Шифратор l-разрядных слов

Союз Советскик Социвлистическ и Республик(22) Заявлено 040979 (2) 2814536/18-24с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 30,08,81. Бюллетень М 32Дата опубликования описания 300881 6 06 Г 5 у 02 Государстееииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институтим.50-летияВеликой Октябрьской социалистическойр олюции(54) ШИФРАТОР 6 -РАЗРЯДНЫХ СЛОЕВ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования пространственного унитарного кода5 в двоичный код,Известен шифратор, содержащий многовходовые элементы ИЛИ, входы которых соединены со входами шифратора 1 .ОНедостаток такого преобразователя состоит в большом количестве аппаратуры и нерегулярности связей. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и схемному 5 решению является шифратор, содержащий последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, 20 а выход последней ступени шифрации и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходамишифратора ЯНедостаток указанного шифратора состоит в относительно большом количестве аппаратуры и низком быстродействии.Цель изобретения - сокращение аппаратуры и ловыение быстродействия шифратора. Поставленная цель достигается тем, что в шифраторе С -разрядных слов, содержащем последовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шифрации и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходами шифратора 1-я ступень шифрации (1 =в .(1 - ф), где т =2 , а Р - число разрядов выходного слова, .=2н р 2, содержит первую группу из 3 Д( К-входовых элементов ИЛИ,вторую группу из, К-входовых элементов ИЛИ и К-входовой дополнительный шифратор, входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ второй группы, а выходы являются выходами-ой ступени шифрации и(1-1 р+1 - ;( )р+р-миразрядами выходов шифратора, а последняя ступень шифрации содержиттакже й 2 Рвходовой дополнительный шифратор(где ти- число ступеней шифрации) входы которого соединены свыходами элементов ИЛИ первой группы, а выходы являются выходами (ир +14 - 60 и ) разрядов шифратора,-ьтй вход й "ого элемента ИЛИ второи(Ч,=л 1 -:К), (1=в,-в) соединен с-ымвходом 1-ого элемента ИЛИ первойгрупшы 1" -той ступени шифрации и свыходом ( .Нйн- т 1-ого влементаИЛИ первой группы ( -1)-оЙ ступени шифрации, ) -ый вход Ч -го5элемента ИЛИ второй группы первойступени шифрации соединен с с(, -ымвходом -ого элемента ИЛИ первойгруппы первой ступени шифрации и с(-1) п.1/ К +-ым входом шифратораНа Фйг. 1 изображена функциональная схема 4-ой ступени шифрациива фиг. 2 - то же, 1-й ступени шифрации, на фиг. 3 - то же, последнейступени. 15Предлагаемый шифратор содержит вступеней шифрации. Каждая ,1-я ступень (фиг. 1) нключает и/К 1 - входныхцепей, разделенных на К групп 1,1(индекс 1 при номерах блоков означаетпринадлежность описываемого блокак 1-ой ступени) К п/К -нходовыхэлементов ИЛИ 2, 1, элементов ИЛИ 3,1 пК-нходовой шифратор 4,Входными цепями первой ступени 25шифрации (фиг, 2) являются входышифратора, которые пронумерованытаким образом, что двоичный код номера входной цепи соответствует выходному коду, вырабатываемому шифратором при появлении единичного сигналана этой входной цепи. Входные цепипервой ступени разделены на К групп,причем отсчет ведется от входа, задающего нулевой код на выходе шифратора. Первая группа входных цепейсодержит цепи с номерами О-:и/К,вторая - (и/К-:2 и/К) и т.д.Таким образом, в состав каждойгруппы входят все цепи, коды номеровкоторых содержат одинаковые наборы 40в р старших разрядах. Входные цепикаждой группы 1,1 подключены к соответствующему п/К - нходоному элементу ИЛИ 2, 1, Выходы элементов ИЛИ 2,1подключены к входам К - нходовогошифратора 4, выходы которого янляются выходами 12,р старших разрядов шифратора (вых, (1 1).