Устройство для реализации булевых функций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИИ И 1) 01 15 Л 4 С ЕНИ л+ С 1 ОО ъ Ъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетель ство СССР У 955027, кл. С 06 Р 7/00, 1980.Авторское свидетельство СССР В 1032451, кл, С Об Р 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве логической час ти устройства. технологической сигнализации, где работа элементов сигнализации описывается системой булевых функции. Целью изобретения являетсяупрощение устройства, Устройство содержит блок управления 1, блок памяти программы опроса 2, мультиплексор3, элементы И 4, 17, блок памяти адресов 5, блок памяти логических функций 6, два блока памяти программывывода 7, 13, блок Формирования команд 8, элемент НЕ 9, элементы ИЛИ10, 1, группу элементов ИЛИ 12, дешифратор 14, регистр 15, блок памятиизменений программы опроса 16. Путемопроса входных переменных в определенной последовательности на выходеустройства реализуется заданная система булевых функций, 2 з,п,ф-лы,13Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве логической части устройства технологической сигнализации, где работа элементов сигнализации описывается системой булевых Функций, каждая из которых может быть представлена в виде,,(.-1)входная переменная, Е = 1.-с,,п,количество логических суммв Функции Упредставлен-.ной в конъюнктивной Форме,или Функции У , которая может быть представлена какдизъюнкция определенныхФункций из набора У,УУ 1 причем каждаяФункция, вошедшая в дизъюнкцию, не может входить в какую-либо другую Функцию,представленную в дизъюнктивном виде.Цель изобретения - упрощение устройства.На Фиг.1 изображенаструктурная схема устройства для реализации булевых функций; на фиг.2 - пример выполнения блока формирования команд; на фиг.З - пример выполнения блока управления; на Фиг.4 - временная диаграмма работы блока формирования команд; на фиг.5 - пример контура, составленного из элементов сигнализации. Устройство для реализации булевыхФункций (фиг.1) содержит блок 1 управления, блок 2 памяти программы опроса, мультиплексор 3, первый элементИ 4, блок 5 памяти адресов, блок 6памяти логических функций, первыйблок 7 памяти программы вывода, блок8 формирования команд, элемент НЕ 9,первый элемент ИЛИ 10, второй элементИЛИ 11, группу элементов ИЛИ 12, второй блок 13 памяти программы вывода,дешифратор 14, регистр 15, блок 16памяти изменений программы опроса,второй элемент И 17,Блок формирования команд (фиг,2)содержит элемент НЕ 18, дешифратор19, элемент НЕ 20, элемент И 21,элемент ИЛИ 22, элементы И 23-27, 1080 2 40 45 50 55 10 15 20 25 30 35 элемент ИЛИ 28 и Формирователи 2930 импульсов.Блок управления (Фиг.З) содержитгенератор 31 импульсов, счетчик 32,входной регистр 33, схему 34 сравнения, триггер 35, элемент 36 задержки.На временной диаграмме, показанной на Фиг,4, отражена временная последовательность появления следующихимпульсов; 1, - импульсы генератора;0 - первый импульс записи; П - импульс, поступающий на вход "Чтение"блока памяти логических функций; 4 -импульс, поступающий на вход "Чтение"блока памяти изменений программы опроса; П - импульс, поступающий наинформационный вход регистра; Пвторой импульс записи.На фиг,5 представлен контур, составленный из элементов сигнализации,отображающих состояние запорных органов 37,1 - 37,10 и наличие среды( газообразной или жидкой ) в участках трубопроводов 38.1 - 38,1,Устройство для реализации булевыхФункций работает следующим образом.Вычисление значений логическихФункций осуществляется по тактам. Вкаждом очередном такте производитсяопрос одной переменной и определяется значение одной или двух Функций,Опрос значений входных переменныхХХ производится в такой последовательности, которая дает возможность представить логические Функкии в описанном виде,Блок 1 управления посылает кодномера такта в блок 2 памяти программы опроса, блок 5 памяти адресов,первый блок 7 памяти программы вывода и в блок 16 памяти изменений программы опроса,Блок 2 памяти программы опроса иблок памяти ацресов работают тольков режиме "Чтение", По каждому адресув блок 2 записан код, состоящий издвух частей. Первая часть представляет собой код опрашиваемой входнойпеременной, вторая часть, занимающаяполедние два разряда - код признакавходимости получаемой в данном такте Функции в какую-либо последующуюфункцию в качестве слагаемого, Возможные во второй части коды означают следующее:"00"- функция не является слагаемым; "01" - функция является первым слагаемым; "10" - функцияявляется промежуточным слагаемым;"11" - функция является последним слагаемымПервая часть кода посылается в мультиплексор 3, на информационные входы которого поступают входные 5 переменные, Вторая часть кода поступает в блок 8.