Ячейка однородной структуры

" гу ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 9 33ый заочный полиута В.С. Князьк ЯРае и СР 3. детельство6 Р 7/00,ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ 4(57) Изо тике и в назначен однородн произвол букв и д выдачи и я к авто бретение относитчислительной тео для построения(х структур дляьных нормальныхля упорядоченногнформации при ма нике и предплоскостных ычисления формул от Ь хранения совой па ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свВ 1092492, кл. С раллельной обработке данных и является усовершенствованием изобретения по авт.св. В 1092492. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности хранения и выдачи информации. Ячейка содержит два информационных входа 1, 2, два настроечных входа 3, 4, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, элементы ЗАПРЕТ 7, 12, мультиплексоры 8., 9., два информационных выхода 10, 11, триггер 13, элемент ИЛИ-НЕ 14. Ячейка однородной структуры кроме построения на ее основе однородных структур для реализации формул из Ь букв может быть испольс зована в качестве запоминающей мат- Щ рицы-накопителя для хранения и выдачи информации для процессоров с пере- Цф страиваемой структурой решающего поля. 6 ил,(3) г, г а,состояние прямого выходатриггера 13соответственно состоянияпервого 4 и второго 3 настроечных входов ячейки,где о 113Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и пред.назначено для построения плоскостныходнородных структур для вычисленияпроизвольных нормальных формул от ибукв, заданных в базисе И, ИЛИ, НЕ,при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации, и для упорядоченного храненияи выдачи информации при массовой параллельной обработке данных, и является усовершенствованием устройства по авт,св1092492,Целью изобретения является расширение функциональных воэможностейза счет обеспечения возможности хранения и выдачи информации.На фиг. 1 приведена схема ячейкиоднородной структуры; на фиг, 2организация однороднй структурына фиг. 3 - 6 соответственно графические интерпретации процессов записи информации в последовательном,параллельном и с маскированием режимах и считывания информации в поразрядном, п-разрядном и с маскированиемрежимах работы ячеек в однороднойструктуре,Ячейка однородной структуры(фиг1) содержит два информационных1 и 2 и два настроечных 3 и 4 входа,элемент И 5, элемент ИЛИ 6, элемент7 ЗАПРЕТ, мультиплексоры 8 и 9, информационные выходы 10 и 11, элемент12 ЗАПРЕТ, триггер 13, элемент ИЛИНЕ 14,Ячейка однородной структуры взависимости от значений управляющих .сигналов, поступающих на настроечныевходы 3 и 4 ячейки, выполняет функции коммутации информационных каналов, записи, хранения, и выдачи информации, логической обработки данных, поступающих из 1 и 2 входовячейки. Ячейка выполняет вычислениеследующих функций:1, = г,г а,ч гг,а,ач г,г,(а,(1) (2) (3) Г = а,а,; Чс= а,В этом случае в ячейке выполняется коммутация первого информационно го входа 1 со вторым информационнымвыходом 10, второго информационного входа 2 с первым информационным выходом 11 запись состояния первого информационного входа 1 в триггер 13.2. При подаче на настроечные входы4 и 3 ячейки сигналов г, =0 и г =1 функции (1)-(3) соответственно принимают вид:= а,Ч, Г = а,; Ч = 9 В этом случае в ячейке выполняется коммутация первого информационного входа 1 с первым информационным выходом 11, формирование на втором информационном выходе 10 результата операции логического умножения состояний триггера 13 и информационного входа 2, сохранение состояния триггера 13.При подаче на настроечные входы 4 и 3 ячейки сигналов г,=1, г =0 Функции (1)-(3) соответственно принимают вид;= а,а,:,г 50 1 е С 1+ В этом случае в ячейке выполняется Формирование на первом информационном выходе 11 сигнала логического "О", формирование на втором информационном выходе 10 результата логического умножения состояний первого 1 и второго 2 информационных входов, сохранение Ьостояния триггера 13,359752а а - соответ твенно состоянияпервого 1 и второго 2 инФормационных входов ячейки,ЭЕ Г - соответственно состоянияпервого 11 и второго 10информационных выходовячейки,При подаче на настроечные входы4 и 3 ячейки сигналов г, =г= 0Функции (1)-(3) соответственно принимают вид:При подаче на настроечные входы4 и 3 ячейки сигналов г, = 1 и г 1 функции (1) в (3) соответственнопринимают вид:(1" ) (2 )Е, =0;С 1 =ц (3 ")В этом случае н ячейке выполняется формирование на первом информационном выходе 11 сигнала логического0", формирование на втором информационном выходе 10 результата логического сложения состояний первого 1 ивторого 2 информационных входов, сохранение состояния триггера 13,Рассмотренные свойства ячейки однородной структуры обеспечивают выполненйе в однородной структуре, организованной путем соединения выходов 11 и 10 предлагаемых ячеек соответственно с вторым входом 2 соседней ячейки по вертикали и первым 25входом 1 соседней ячейки по горизонтали (фиг. 2), следующих режимовзаписи и считывания информации.