Каждый элемент ИЛИ 3,1 подключенк тем входным цепям каждой группы, у 50которых двоичные коды номеров отличаются только в р старших разрядах.При этом выход данного элемента ИЛИ3,1 является для второй ступени входной цепью, номер которой соответствует. номерам входных цепей первой ступени, к которым подключен данный элемент 3,1, но без учета первых р старших разрядов. Следовательно, вторая ступень содержит и/К входных цепей, которые н свою очередь разделены ва К групп аналогично,. как и впервой ступени. Аналогично построены и остальные ступени, Так 1 -я стдень (фиг. 1) содержит и /К 1-входныхцепей, разделенных на К групп 1, 1 К первой группе 1,1 принадлежат входные цепи с номерами О-.и/К, ко второй группе 1, 1 - входные цепи с номерами и/К" К 1-1 и т.д т.е. н состав каждой группы 1, 1 нходят входные цепи 1-ой ступени, дноичные коцы номеров которых содержат одинаковые наборы,в р старших разрядах. Входные цепи каждой группы 1,1 подключены к соответстнующему п/Кнходовому элементу ИЛИ 2, 1, выходы которых подключены к К-входовому шифратору 4,1 . Выходы шифратора 4,1 являются ( ( -1) р +1, ( 1 -1) р +"( 1-1) р+рми разрядами шифратора (выхГ 133Каждый К-входовой элемент ИЛИ 3,1 подключен к тем входньм цепям каждой группы, у которых двоичные коды номеров отличаются только в р старших разрядах. Заметим, что код номера входной цепи 1-ой ступени содержит (0 и - р-1 разрядов. Выходы элементов ИЛИ 3 ( являются входами ( +1-ой ступени. Нумерация входных цепей 1 +1-ой ступени производится аналогично,как и для второй ступени.Последняя гп-ая ступень ( фиг.З) содержит 11,2 и 7, К-входоных элементов или 3, выходы которых пОдклю- . чены к входам и 2 трвходового дополнительного шифратора 5. Выходы последнего ( вых, и+11) являют ся ар+1, ар+21 ос и-ми выходами шифратора. Заметим, что элементы ИЛИ 3, 1 каждой ступени, выходы которых являются входными цепями последующей ступени, с номерами О, 1-ый и/К" - нходовой элемент каждой ступени практически не используются. При построении реальных шифраторов они могут быть опущены.Предлагаемый шифратор работает следующим обоазом,На входах каждого элемента ИЛИ 21 заведены входные цепи, двоичные коды номеров которых равны на р старших разрядах. Таким образом, на выходах элементов ИЛИ 2 вырабатывается пространственный унитарный К-разрядный код, которому соответствует позиционный р-разрядный код, являющийся выходным кодом (1-1) р+1,,( 1-1) р+р -го разряда шифратора. На выходах элементов ИЛИ 3,1 формируется унитарный пространственный код, которому соответствует позиционный 6 одИ / К"+ -разрядный позиционный код. Этот унитарный код является входным кодом для 4 +1-ой ступени шифрации. Таким образом, на каждой ступени шифрации получаются р разрядов позиционного выходного кода шифратора. Последняя и-я ступень вырабатывает 2( Ой" Р в разрядн пространственный унитарный код, который поступает на входы шифратора 5, выходами которого являются пр+1092 и Разряды ВыхОДнОГО пОзиЦиОннОГОкода шифратора.П р и м е р. Пусть разрядностьвыходного позиционного кода равна 5,р:2 и, следовательно,и 32,Шифратор будет содержать две ступени шифрации.Пусть появился единичный сигнал навходной цепи с номером 10101-23,Входные цепи с номером 10101Входные цепи будут разделены на четыре группы, каждая по 8 цепей. В первую группу попадут входные цепи сномерами 0000000111, но вторую .01000 01111,в третью - 10000.10111 и н четвертую - 1100011111.Возбужденная входная цепь относитсяк третьей группе. На выходе третьеговосьмивходового элемента ИЛИ 2,1 поя-.