Устройство для реализации логических функций

О П И С А Н И Е ц 1 ацов 0ИЗОБРВЕЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ Изобретение относи вычислительной тено для реализации сис Из назначенное вых функцийНедоста ится к автоматике управляющими входами и двумя группамихнике и предназначе- выходов, вторая из которых содержиттем булевых функ-, 2/1 выходов, блок оперативной памятиций. результатов вычислений с 2 т входамивестно логическое устройство, пред- и первой группой выходов, блок управледля реализации систем 6 уже- ния с тп входами, входы и импульсные5Ы выходы, причем входы устройства соедитком данного устройства явля- нены с первой группой информационных ется значительная сложность. входов коммутатора, а вторая группаНаиболее близким к предлагаемому о его информационных входов - с первой по технической сущности является устрой- группой выходов блока оперативной паство для решения логических задач, со- мяти, 1 -ый выход коммутатора соедидержащее коммутатор групп переменных нен с 1 -ым информационным входом нас первой и второй группами йнЬормационныхстраиваемого. логического .модуля ( -. , входов, И управляющими входами и И вы- л =1 -.т 1)э -ый настроечный вход моходами, одновыходной настраиваемый ло- дуля соединен с -ым выходом блока гический модуль с И информационными, постоянной памяти значений реализуемых1 т / Ф АВ 1 и 2 настроечными входами, универсаль- функций ( "=", с ), К-ый выход ный в классе всех булевых функций от блока управления соединен с К -ым упИ переменных, блок постоянной памяти,2 о равляюшим входом коммутатора групп значений реализуемых функций с Фн.вхо- переменных, Х -ым входом блока посто- дами и 2" выходами, распределитель пе-, янной памяти значений реализуемых функ ременных с одним информационным и В ций и К-ым управляющим входом расЭ 10 О 1 б пределителя переменных (И 1, -. М первая группа выходов распределителя соединена с импульсными выходами устройства,-ый вькод второй группы вы ходов распределителя; соедийен с-ым входом блока оперативной памяти результатов вычислений (1 1, 2,2 Ю).В известном устройстве одновыходной логический модуль с И информационными и 2 настроечными входами, универсальИный в классе всех булевых функций от Лпеременных, реализован в виде дешиф- ратора с И входами и 2 выходами, 2 логических элементов И и 2" - входового логического элемента ИЛИ 423. 5Недостатками устройства являютсявысокая сложность блока постоянной памяти, значений реализуемых функций и соответственно сложность операции настройки устройства (при реализации 26 этого блока в виде диодной матрицы чис" ла диодов, устанавливаемых в каждой строке, определяется числом единиц в столбце значений вычисляемой функции при всех возможных наборах входных пе ременных, составляющих группу, и может достигать величины 2" -1, где И- число входных переменных в группе), распределитель переменных осуществляет только распределение команд записи на триггеры блока оперативной памяти результатов вычислений, но не обеспечивает сброса этих триггеров до начала работы и в процессе функционирования, что усложняет блок управления и определяет35 наличие связей между блоком оперативной памяти и блоком управления. Кроме того, известное устройство не позволяет управля и исполнительными механизмами, имеющимипотенциальные входы, так46 как выходы устройства не имеют связи с элементами памяти и блока оперативной памяти. памяти значений реализуемых функций ираспределителя выходных переменныхсоответственно, первая группа информационных входов коммутатора подключенак информационным входам устройствасоответственно, вторая группа информа- .ционных входов коммутатора подключенак информационным выходам первой группыблока оперативной памяти результатоввычислений соответственно, входы которого подключены к выходам распределителявыходных переменных соответственно,первая группа входов настраиваемого логического модуля подключена к выходамкоммутатора соответственно, вторая группа входов настраиваемого логического модуля подключена к выходам блока постоянной памяти значений реализуемых функций соответственно, устройство такжесодержит элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬи блок постоянной памяти форм представления функций, входы которого подключенык выходам блока управления соответственно, а выход подключен к первому входу элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй вход которого подключен к выходунастраиваемого логического модуля, авыход подключен к управляющему входураспределителя выходных переменных,выходы первой и второй групп блокаоперативной памяти результатов вычислений подключены к выходам устройствасоответственно, при этом распределительвыходных переменных содержит элементыИ и НЕ, причем каждый из уи информаАционных входов распределителя подключен к первым входам Р-го и (Р+1)-гоэлементов И (Р = 1, 2,2 Ь), ауправляющий вход распределителя выходных переменных подключен к второмувходу р-го элемента И и к входу элемента НЕ, выход которого подключен квторому входу (Р +1)-го элемента И,выходы элементов И подключены к выходам распределителя выходных переменных соответственно,Кроме того, блок управления содержиткольцевой регистр сдвига и генератор импульсов, выход которого подключен квходу кольцевого регистра сдвига, вькоды разрядов которого подключены к выходам блока соответственно. Пап изобретения - упрощение и расширение области применения устройства45 за счет возможности формирования выходных потенциальных сигналов.Поставленная цель достигается тем что устройство для реализации логичес. ких функций, содержащее блок управления, 56 коммутатор, настраиваемый логический модуль блок постоянной памяти значений реализуемых функций, распределитель вьходных переменных и блок оперативной памяти результатОв вычислений, причеМ 55 выходы блока управления подключены к управляющим входам коммутатораи к информационным входам блока постоянной На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема. устройства, реализующего заданную систему булевых формул.Устройство для реализации логических функций (фиг, 1) содержит коммутаторХ чЧ ГЧ нХ=ЧХХХцЧд = ( е,ЧХо) Ч Х с. т2 МП5 1001080 41 групп переменных, дешифратор 2, блок где И - число переменных, от которого3 постоянной памяти значений реализуемых настраиваемый логический мофункций, распределитель 4 выходных пе- дуль, используемый в схемеременных, блок 5 оперативной памяти ре-. устройства, универсален в класзультатов вычислений, блок 6 управпе- се всех булевых функций.ния, блок 7 постоянной памяти формы Для числа входов устройства справедпредставления функций, элемент НЕРАВ- ливо соотношение:НОЗНАЧНОСТЬ 8, входы 9 .2, первую10,(,1 и вторую 11 группы йотенциальиВ Н+ ) +-Юя 2 И-Нных выходов и импульсные выходы 12. 1 ффункциональная схема устройства Число двухвходовых элементов И в(фиг. 2) содержит логические элементы коммутаторе 1 групп переменных удовлечс.И 13дешифратор 4 х 16 - 14, логи- воряет соотношению:ческий элемент ИЛИ 15, диоды 16 6логический элемент НЕ 17, Э -триггеО=ит и+И-1 2.Н-Мры 18 , генератор 19 импульсов,Икольцевой регистр 20 сдвига, шины 21и 22Число двухвходовых элементов И в. настраиваемом .модуле устройства определяется соотношениемиз генератора 19 импульсов и кольцевого регистра 20 сдвига (фиг. 2). ц и;Упрощение блока 3 постоянной памяти значений реализуемых функций и со- Число двухвходовых элементов И вответственно сложность операции настрой- распределителе 4 выходных переменныхки достигается за счет обеспечения в "25 удовлетворяет соотношению:предлагаемом устройстве возможностиреализации соотношений ОъТ 2 (3 Ее Р-)И10+=1 и 191=1Предполагая что блоки постояннойОбщее число элементов И в схемепамяти программируются путем установк . устройствадиодов, необходимо чтобы после проведеЭ и Ян-мс( -й)иия опервпии иястройки виспа диодов в .О:О еОе 1=2 е(И е 2 еМ)2 "Ъ Иних было минимальным.Если 1"-" то- 2то Необходимо ис Использование устройства предполапользовать соотношение фть соотношение ф+ О: , т.е. в гает наличие только прямых выходов усоответств ющей с источников информации и триггеров опелогического мо ля 2 стм дуля 2 устанавливается ративной памяти и не требует наличиядиодов е е, разм шение которых опреде-их инверсных выходовляется расположением единиц в столбце 4 о Принцип действия устройства рассмотзначений функций 1, где " -значен фун 1, " - ранг функ- рим на примере (фиг. 2) реализации наций (число единиц в столбце значений его потенциальных выходах следующейурпсции 1 ), системы булевых формул:, то необходимо использовать соотношение ,-у и в . РЧ ЧХ МХ ЧХ45 У 4 27соответствующей строке блоков 3 и 7Ч= (.