Устройство для реализации логических функций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5606 Р й;, цЦЯ."1,11.11111". - й:,"%";Ы 1 ИБ зГ:йС " Ег 1 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ения СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Кишиневский политехнический институт им. С.Лазо(56) Авторское свидетельство СССР Р 1532912, кл, С 06 Р 7/00, 1988,ИМФормационные системы, Табличная обработка инФормации./Под ред. Е.П.Балашова и В.Б.Смолова. - Л.: Энергоатомиздат, 1985, с. 98.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦФ(57) Изобретение относится к а тике и вычислительной технике и назначено для реализации щ-значных логических Функций от и двоичных переменных в системах логического управления и распознавания образцов. Цель изобретения - повышение производительности устройства путем обеспечения обработки последовательно поступаЮщих аргументов параллельно с их приемом. Устройство содержит дешиФратор 1, две группы триггеров 2 и 3, два мультиплексора 4 и 5, два регистра 6 и 7, блок 8 памяти констант, блок 9 управления. В устройстве обработка аргументов производится по мере их поступления и начинается, а при определенных условиях заканчивается до поступления всех значений аргументов. 3 ил Й 1 табл.16 г 9247 350 у,(2,) ю у(6,)х (1, 1) 4х (4, 3)х (3,2) х (7,5) ,фМ . 0 У (8,) ь ,)х(5,4)Уб (9) Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и предназначено для реализации ш-значных логических Аункций от и двоичных переменныхгв системах логического управленияи распознавания образцов,Цель изобретения - увеличениепроизводительности устройства засчет обеспечения обработки последовательно поступающих аргументов параллельно с их приемом,На фиг, 1 представлена. структурная схема устройства для реализациилогических Аункций; на Аиг. 2 - схема блока управления; на Аиг. 3 - временная диаграмма работы устройства.Устройство (Аиг, 1) содержит дешифратор 1, две группы триггеров 2 и 3,два мультиплексора 4 и 5, два регистра 6 и 7, блок Я памяти констант,блок 9 управления, вход 10 признакаготовнос ги аргумента, вход 11 номерааргумента, вход 12 значения аргумента, вход 13 начальной установки,25тактовый вход 14, вход 15 запуска,выход 16 признака блокировки готовности аргумента, выход 17 признакаокончания обработки, группу инАормационных выходов 18 и выход 19 инверсного значения младшего разряда регистра 6.Блок 9 управления (Аиг.2) содержиттриггер 20, элемент ИЛИ-НЕ 21, дваэлемента ИЗП 1 22 и 23, три элемента И 24-26, три элемента И-НЕ 27-29, шесть элементов НЕ 30-35 и счетчик 36.В блоке 8 памяти констант хранения значения реализуемой логической Аункции представлены в табличной Аорме.Блок 8 служит для задания в табличной форме реализуемой логической Аункции. Каждая используемая строка, блока 8 соответствует вершине некоторого двоичного дерева, задающего логическую функцию. Старший (1+ш +ш,) разряд строки указывает тип вершины: если он содержит логическую единицу, то это означает, что вершина конечная, при этом разряды ш +тп, строки содержат код значения Аункции, если старший разряд. строки содержит лог,"0", то вершина является неконечной, при этом младшие ш разрядов строки содержат номер (двоичный код) соответствующего ей аргумента, а остальные - двоичный код индекса 1, определяющего положе-. ние вершины в двоичном дереве. Например, пусть логическая Аункция задана системой секвенций видаха - ч Уу (000000)хнах)хэ - Уу (101010)х х,х,х, - у , у =(010101)х ххх-а у , у-(110011)хх,х в .- у, у =(001100)х х х - " у у 6 (1 11 1 1 1)Ее можно представить в виде двоичного дереваЧисла в скобках означают соответст-. венно номер и индекс вершины, причем для, конечных вершин индекс 1 не указывается.В таблице адресов приведено содержимое ячеек блока 8 памяти констант.Первая строка содержит признак не- конечной вершины (Е=О) с индексом 1=1, соответствующего аргументу с номером (010) , т,е. аргументу х , вторая строка содержит признак конечной вершины (Е=1), в которой представлено значение Аункции 000000.