Устройство работает следующимобразом, 30.В последовательном режиме записиинформации задача, которую решаетустройство, заключается в записии-разрядного двоичного вектора, поступающего на первые входы 1 ячееккрайнего левого столбца однороднойструктуры в триггеры 13 ячеек некоторого 1-го столбца ячеек однородной структуры. Для выполнения этойзадачи на первые входы 1 ячеек крайнего левого столбца поразрядно подается и-разрядный двоичный вектор,а на вторые информационные входы 2всех ячеек последней строки однородной структуры подается сигнал логического "0". Одновременно на настроечные входы 4 и 3 всех ячеек -гостолбца подаются управляющие сигналы г,=г =О, а на настроечные входы4 и 3 остальных ячеек однороднойструктуры соответственно сигналы управления г=1 и гг=1При этом ячейки -го столбца реализуют функции (1 -3 ); сигнал логического "0, поступающий на настроечный вход 4 и сигнал логического"0", поступающий на вход настройки3, одновременно поступают на первыйи второй входы элемента ИЛИ-НЕ 14,первый и второй настроечные входы мультиплексора 9, третий прямой и четвертый инверсный входы элемента ЗАПРЕТ, также сигнал логического "0" с входа настройки 3 поступает на вход настройки мультиплексора 6, сигнал логического "0" с входа настрой - ки 4 поступает на инверсный вход элемента 7 ЗАПРЕТ; при этом на выходе элемента 12 ЗАПРЕТ формируется логический "0", на выходе мульти - плексора 8 формируется состояние его второго входа, который подключен к информационному входу 2 ячейки, и соответственно на выходе элемента 7 ЗАПРЕТ формируется состояние выхода мультиплексора 8, чем обеспечивается коммутация информационного входа 2 ячейки с первым информационным выходом 11 ячейки. Далее на выходе мультиплексора 9 формируется состояние его первого входа, который подключен к первому информационному входу 1 ячейки, тем самым .выполняется коммутация первого информационного входа 1 ячейки с вторым информационным выходом 10 ячейки, одновременно с этим на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 формируется сигнал логической "1", который поступает на вход управления записью триггера 13, обеспечивая запись в него состояния информационного входа этого триггера, который подключен к первому информационному входу 1 ячейки. Остальные ячейки однородной структуры реализуют функции (1 " ) -(3): сигнал логической "1", по- ступающий на инверсный вход элемента 7 ЗАПРЕТ, обеспечивает формирование на выходе этого элемента сигнала логического "0", независимо от состояния его второго входа, тем самым достигается одновременная подача на вторые информационные входы 2 ячеек однородной структуры сигнала логического "0" (на элементы последней строки структуры на входы.1 подается нулевой двоичный вектор), на выходе элемента 14 формируется логический "0", обеспечивая запрет записи информации в триггер 13 по информационному входу; логическая "1" поступает на инверсный вход элемента 12 ЗАПРЕТ с входа настройки 4 ячейки и обеспечивает формирование на его выходе сигнала логического "0" независимоОт состояния других есходО 33 этОс) з 5 л.МЕНта, На ПЕРВЫЙ И ВтОРОй НДСтРОсссные входы муль 3 ипз 3 еклорд 9 33 осту 33 с 3 -ют сигналы логичес кой "1 л с 3 ивходов настройки ячейки, при этоммультиплЕксор 9 Обеспечивает подксзючение третьего входа к второму информационному выходу 10 ячейки, третийвход мультиплексора 9 является выходом элемента ИЛИ 6, на вход которого подключены соответственно первый 1 и второй 2 инФормационныевходы ячейки, так как на входе 2логический "О", то с.оответственнона выходе элемента 6 формируетсясостояние, тождественное состояниюинформационного входа 1 ячейки,10 задаче.В режиме параллельной записи инФормации задача, которую решает устройство, заключается в одновременной записи. информации п-разрядного двоичного векторного в несколько столбцов однородной структуры. Данный режим выполняется полностью аналогично предь 3 дущему, с той лишь разницей, что сигналы настройки гс=.:г 2=0 в этом случае подаются одновременно на ячейки требуемых стопбцов однородной структуры, Графическая интерпретация коммутации информационных каналов приведена на Фиг, 4, где штриховой линией показаны ячейки, в которые выполняется запись соответствующих,с 5 50 55 На фиг. 3 приведена графическая интерпретация коммутации информационных каналов в однородной структуре, организовднной из предлагаемых ячеек, которые работают в описанных режимах. При такой организации работы ячеек однородной структуры и-разрядный двоичный вектор, поступающип на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца структуры, без изменения передается на первые информационные входы 1 ячеек 3.