вится единичный сигнал. Таким образом,на выходах элементов ИЛЙ 2,1 вырабатывается унитарный пространственный код "00100000", которому соответствует позиционный код "10", получаемый на выходах дополнительного шифратора 4,1. На выходе пятого элемента ИЛИ 3,1 тоже появится единичныйсигнал. Таким образом, на выходах 25элементов ИЛИ 3,1.тоже вырабатывается унитарный носьмиразрядный пространственный код, соответствующийпозиционному коду "101". Входныедепи второй ступени разбиваютсяЗОна четыре группы аналогично первойступени. Первая содержит входныецепи с номерами 000,001, вторая010,011, третья - 100,101 и четвертая - 110,111. Позиционный код номера первой ступени принадлежит ктретьей группе. Поэтому на выходахэлементов ИЛИ 2,2 вырабатываетсяунитарный код "0010", который соответствует позиционному коду "10",получаемому на ныходах шифратора 404,2. На выходах злементон ИЛИ 2,3вырабатывается унитарный код "10",который соответствует позиционномукоду "1", получаемому на ныходешифратора 5 . Итак, н целом на выходах шифратора получается позиционный код ы 10101 ы.Сравним количество оборудованияна построение известного и предлагаемого шифраторов. В качестве меры количества оборудования примемцену по Кнайну. Для построения известного шифратора требуются .многонходовые элементы ИЛИ с суммарнойценой С=З, и:6. В предлагаемом шифраторе цена первой ступени С=С,э+4 С 9+ С 4, гце С= и - цена К и/Квходовых элементов ИЛИу См=пу С 4 Г= .о к - цена дополнительного шифЯратора (берем шифратор, указанный визвестных устройствах,). Цена первых Щдвух членов каждой ступени н К разменьше предыдущей,Суммарная цена всех ступеней зэменяется по закону убывающей геометрической пр Грессии, Например, дляСи 688и=256, р=2 = -. Имея за 16данное и и выбирая определенньк способом р, можно достичь оптимального варианта (минимальная цена по Квайну/ . Регулярность снязей шифратора обеспечивается аналогичностью построения его ступени и возможностью го наращивания.Формула изобретенияШифратор 1-разрядных слов, содержащий пос.едовательно соединенные ступени шифрации, состоящие из элементов ИЛИ, причем вход первой ступени шифрации является входом шифратора, а выход последней ступени шиф- ратора и группа выходов каждой ступени шифрации являются выходами шифратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения оборудования, в нем -ая ступень шифрации6 = - :(1 Ро и /КГ 1), где . и=2, К=2", ир Ъ 2, содержит первую группу из 1 и/к 1 Г, К-нходоных элементовИЛИ, вторую группу из 1 и 1)К К-входовых элементов ИЛИ и К-входо" вой дополнительный шифратор, входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ второй группы, а выходы являются выходами-ой ступен) шифрации и (1-1)р+1-;(1-1)р+р вразрядами выходов шифратора, а последняя ступень шифрации содержит также п 2 )"Р входовой дополнительный шифратор (где- число ступеней шифрации), входы которого соединены с. выходами элементов ИЛИ первой группы, а выходы являются выходами (п)р+1 -.19 и) Разрядон шифРатоРа,-ый вход -ого элемента ИЛИ второй группы г-ой ступени шиФрации (3 =Зи/К(1 (цы 1-;К) э (г-;и соединен с.и-ым входом -ого Элемента ИЛИ первой группы -топ ступени ынфрапнн н с) %- нвэиопом ( э) -ого элементау"ИЛИ первой группы (г)-ой ступени шифрации,-ый вход ц, -ого зле мента ИЛИ второй группы первой ступени шифрации соединен с-ым входом -ого элемента ИЛИ первой группы первой ступени шифрации и с (Ь 1)и (1 с+-ьм входом шифратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Майоров С.А. и Новиков Г,И. Принципы органиэации цифровых машин,Л "Машиностроение", 1974, с. 118. 2. Авторское свидетельство СССР ио заявке 9 2629656/24,кл. 6 06 Г 5/02, 1978.ое 48/73 Т ВНИИИИ Госуд по делам и 113035, Моск