Устройство работает следующим образом.По сигналу единичного уровня, по," ступающего с входа 13 начальной установки, производится обнулениесчетчика 36 и триггера 20, что приводит к запре.у прохождения тактовыхимпульсов, через элемент И 25, на выходах элементов НЕ 30 и 31 д)ормируются уровни лог,"1", разрешающие прохождение сигналов через элементИ-НЕ 28, По сигналу единичного уровня,поступающего на вход 15 запуска навыходе элемента НЕ 34 Аормируетсясигнал нулевого уровня, поступа ощийна вход установки в единицу триггера20, а также на входы установки в польтриггеров группы 2 и 3 и регистра б.На выходе 19 инверсного значениямладшего разряда регистра 6 устано"вится уровень лог."1", этим обеспе 161924чивается выбор первой строки (с адревом 0001) блока 8 памяти констант, полученная информация передается на информационные входы регистра 7. На выходе триггера 20 сформирован сигнал лог "1", разрешающий прохождение тактовых импульсов через элемент И 25 на первый счетный вход счетчика 36, а также на вторые входы элементов И-НЕ 27 - 29 и элемента И 26 .На выходе элемента НЕ 32 Формируется сигнал лог. "1", поступающий на тактовый вход регистра 7, чем обеспечивается запись информации в этот регистр. Информация с выходов разрядов, кроме старшего регистра, поступает на группу информационных выходов 18, информация с первых (младших) ш разрядов выходов регистра 7 поступает 20 на управляющие (адресные) входы мультиплексоров 4 и 5, информация остальных ш разрядов. регистра 7 поступает на информационные входы, кроме младшего регистра 6. Значение старшего 25 разряда регистра 7 поступает на вход признака конечной вершины блока 9 управления. По перепаду импульса, поступающего на первый счетный вход (С) счетчика 36, на первом выходе счетчика устанавливается уровень лог,"1", на втором выходе счетчика сохранится уровейь лог. "0", на выходе. элемента НЕ 30 устанавливается уровень лог."О", на выходе элемента НЕ 31 сохраняется уровень лог. "1"., этим обеспечивает 35 ся разрешение прохождения сигналов через элементы И-НЕ 27, 29 и запрет прохождения сигналов через элемент И-НЕ 28 и элемент И 26.Следующий (второй) тактовый им" пульс, прошедший через элемент 25, поступает на первый счетный вход , счетчика 36, на вторые входы элементов И-НЕ 27 - 29 на второй вход элеУ45 мента И 26. На первый вход элемента И-НЕ 28 с выхода элемента НЕ 30 по 1 ступает сигнал нулевого уровня, запрещающий прохождение тактового импульса через элемент И-НЕ 28, На первый вход элемента И 26 с второго выхода счетчика 36 поступает сигнал нулевого уровня, запрещающий прохождение тактового импульса через элемент И 26. На первые входы элементов И-НЕ 27 и 29 с первого выхода счетчика 36 поступает сигнал единичного уровня. На третий вход. элемента И-НЕ 27 поступает значение старшего разряда регист 7 . Ора 7. Если значение старшего разрядарегистра 7.равно лог. "1", то информация на выходах, кроме старшего регистра 7, представляет искомое значение функции. В этом случае на третийвход элемента И-НЕ 27 поступает сиг-.нал лог."1", тактовый импульс, поступивший на второй вход элементаИ-НЕ 27 с выхода элемента И 25, проходит через элемент И-НЕ 27, черезэлемент НЕ 35 и Формируется сигналединичного уровня на выходе 17 признака окончания обработки 17, "сообщая"внешнему устройству об окончании обработки,Кроме того, сигнал единичного уровня с выхода элемента И 35 проходит через элементы ИЛИ 22 и 23 и сбрасывает счетчик 36, а также через элемент ИЛИ-НЕ 21 обнуляет триггер 20, запрещая тем самым дальнейшее прохождение через элемент И 25 тактовых импульсов. На этом цикл обработки (определения значения Функции для данного набора значений аргументов) заканчивается. Если же значение старшего . разряда регистра 7 равно лог. "0", то прохождение тактового импульса через элемент И-НЕ 27 блокируется, сброса счетчика 36, триггера 20, а также выработки признака окончания обработки не происходит. Если при этом на входе 10 признака готовности аргумента установлен уровень лог. "1", то на входе 12 значения аргумента устанавливается значение очередного аргумента, подлежащего обработке, номер (двоичный код) которого представлен информацией на входе номера аргумента 11.