При равенстве сигнала "Опрос", поступающего из блока управления на вход элемента И 4, логической единице, истинное значение опрашиваемой входной переменной появляется на входе блока 8, Кроме того, на вход блока 8 поступают импульсы генератора из блока управления, Любой такт работы устройства разбит на две части: паузу и импульсВо время паузы на выходе блока 8 могут формироваться команды "Чтение", поступающие в первый блок 7 памяти программы вывода, 20 команда "Запись", поступающая в блок 6 памяти логических функций, команда "Чтение", поступающая в блок 16,1и команда записи, поступающая в регистр 15.В импульсе могут формироваться команда "Чтение", поступающая в блок 6 памяти логических функций, и команда "Чтение"; поступающая во второй блок 13 памяти программы вывода, Если на выходе блока 2 вторая часть кода равна 00",то значение выходно - го сигнала элемента И 4 записывается через элемент ИЛИ 11 в регистр 15, причем адрес выходного регистра, в который заносится значение сигнала, задается выходным кодом блока 7, проходящим через элемент ИЛИ 12 на дешифратор 14. Записанный таким образом сигнал и есть значение функции, 10 вычисляемой в данном такте. Если вторая часть выходного кода блока 2 равна "01", то выходной сигнал элемента И 4 записывается в блок 6 памяти логических функций и в регистр.45 Если вторая часть выходного кода блока 2 равна "10" или "11", то выходной сигнал элемента И 4 записывается в паузе и только при единичном значе 50 нии его - в блок 6 и в регистр при любом значении.Адрес, по которому производится запись информации в блок 6, определяется выходным кодом блока 5 памяти адресов. Запись выходной информации55 блока 6 в регистр производится в импульсе через элемент ИЛИ 11 при значении второй части выходного кода блока 2 "11", причем адрес разрядавыходного регистра, в который производится запись, определяется выходным кодом блока 13, проходящим черезэлемент ИЛИ 2 на дешифратор 14. Если значение выходного сигнала элемента 10 равно логической единице,то на выходе блока управления сигнал"Опрос" становится равным логическойединице. Записываемый код поступаетс выхода блока 16 памяти измененийпрограммы опроса.Блок формирования команд (фиг.2)работает следующим образом,На вход блока поступают импульсыгенератора из блока управления, вторая часть выходного кода блока памяти программы опроса, выходной сигнал элемента И 4. Импульсы генератора проходят на вход элемента НЕ 18,двухразрядный код - на вход дешифратора 19, выходной сигнал элемента И4 - на вход элемента НЕ 20. Логическая единица на первом выходе дешифратора появляется при входном коде"00", на втором выходе - при входномкоде "01", на третьем выходе - привходном коде 10, на четвертом выходе - при входном коде "11". Им-.пульс П, появляющийся в паузе навыходе первого формирователя импульсов, и импульс 11, появляющийся вимпульсе генератора на выходе второго формирователя импульсов, представлены на временной диаграмме -.(фиг,4). Сигнал "Чтение" первогоблока памяти программы вывода представляет собой импульс 11, сигналзаписи в блок памяти логических функций формируется на выходе элементаИЛИ 28, сигнал чтения блока памятилогических функций - на выходе элемента И 23, сигнал чтения блока памяти изменений программы опроса -на выходе элемента И 24, сигнал записи в регистр - на выходе элементаИ 25, сигнал чтения второго блокапамяти программы вывода - на выходеэлемента И 26,Блок управления (фиг,3 ) работаетследующим образом,Генератор 31 посылает импульсы всчетчик 32, выходной код которогопоступает в схему 34 сравнения, Вовходной регистр 33 код поступает синформационного выхода блока памятиизменений программы опроса (фиг,1) .При этом входной код записывается влизации,регистр 33 только при наличии логической единицы на инверсном выходе триггера 35. На К-вход триггера 35 сигнал .приходит с выхода элемента 1 О (фиг.1).