-го столбца, в который требуется выполнить его запись и хранение, В ячейках з.-го столбца выполняется режим записи информации с информационных35 входов 1 в соответс.вующие триггеры 13 и одновременная передача информации, поступившей на первый 1 и второй 2 информационные входы ячейки, соответственно на второй 10 и первый 11 информационные выходы без изменений. Это соответствует поставленной рс 353 р 53/О 3 3553 сс 3 с с5 сс.К тсср;3, 35 ОЛ ту 33 ЮЩЕГО НС 3 55 ерссЫЛ 1 3355 с 1 ссэр 3123353 С 153535 Л Бходь 5 не(3 к крайнеО во 301 О столГ)3 га структуры.В режиме записи информации с маскированием задача, которую решает устройство, здключдется в записи в триггеры 13 ячеек з.-го столбца однородной структуры только тех из разрядов п-разряд 55 ого двоичного вектора, которым соответствуют единицы в соответствующих разрядах управляющего вектсра-маски, подаваемого на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца ячеек однородной структуры, Для выполнения этой задачи в ячейки крайнего левого столбца однородной структуры предварительно записывается в режиме последовательной записи п-разрядный информационный двоичный вектор. Во втором такте работы на первые информациойные входы 1 крайнихлевых ячеек однородной структуры подается управляющий вектор-маска, содержащий единицы в тех разрядах, вес которых на единицу больше веса соответствующих разрядов информационного двоичного вектора 3,хранится в ячейках крайнего левого столбца однородной структуры), который требуется записать в ячейки 3.-го столбца. Одновременно на вторые информа-. ционные входы 2 ячеек последней строки однородной структуры подаются сигналы логического "О", кроме второго информационного входа 2 последней ячейки крайнего левого столбца, на которую подается старший разряд управляющего вектора-маски. Одновременно на построечные входы 4 и 3 ячеек крайнего левого столбца подаются соответственно сигналы настройки г,=О, г =1, на ячейки 1-го столбца, в который требуется записать информационный двоичный вектор, подаются сигналы настройки г,=г =О, на остальные ячейки однородной структуры подаются сигналы настройки гс=г 2=1. При этом работа ячеек, на которые поданы сигналы настройки г =г =О и г =г =1 происходит анало 2 ггично описанной для режима последовательной записи информации, чем обеспечивается запись п-разрядного двоичного вектора, сформированного на вторых информационных выходах 2 ячеек крайнего левого столбца одно 13 1.97.5родной структуры, в -и столбец однородной структуры.Ячейки крайнего левого столбца однбродной структуры работают следующим образом.С настроечных входов ячейки 4 и 3 поступают в ячейку сигналы логического "0" и логической "1". При этом сигналом "1" мультиплексор 8 настраивается на коммутацию первого входа, который подключен к первому информационному входу 1 ячейки, с выходом 11, который подключен к прямому входу элемента 7 ЗАПРЕТ, на инверсный вход которого поступает с входа ячейки 4 логический "0", обеспечивая формирование на выходе элемента 7 состояния прямого входа элемента 7, т.е. состояния первого информацион 1 н ного входа 1 ячейки. Сигналами 0 и "1", поступающими соответственно с настроечных входов ячейки 4 и 3, мультиплексор 9 настраивается на подключение к собственному выходу четвертого информационного входа, за счет чего на его выходе формируется сигнал логического "0", так как четвертый вход мультиплексора 9 подключен к нулевой шине ячейки, Одновременно сигналы "0" и "1" с входов 4 и 3 ячейки поступают соответственно на инверсный и третий прямой входы элемента 12 ЗАПРЕТ, на первый и второй входы которого соответственно подаются сигналы с выхода триггера 13 и второго информационного входа 2 ячейки. Тем самым достигается формирование на выходе элемента 12 ЗАПРЕТ состояния, соответствующего результату операции логического умножения состояний второго информационного входа 2 ячейки и прямого выхода триггера 13 ячейки.Таким образом, на втором выходе 10 ячейки будет сформировано значение состояния триггера 13 только в том случае, если на второй информационный вход этой ячейки подается сигнал "1", в противном случае будет сформирован 0". Из сказанного следует, что ячейки крайнего левого столбца однородной структуры выполняют функции (1 )-(3) и обеспечивают формирование на вторых информационных выходах 2 значения тех разрядов двоичного вектора, записанного в триггерах 13, которым соответствуют "1" в разрядах управляющего век 55 В режиме и-разрядного считывания информации задача, которую решает устройство, заключается в считывании п-разрядного двоичного вектора, записанного в 1-ом столбце однородной тора-мас ки, вес которых на сдцншцубольше, при этом вектор-маска подается на первые информационные входы51 ячеек крайнего левого столбца.