправности данного решающего блока элемент И 9 открывается, и единичный потенциал поступает на единичный вход триггера 13 первой схемы 6 ввода, устанавливая его в единичное состояние. С единичного выхода триггера 13 снимается разрешение на подключение второго входного элемента И 10 к выходу ячейки 3 коммутации, а с нулевого выхода снимается потенциал выделения, который распространяется по стволу дерева каналов связи к решающему блоку - источнику, выделяя этот канал связи. Одновременно единичный потенциал с выхода элемента И 9 через элемент ИЛИ 14 поступает в блок управления, останавливая регистр 38, а через элемент ИЛИ 16 - на единичный вход триггера 18, устанавливая его в единичное состояние. Элементы И 19 и 20 оказываются открытыми, и через них по шинам 27 и 17 заносится соответственно очередная команда в регистр 28 и ключевое слово в регистр 23. При необходимости, по шине 27 в интегратор 5 заносятся начальные условия.Если в данном количестве решающих блоков не окажется исправного и незанятого, то после переполнения регистр 38 останавливается, все ячейки коммутации возвращаются в исходные состояния и поиск проводится сначала, пока волна потенциала поиска не достигнет исправного и незанятого решающего блока,Когда возникает необходимость обращения к одному из ранее выбранных решающих блоков, с целью установки каналов связи по другим входам или для стирания ненужных каналов связи, то осуществляется операция ассоциативного поиска решающего блока по ключевому слову. Для этого по шине 17 подается единичный потенциал, устанавливающий триггеры 18 всех решающих блоков в единичные состояния, по шине 29 - единичный потенциал, который разрешает сравнение и после инверсии инвертором 30 закрывает элемент И 20. Затем по шине 21 посылается ключевое слово искомого решающего блока, которое сравнивается поразрядно с хранимым в регистре 23 ключевым словом с помощью элементов 24 сравнения всех решающих блоков одновременно. Есть хоть в одном разряде произошло несовпадение, то на выходе данного элемента сравнения появляется единичный потенциал, устанавливающий триггер 18 в нулевое состояние,Таким образом, в единичном состоянии остается только триггер 18 искомого решающего блока, Далее по шине 27 через открытый элемент И 19 заносится необходимая команда в регистр 28.В том случае если это - команда подключения второй или третьей схемы ввода решающего блока к каналу связи, то на выходе данного элемента сравнения образуется единичный потенциал, устанавливающий триггер 18 в нулевое состояние, Таким образом, в едиПредмет изобретенияОднородная цифровая интегттир члтца я структура, содержащая решающие блоки, интЬорматтионньте входы и выходы рептатотцих блоков соединены соответственно с выходами и входами соседних ячеек коммутации, блок памяти, вхолы и выходы которого соединены с выходами и входами блока управления, выполненного лта циркуляционном регистре, выходы блоков управления и памяти соединены с управляющими входами ячеек коммутации, а каждый решающий блок содержит интегратор и схему управления, выполненную на дешифраторе, входы которого соединены с выходами регистра кода операции, отличающ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения числа шин управления, каждый решающий блок содержит элементы И, ИЛИ, триггеры, инвертор, регистр и элемент сравнения, объединенные в схемы ничном состоянии остается только триггер 18 искомого решающего блока. Далее по шине 27 через отирьттьтй элемент И 19 заносится необходимая команда в регистр 28,Если это - команда подключения второй или третьей схемы ввода решающего блока к каналу связи, то на выходе 33 или 34 дешифратора 31 появляется единичный потенциал, разрешающий прием потенциала поиска элементом И 9 соответствующей схемы ввода.Когда это - команда стирания канала связи, подключенного к какой-либо схеме ввода, то на соответствующем из вьтходов 35 - 37 дешифратора 31 образуется единичный потенциал, который устанавливает триггер 13 этой схемы ввода в нулевое состояние, После этого подачей соответствующих команд на ячейки коммутации канал стирается.Операция волнового поиска кратчайшего канала связи необходима в том случае, когда устанавливается канал связи между двумя ранее выбранными решающими блоками, Сначала проводится операция ассоциативного поиска первого решающего блока и в его регистр 28 заносится команда подключения одной из схем 6 ввода. Затем ищется второй решающий блок, и в его регистр 28 заносится команда выработки потенциала поиска. Время поиска выбирается таким, чтобы волна потенциала поиска охватила всю структуру. При достижении искомого решающего блока, потенциал поиска через олин из открытых элементов И 9 устанавливает соответствующий триггер 13 в единичное состояние, выделяя, тем самым, канал связи, и далее через элемент ИЛИ 14 поступает в блок управления, сигнализируя об окончании поиска.Описанные операции обеспечивают неявное вложение графа-задачи любой конфигурации в однородную цифровую интегрирующую структуру. Процесс работы не отличается от соответствующих процессов известных устройствах. 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 ввода и в схему памяти, первые входы первого и второго элементов И схем ввода каждого решающего блока соединены с выходами потенциала поиска соседних ячеек коммутации, вторые входы первых входных элементов И первой и второй схем ввода соединены с соответствующими,выходами дешифратора, второй и третий входы первого входного элемента И третьей схемы ввода соединены соответственно с шиной вывода результата контроля интегратора и с шиной выбора решающего блока, соединенной с единичньтм выходом соответствующего разряда циркуляционного регистра блока управления, выходы первых входных элементов И соединеньт с входами собирательного элемента ИЛИ и с единичными входами триггеров соответствующих,схем ввода, единичные выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих вторых входных элементов И, выходы которых соединены с информационными входами интегратора, нулевые выходы триггеров, схем ввода соединены с входами потенциала выделения соседних ячеек коммутации, а нулевые входы соединены с соответствующими выходами дешифратора схемы управления, информационньтй выход интегратора соединен с первым входом выходного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом потенциала поиска дешифратора, а выход соединен с входом потенциала поиска соседней ячейки коммутации, выход собирательного элемента ИЛИ соединен с входом блока управления и с первым входом первого элемента ИЛИ схемы памяти, второй вход которого соединен с общей для решающих блоков шиной установки триггера управления схемы памяти, а выход соединен с единичным входом того же триггера управления, единичный выход, которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И схемы памяти, вторые входы которых соединены соответственно с настроечной и ключевой шинами структуры, выход первого элемента И схемы памяти соединен,с входом регистра кода опепяций схемы управления и с вхолом ввода начальных значений интегратора, а выход втоттогоэлемента И схемы памяти соединен с первым входом ее второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом регистра схемы памяти, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом элемента сравнения схемы памяти, второй вход которого соелинен с ключевой шиной, а третий вход соелинен с шиной разрешения сравнения, соеднненной через инвептор с третьим входом второго элемента И схемы памяти, выход элемента сравнения соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ той же схемы, второй вход которого соединен с общей шиной установки триггеров управления в ттулевое состояние, а выход соединен с нулевым входом триггера чправления той же схемы памяти., Ж.35, Раш одписно Типография, пр. Сапунова,Изд.Государствен по делам13035, Москва Тираж 679овета Министров ССоткрытийая наб д, 4/5