В этом случае на третий вход элемента . И-НЕ 29 поступает сигнал лог. "1", Тактовый импульс через элемент И-НЕ 29 поступает на вход элемента НЕ 33 и на управляющий вход дешифратора 1. На -м выходе дешифратора 1 Формируется сигнал. единичного уровня, поступающий на тактовый вход х-х триггеров. группы триггеров 2 и 3.Информация с входа 12 значения аргумента поступает на объединенные информационные входы триггеров 2. Информация с входа 10 признака готовности аргумента поступает на объединенные информационные входы триггера 3. На выходе элемента НЕ 33 блока 9 управления Формируется сигнал лог.который поступает на выход 16 призна 1619 4 7ка блокировки готовности аргумента, Если же на входе 10 признака готовности аргумента установлен уровень лог, "О" то прохождение тактового им у5 пульса через элемент И-НЕ 29 блокируется, запись информации в группы триггеров 2 и 3 не происходит. Сигнал признака блокировки готовности аргумента не вырабатывается.1 ОКроме того, по перепаду импульса, поступающего на первыйсчетный вход С счетчика 36, на первом выходе счетчика 36 формируется сигнал лог."0", на втором выходе счетчика Зб устанав ливается сигнал лог. "1", этим обеспечиваются разрешение прохождения сигналов через элемент И 26 и запрет прохождения сигналов через элементы И-НЕ 2 - 29.20Третий тактовый импульс через элемент И 25 поступает на первый счетный вход (С 1) счетчика 36, на вторые входы элементов И-НЕ 27 - 29, на второй вход элемента И 26. Прохождение так тавого импульса через элементы И-НЕ 27 - 29 запрещено, Тактовый импульс проходит через элемент И 26 (на первый вход которого подан сигнал лог."1" с второго выхода счетчика 36). Сигнал 30 единичного уровня. поступает на первый вход элемента И 24 и через элемент ИЛИ 23 поступает на входы обнуления Ф и й) счетчика Зб. На второй вход элемента И 24 поступает сигнал с выхода мультиплексора 5, уровень которого определяется содержимым ь-го триггера группы триггеров 3 (номер х определяется двоичным кодом, посту- лающим на управляющие входы мульти плексора 5), Если содержимое х-го триггера группы триггеров 3 равно лог."О", то это означает, что значесипе .-го аргумента еще не поступало на вход 12 значения аргумента. В этом 45 случае на втором входе элемента И 24 присутствует уровень лог."О", запрещающий прахожпение тактового импульса через элемент И 24. Если же на втором входе элемента И 24 присутствует сигнал лог."1" (т,е. значение ь-го аргумента уже поступило), то тактовый им" пульс пройдет через элемент И 24 и в виде импульса единичного уровня поступает на тактовый вход регистра б. На первый (мпадший) информационный55 вход регистра 6 информация поступает с выхода мультиплексора 4. Уровень сигнала на выходе мультиплексора 4 определяется содержимым -го триггера группы триггеров 2 (т.е. значением х-го аргумента). На остальные информационные входы регистра 6 поступает информация со старших ш разрядов группы выходов регистра 7, которая представляет двоичный код индекса 1. По приходу тактового импульса эга информация записывается в регистр 6 и далее поступает на адресные входыВ блока 8 памяти констант. Тем самым производится адресация следующей (х -й) строки блока 8 памяти констант, адрескоторой определяется в соответствии с выражением=2 1,+С где 1; - индекс текущей строки (вершины дерева); С, - значение аргумента, соответствующего х-й строке (вершине дерева).