Очевидно, что совместная работа всехэлементов однородной структуры вэтом случае обеспечивает выполнениезадачи, реашемой устройством в описываемом режиме. Графическая интерпретация данного режима приведенана фиг. 5, где показана коммутацияинформационных каналов в зависимостиот поданных сигналов настройки;15 штриховкой показаны ячейки, в которые записываются. соответствующиеразряды информационного вектора.В режиме поразрядного считываниязадача, которую решает устройство,заключается в формировании на второминформационном выходе 2 1-й ячейкикрайнего правого столбца однороднойструктуры состояния триггера 13,1-й ячейки. Для выполнения этой эа 25 дачи на первый информационный вход(+1)-й ячейки крайнего левого столбца однородной структуры подаетсялогическая "1", на настроечные входы 4 и 3 -го столбца ячеек подаются соответственно сигналы г, =О,г =1, чем достигается настройка ячеек 1-го столбца на выполнение функции (1 " )-(3 " ) (функционированиеячеек для этого случая описано впредыдущем режиме), Остальные ячейкиоднородной структуры настраиваютсясигналами г,=О, г=О, чем достигается их настройка на выполнение функции (1 )-(3). В результате на вто 40 ром информационном выходе 10-й ячей-,ки формируется значение состояниятриггера 13. Состояние второго информационного выхода 10 1,1-й ячейки поступает на первый информацион 45 ный ВХОД 1 сосеДней Ячейки, ОДнОРОДной,структуры, подключается к ее выходу10 и т.д. Таким образом, на второминформационном выходе 10 3-й ячейкиправого крайнего столбца однородной50 стРуктуРы фоРмиРуется значение триггера 13 д,1-й ячейки однородной структуры, что и требуется для решенияпоставленной задачи, 9 13359 структуры, Для решения этой задачи на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца однородной структуры подаются "1", на вто 5 рои информационный вход последней ячейки 1-го столбца - сигнал "1", сигналы настройки на входы 4 и 3 всех ячеек однородной структуры подаются аналогичные сигналам настройки для режима поразрядного считывания. В результате на вторых информационных выходах 2 ячеек крайнего правого столбца однородной структуры будут сформированы значения разрядов информационного вектора, соответствующие значениям состояний триггеров 13 ячеек -столбца, чем достигается решение поставленной задачи (фиг. 6).20В режиме "Считывание с маскирова- нием" задача, которую решает устройство, заключается в считывании иэ некоторого -го столбца однородной структуры групп разрядов записанного 2 б в нем двоичного вектора, определяемого вектором-маской, в котором требуемые для считывания разряды заданы единицами в разрядах с весом, на единицу большим. Работа устройства Зо полностью аналогична работе устройства в режиме п-разрядного считывания с той лишь разницей, что в данном случае на первые информационные входы 1 ячеек крайнего левого столбца структуры подается управляющий двоичный вектор-маска, а на второй информационный вход 2 последней ячейки д-го столбца подается старший разряд вектора-маски. Следует учитывать, что для считывания п-разрядного двоичного вектора из -го уг 1 Остолбца в данном режиме вектор-маска должен быть (д+1) разряда.Таким образом, ячейка однородной структуры, кроме построения на ее основе однородных структур для Реализации нормальных формул иэ п букв, может быть использована в качестве запоминающей матрицы-накопителя для хранения и выдачи информации для процессоров с перестраиваемой структурой решающего поля.Кроме того, предлагаемая ячейка однородной структуры позволяет строить на единой логической и технологической основе решающие поля для различных специализированных и универсальных процессоров.формула изобретенияЯчейка однородной структуры по авт.св. У 1092492, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения воэможности хранения и выдачи информации, ячейка содержит элемент ИЛИ-НЕ, триггер и дополнительный элемент ЗАПРЕТ, причем первый и второй настроечные входы ячейки соединены с первым инверсным и вторым входами дополнительного элемента ЗАПРЕТ и первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом разрешения записи триггера, информационный вход которого соединен с первым информационным входом ячейки, второй информационный вход которой соединен с третьим входом дополнительного элемента ЗАПРЕТ, четвертый вход которого соединен с выходом триггера, выход дополнительного элемента ЗАПРЕТ соединен с вторым выходом ячейки.1335975ко аз 4048/43 Подписноета СССР ие, г. Ужгород, ул. Проектная,олиграфическо Производствен и Редактор Н,Егоров Составитель О.БеТехред М.Ходаннч Тираж 672 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рау