Так как входной код и сигнал на К-вход триггера приходят одновременно, то необходимо обеспечить задержку появления легического нуля на входе разрешения записи регистра 33 для надежного срабатывания последнего. С этой целью к инверсному выходу триггера подключен элемент 36 задержки. Сигнал на инверсном выходе триггера 35 является одновременно сигналом опроса, поступающим на вход элемента И 4 (фиг.1). При равенстве выходного кода счетчика выходному коду входного регистра на выходе схемы сравнения появляется логическая единица, возвращающая триггер в исходное состояние. Выходной код счетчика поступает в блоки 2, 5, 7 и 16 (фиг,1) .В качестве примера рассмотрим представленный на фиг.5 контур, состоящий из элементов 37.1 - 37,10 и 38,1 - 38.11 сигнализации. Загорание элементов 37,1 - 3710 определяется только положением соответствующих запорных органов, а загорание элементов 38.1 - 38,11 описывается следующей системой булевых функций;= Х,1У = Х Х= У Х,У = ХХХ = 72 Х,У 1 = Х 1 ХХХ,:= УЗХУ = Х 1 ХХЗХХ к = УХ,УЬ = ХХХХХХ ь УьХ 6У = ХХХХ - УХУе = ХХХХХ - У,Хц,Уу = ХХХу = У 2 Хд 1У 11 У 6 У 8 10 где Х Хо - сигналы состояния1 ффффзапорных органов37,1 - 37,10;У 1 еУ 1 сигналы поступаю щие на элементы38.1 - 38,11 сигнаВ предлагаемом устройстве эти функции реализуются следующим образом.Пусть Х = Х =-Х -Х -Х -Х -2 З=Ха =Х= 1, а Х =Х 6 = О, В первом такте опрашивается Х и на выходе элемента И 4 появляется логическая 20 25 30 35 40 45 50 55 единица, причем вторая часть выходного кода блока 2 равна "00". Значение Х заносится в регистр 15. Таким образом, получаем У, = 1, Аналогично получает во втором третьем и четвертом тактах значения У 2 у У% = 1У 3В пятом такте в паузе на выходе элемента И 4 появляется логический нуль, Б блоке 8 формируется сигнал чтения блока 16, а в выходной регистр записывается логический ноль в соответствующий разряд выход которого подключен к У . Одновременно на выходе блока 16 появляется код "семи", который 1 записывается во входной регистр блока управления, на выходе которого сигнал опроса становится равным логическому нулю, Нулевое значение сигнала опроса сохраняется до седьмого такта, В шестом такте нулевое значение выходного сигнала в паузе записывается в тот разряд регистра 15, который подключен к УьВторая часть кода на выходе блока 2 1 равна "01", поэтому логический ноль записывается в блок 6 по первому адресу, В седьмомтакте сигнал опроса, поступающий на вход элемента И 4, становится равным единице, поэтому единичное значение Х заносится в разряд регистра 15, подключенный к У , Вторая часть кода блока 2 при этом равна "00, В восьмом такте вторая часть выходного кода блока 2 равна "10" Так как Х = 1, то логическая единица записывается в блок 6 по первому адресу и одновременно в разряд регистра 15, подключенный к У, В девятом такте производится запись единицы в разряд выходного регистра, подключенный к У 9, В десятом такте вторая часть кода блока 2 равна "11", поэтому логическая единица (Х =) заносится в паузе в блок 6 по первому адресу и в разряд выходного регистра, подключенный к У , В этом же такте в импульсе считывается информация, записанная в блоке 6 по первому адресу, Считанная логическая единица записывается в разряд регистра 15, подключенный к У,.Таким образом, любая функция, удовлетворяющая приведенному виду может быть реализована в предлагаемом устройстве путем опроса входных переменных в определенной последовательности, Это позволяет не записывать в блоки памяти необхо 1310801димые конъюнкции в виде двоичного кода. Ф о р м у л а изобретения 35 слагаемого блока формирования команд, первый выход которого соединен с входом записи блока памяти логических40 функций, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а вход чтения блока памяти логических Функций соединен с вторым выходом блока формирования команд, тре 45 тий выход которого соединен с входом чтения первого блока памяти программы вывода, выходы которого соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы ко торых соединены50 с выходами второго блока памяти прог" раммы вывода, вход чтения которого соединен с четвертым выходом блока формирования команд, пятый выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соеди 51, Устройство для реализации булез вых Функций, содержащее блок управления, дешифратор, группу элементов ИЛИ, первый элемент И, блок памяти адресов, регистр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, оно содержит первый и второй элементы ИЛИ, два блока памяти программы вывода, блок памяти программы опроса, блок памяти логических Функций,15 