Х 1 Х 2 ХЭХ 6 о) Х 4 УХ 6 у 9.П иве емР д м другие соотношения, опре- Так как в данном случае в устройстведеляюшие основньеосновные характеристики уст-. используется настраиваемый логическиймодуль, реализующий путем настройкиройства.Число тактов Ттактов Т, требующихся для ре- любую функцию от четырех переменных,Яализации системы. из булевых формул, . то представим заданную систему функцийаданных в базисеО,М Яв пра- в виде системы, в которой каждая извых частях которых суммарное число функций зависит не более, чем от четыбукв Н = Я ); , удовлетворяет соот- рех переменныхиношению 1-"55(10 ) Х 9 есятошифраЗ,( с 7Рассматриваемое устройство вычисляет значение каждой из реализуемых функций преобразованной системы циклически,причем в каждом цикле на каждом тактеЬопределяется значение одной из функций %преобразованной системы,Так как в преобразованной системефункций их число равно трем, то для ее реапиеации требуется три такта генератора 1 9 импульсов блока 6 управления, и поэтому кольцевой реВыходные и промежуточные переменные снимаются с выходов устройства (табл. 4) Таблица 4 346Для реализации преобразованной системы формул блок 3 постоянной памяти значений реализуемых функций и блок 7 постоянной памяти формы представления функций должны быть запрограммированы следующим образом (предполагая, что бпо-45 ки 3 и 6 программируются путем установ ки,кодов):столбец значений .функции ( имеет вид - 0111 1111 1111 1111, т.е, число единиц в нем равно 15(Ъ 8) и поэтому реализует не саму функциюа ее инверсию Я, 1000 0000 0000 0000. Таким образом, в блоке 3 на пересечении первой строкисо .столбцом, собтветствуюшим первому выходу дешифратора 14, устанавливаем диод 16 а в первой строке блока 7 - диод 161 ф: У); 8гистр 20 спвига имеет три выхопные шины 211-21.Так как для реализации выходной функции У необходимо предварительно вычислить значения функций (, и 2, то ре ализация истемы выполняется в следующем поряд .е: на первом такте - (4, на втором - , А, а на третьем -(2Входные и промежуточные переменные подаются нь входы коммутатора 1 групп переменных с пецуюшим образом( табл. 1-3),Та блица 1 столбец значений функцийимеет вид - 0000 0000 0000 Од 01, т.е, число единиц в нем равно одной ( 8) и поэтому реализует функцию 7 , а не ее инверсию, Таким образом, в блоке 3 на пересечении второй строки со столбцом, соответствующим шестнадцатому выходу дешифратора 14, устанавливаем диод 16, а во второй строке блока 7 диод не устанавливаем (У, О = Е )столбец значений функций Ч имеет вид - 0000 0100 0100 0100, т,е, число единиц в нем равно трем (8) и поэтому реализует функцию , а не ее инверсию. Таким образом, в блоке 3 на пересечении третьей строки со столбцами, соответствующими шестому, д му и четырнадцатому выходам де тора 14, устанавливаем диоды 16 а во второй строке блока 7 диод не устанавливаем ( 190= У.)На первом, такте работы устройства на шине 22 4 блока 6 управления появляется выходной сигнал, который поступает на первые входы элементов И 13 - 13, коммутатора 1 групп переменных, на вторые входы которых поступают вход. 1001ные переменные )( - Х,со входов 9 -9 ц. Эти сигналы поступают на информационныевходы настраиваемого логичес- .кого модуля 2 (на входы дешифратора4 х 16-14), а на настроечные входы 3(вторые входы элементов И 13, -131. )подается сигнал настройки, определяемый расстановкой диодов в первой стрОке блока 3. На выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНССТЬ 8 появляется выходной 1 цсигнал,. равный вычисленному значениюфункции У на этом такте.В случае, если сигнал на выходеэлемента 8 равен ф 1 ф, то появляетсясигнал на выходе элемента И 13,д распределителя 4 выходных переменных,который поступает. на вход установкитриггера 18 блока 5 оперативной памяти результатов вычислений. После срабатывания этого триггера появляетсяединичный сигнал на выходной шине 10,который поступает также и на вход 9 и,так как переменная (, входит в функцию, которая реализуется на третьемтакте, 23В случае, если сигнал на выходе элемента 8 равен фОф, то на выходе элемента НЕ 17 появляется сигнал, равныйединице, что приводит к появлению единичного сигнала на выходе элемента И 3013, , который поступает на вход 18сброса триггера блока 5 оперативнойпамяти результатов вычислений, Послеперехода этого триггера в состояние0 на выходной шине 10 появляетсянулевой сигнал, поступающий также и навход 9,На остальных двух тактах рассматриваемого цикла при реализации функцийи У и на последующих циклах уст-.ройство работает аналогично. Таким .образом в предлагаемом устпойстве обеспечивается упрощение.. Действительно, для реализации рассматриваемой системы функций в устройстве суммарное число диодов в обоих блоках постоянной памяти равно шести, в .то время как в прототипе в блоке по стоянной памяти в этом случае должно быть 19 диодов (введение одного двухвходового элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ в предлагаемое устройство его сложность практически не увеличивает), При И реализации более сложных систем функций достигается еше более сушественный выигрыш в количестве диодов. 080 10Структура распределителя переменных позволяет подавать на триггера оператив . ной памяти не только команды записи, но и команды сброса. Кроме того, струк-.тура распределителя позволяет не производить первоначальный сброс триггеров оперативной памяти, так как урке в нер- вом цикле, распределитель производит их правильную установку. Это также приводит к упрощению устройства, так как при этом упрощается блок управления и уст раняются связи между устройством управления и блоком оперативной памяти,Расширение области применения достигается тем, что предлагаемое устройство обеспечивает возможность управления исполнительными механизмами, имеющими потенциальные входы. формула изобретения 1. Устройство для реализации логических функций, содержащее блок управления, коммутатор, настраиваемый логический модуль, блок постоянной памяти значений реализуемых функций, распределитель выходных переменных и блок оперативной памяти результатов вычислений, причем выходы блока управления подключены к управляющим входам коммутатора и к информационным входам блока постоянной памяти значений реализуемых функций и распределителя выходных переменных соответственно, первая группа информационных входов коммутатора подключена к информационным входам устройства соответственно. вторая группа информационных входов коммутатора подключена к информационным выходам первой группы блока оперативной памяти результатов вычислений соответственно, входы которого подключены к выходам распределителя выходных переменных соответственно, первая группа входов настраиваемого логического модуля подключена к выходам коммутатора соответственно, вторая. груцпа входов настраиваемого логического модуля подключена к выходам блока постоянной памяти значений реализуемых функций соответственно, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью упрощения и расширения области применения за счет возможности формирования выходных потенциальных сигналов, оно содержит элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и блок постоянной памяти форм представления функций, входы которого подключены к выходам блока управления соотвотствен10010 но, а выход подключен к первому входу элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй вход которого подключен к выходу настраиваемого логического модуля, выход подключен к управляющему входу распре- ф делителя выходных переменных, выходы первой и второй групп блока оперативной памяти результатов вычислений подключены к выходам устройства соответственно, при этом распределитель выходных пере- ф менных содержит элементы И и НЕ, причем каждый из уи информационных входов распределителя подключен к первым вхо- . дам Р-го и (р+1)-го элементов И (р 1, 2,2 е), а управляющий вход распределителя выходных переменных подключен к второму входу Р-го элемента И и к входу элемента НЕ, выход коВО 12торого подключен к второму входу (9+1)- го элемента И, вйходы элементов. И подключены к выходам распределителя выходных переменных соответственно.2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит кольцевой регистр сдвига и генератор импульсов, выход которого подключен к входу кольцевого регистра сдвига, выходы разрядов которого подключены к выходам блока соответственно.Источники информации, принятые во внимание приэкспертизе1. Авторское свидетельство СССР Ж 754425, кл. 606 Г 15/00, 1981.2. Авторское свидетельство. СССР М 531160, кл. 606 Г 15/30, 1974 (прототип) .