Кроме того, сигнал единичного уровня поступает на входы обнуления (В и Е,) счетчика 36. На первом и втором выходах счетчика 36 устанавливаются уровни лог. "0", на выходах элементов НЕ 30, 31 - уровни лог. "1"Тем самым будет вновь разрешено прохождение очередного тактового импульса через элемент И-НЕ 28 и блокируется прохождение тактового импульса через элементы И-НЕ 27,29 и И,26. Очередной тактовый импульс будет первым относительно вновь выбранной строки блока 8 памяти констант, Работа устройства завершается после прихода второго тактового импульса на С-м цикле, если старший (1+в +а) разряд выбранной строки блока 8 памяти констант будет равен лог."1" (т.е. если будет достигнута конечная вершина двоичного дерева, содержащая значение Функции).Таким образом, в предлагаемом устройстве обработка значений аргументов производится по мере их поступления и начинается (а иногда и заканчивается) до поступления всех значений аргументов.Формула,.и з обретенияУстройство для реализации логических функций, содержащее блок управления, мультиплексор, два регистра, блок памяти констант, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра, выходы разрядов которого, кроме старшего, являются ин- формационными выходами устройства,161924 7 10 Адрес ячейки Содержимое блока памяти констант Признак конеч- Индекс (1) Номер аргуной вершины мента 1+ш+ш 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 001 000 010 011 100 101 101 010 110 001 111,0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 010 000 001 011 011 010 100 101 011 100 111 выход старшего разряда первого регистра соединен с входом признака окончания текущей итерации блока управления, вход запуска которого соединенс первым управляющим входом устройства, выход признака окончания обработки которого соединен с выходом признака окончания обработки блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 10что, с целью увеличения производительности путем обеспечения обработкипоследовательно поступающих аргументовпараллельно с их приемом, оно содержитвторой мультиплексор, две группы 15триггеров и дешифратор, причем адресные входы дешифратора соединены с входом номера аргумента устройства, входпризнака готовности аргумента которого соединен с информационными входамитриггеров первой группы и входом признака готовности аргумента блока управления, вход признака номера аргумента которого соединен с выходомпервого мультиплексора, инФормационные входы которого соединены с входами триггеров первой гвгппы, тактовыйвход х-го триггера 0=1,2 , и - количество аргументов) первой группы соединен с тактовым входом д-го триггера ЗОвторой группы и с -м выходом дешифратора, .управляющий вход которого соединен с выходом признака готовностиаргумента блока управления, первый выход разрешения записи которого соединен с тактовым входом первого регист-ра, выходы младших разрядов которогосоединены с управляющими входами первого и второго мультиплексоров, инФормационные входы последнего иэ которых соединены с выходами триггероввторой группы, информационные входыкоторых соединены с входом значенияаргумента устройства, выход второгомультиплексора соединен с мпадшим инФормационным входом второго регистра,остальные информационные входы которого соединены с выходами разрядовзначения индекса первого регистра,выход сброса блока управления соединен с входами установки в "0" триггеров первой и второй групп и входомобнуления второго регистра, инверсныйвыход младшего разряда которого соединен с младшим адресным входом блокапамяти констант, остальные адресныевходы которого соединены с прямымивыходами старших разрядов второго регистра, тактовый вход которого соединен с вторым выходом разрешения записи блока управления, тактовый входкоторого соединен с тактовым входомустройства, второй управляющий входкоторого соединен с входом начальнойустановки блока управления, выход признака блокировки результата которогосоединен с выходом признака блокировки результата устройства.Вых Составитель Б.СорокинРедактор А.Мотыль Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Вески НТ СССР 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент , г, Уж ул. Гагарина, 10 Заказ 47ВНИИПИ Госуда Рх Ю Ьм 34 дыха ВаЯФ Тираж / твенного комитет 13035, Москва, Подписноепо изобретениям и открытиям п