блок памяти изменений программы опроса, мультиплексор, элемент НЕ, второй элемент И и блок формирования команд, причем информационные входы устройства соединены с информационными входами мультиплексора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен входом значения переменной блока Формирования команд, тактовый вход которого соединен с первым выходом блока управления, выходы кода номера такта которого соединены с адресными входами первого блока памяти30 программы вывода, блока памяти адресов, блока памяти изменений программы опроса и, блока памяти программы опроса, первая группа выходов которого соединена с управляющими входами мультиплексора, а вторая группа выходов блока памяти программы опроса соединена с входами кода признака нен с вторым выходом блока формирования команд, а второй вход второго элемента И соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с выходом блока памяти логических функций, и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шестым выходом блока формирования команд, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом чтения блока памяти изменений программы опроса,выходы которого соединены с входами задания кода блока управления, вход разрешения записи кода которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, третий выход блока управления соеди- . нен с вторым входом первого элемента И, выход блока памяти адресов соединены с адресными входами блока памяти логических функций и второго блока памяти программы вывода, выходы элементов ИЛИ группы соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами регистра, входЭ записи которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выходы регистра являются выходами устройства.2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок Формирования команд содержит первый, второй элементы НЕ, дешифратор, шесть элементов И, два элемента ИЛИ и два формирователя импульсов, причем первый вход первого элемента И соединен с входом первого элемента НЕ и является входом значения переменной блока Формирования команд, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с входом первого Формирователя импульсов и выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, первым входом третьего элемента И и является тактовым входом блока формирования команд, входы кода признака слагаемого которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, второй выход дешифратора соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, выход первого элемента ИЛИ является первым выходом блока Формирова 1 З 1 ОВО 1ния команд, второй выход которогосоединен с выходом третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с первым входом пятогоэлемента И, с выходом первого формирователя импульсов и является третьим выходом блока формирования ко-.манд, четвертый выход которого соединен с выходом шестого элемента И,первый вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, третий выход дешифратора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен свторым входом пятого элемента И, третий вход которого является первымвходом блока формирования. команд,пятый выход которого соединен с выходом второго элемента И, четвертыйвыход дешифратора соединен с вторыми входами третьего, шестого элементов И и второго элемента ИЛИ, выходпервого элемента И является шестымвыходом блока формирования команд,3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор импульсов, счетчик, регистр, схему сравнения, триггер и элемент задержки, причем выход генератора импульсов является первым выходом блока управления и соединен со счетным входом счетчика, выходы которого являются выходами второй группы блока управления и соединены с входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой соединены с выходами регистра, входы которого являются входами задания кода блока управления, вход разрешения записи кода которого соединен с К-выходом триггера,. инверсный выход которого является третьим выходом блока управления и соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом записи регистра, выход схемы сравнения соединен с 5 -входом триггера.131801 иг Фиг Ю 7 Е ВУ Я 7 У ставитель И.Попович орректор М. Демчик одписно го комитета СС и и открытии Раушская наб., д.4/5 род, ул. Проектная, 4 изводственно-полигра едприятие, г ско Со О. Березикоедактор Е, Копча Техред 1891/44 Тираж 67 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж