Автоматический синтезатор релейных схем

Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительно авт. сви 22) Заявлено 27.0378 (2 )2605715/18 аявки М исоединен Госуд арствеииый к СССР делам изобре и открытий(23) Приоритет по нии убликован 03.80. Бюллетень 9 11 ания описания 2503 та опубк(72) Авторы изобрЕтЕни Л. И, Токмакова, В В. Ши окмако Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В, В. Куйбышева4) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗАТОР РЕЛЕЙНЫХ СХЕМ ниалокчлене позвосхемы15 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для.разработки дискретных устройств автоматики,Известно устройство для синтезамноготактных схем, содержащее блокввода нулевых строк, элементы И,регистр сдвига, регистр ввода мимизирующей функции, блок переборсочетаний, индикаторное табло, бсравнения, блок выделения общихнов единичных строк (1.Однако данное устройстволяет синтезировать релейные.последовательного типа.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется автоматический синтезатороднотактных релейных схем, содержащий блок ввода, выходы которого соединены со входами модели, а вход свыходом генератора конституентов,блок регистров, выход которого соединен со входом блока сигнализации,блок управления, блок составлениярасширенной таблицы состояний, блокраспределителей, блок задержки,блок сравнений, блок умножения и блок,оценки результата, выход которогосоединен со входами блока умножения и блока регистров, первая группа выходов блока распределителей соединена со входом блока регистров, вторая группа выходов блока распределителей соединена со входами блока составления расширенной таблицы состояний, другие входы которого соединены соответственно с выходами блока ввода. и модели, выход блока ввода соединен со входом блока задержки, выход которого соединен со входом блока сравнения, другие входы которого соединены соответственно,.с выходами генератора конституентов, модели и блока составления р сширенной таблицы состояний, выходы блока сравнения соединены со входами блока умножения, выходы которого соединены соответственно со входами блока оценки результата, блока сигнализации блока распределителей, блока ввода, блока регистров и генератора конституентов, выход которого соединен со входом блока умножения и блока оценки результата 2).Недостатками иэобретенгя являются его ограниченные возможности, заключающиеся в том, что с его помощью возможно построение лишь однотактных релейных схем, то есть схем беэ обратных связей и беэ элементов памяти,и большое количествс аппаратов задания исходных данных в блоке ввода.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения построения релейных схем последовательностного типа с обратными связями и элементами памяти.Поставленная цель достигается тем, что в автоматический синтезатор релейных схем, содержащий блок ввода, группа выходов которого соединена с О группой входов модели релейных схем и с первой группой входов блока составления расширенной таблицы состояний, первый вход блока ввода соединен с первым выходом генератора конститу ентов, блок регистров, группа выходов которого соединена с группой вхо- дов блока сигнализации, блоки управления, распределителей, задержки, сравнения, умножения и блок оценки щ результата, первый выход которого подключен к первому входу блока регистров, второй выход оценки результата соединен с первым входом блока распределителей и со вторым входом блока ввоДа, первая группа выходов блока распределителей соединена с группой входов блока регистров, вторая груп.па. выходов - подключена ко второй группе входов блока составления расширенной таблицы состояний, третья группа входов которого соединена с первой группой выходов модели релейных схем, первый и второй выходы блока ввода подключены соответственно к первому и второму входам блока задержки, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторым -выходом генератора конституентов и с 40 первым выходом блока составления расширенной таблицы состояний, второй выход блока задержки подключен к четвертому входу блока сравнения и к первому входу блока умножения, вто рая группа выходов модели релейных схем соединена с группой входов блока сравнения, первый и второй выхо- . ды которого подключены соответственно ко второму и третьему входам блока умножения, четвертый вход которого соединен с третьим выходом генератора конституентов, первый и второй выходы блока умножения соединены соответственно с первым и вторым вхо" дами блока оценки результата, третий 55 выход блока умножения соединен со входом блока сигнализации и вторыми входами блока регистров и блока распределителей, первый выход которого подключен к третьим входам блока вво- о да и блока регистров, четвертый выход блока умножения соединен со входом генератора конституентов, первый выход блока управления соединен с управляющим в-,одом блока ввода и пер вым управляющим входом блока распределителей, второй выход блока управления соединен с управляющим входом блока сигнализации и вторым управляющим входом блока распределителей, введен блок коммутации и регистрации, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно о вторымвыходом блока составления расширенной таблицы состояний, вторым выходом блока распределителей и с выходом блока регистров, первый, второй и третий выходы блока коммутации и регистрации подключены соответственно ко входу блока составления расширенной таблицы состояний, к третьемувходу блока распределителей и к четвертому входу блока регистров. Кроме того, в автоматическом синтезаторе блок коммутации и регистрации содержит узлы подключения триггеров,выбора элементов памяти и узел хранения, входы которого соединены соответственно с выходами узла выбора элементов памяти и с третьим входом блока, выход узла хранения подключен к третьему выходу блока, первый выход которого соединен с выходом узла подключения триггеров, входы которого соединены соответственно с первым входом блока и с выходами узла выбора элементов памяти, вход которого подключен ко второму входу блока, а блок ввода содержит распределители записи по строкам и считывания по строкам, узел запуска считывания, повторители, переключателизаписи переменных, записи строки, сти"рания строки, стирания памяти и запоминающее устройство, входы которого соединены соответственно с выходами распределителей записи по строкам и считывания по строкам и через переключатели записи переменных, стирания строки и стирания памяти с источником питания, вход распределителя записи по строкам через переключатель записи строки соединен с источником питания, вход распределителя считывания по строкам подключенк выходу узла запуска считывания, входы которого соединены соответственно с первым, вторым третьим и управляющим входами блока, первый выход запоминающего устройства соединенс первым выходом блока, второй выход - через повторитель соединен совторым выходом блока, группа выходов которого через повторители соединена с группой выходов запоминающего устройства.На фиг. 1 представлена схема автоматического синтезатора релейных схем; на фиг. 2 - схема блока коммутации и регистрации; на фиг, 3 - схема блока ввода.Автоматический синтезатор содержит блок 1 управления, блок 2 ввода, модель 3 релейных схем, генератор 4кокституентов, блок 5 регистров;блок 6 сигнализации; блок 7 составления расширеннойтаблипы состояний,блок 8 распределителей, блок 9 задержки блок 10 сравнения, блок 11умножения, блок 12 оценки результата,блок 13 коммутации и регистрации,узел 14 выбора элементов памяти,узел 15 подключения триггеров, узел16 хранения, распределитель 17 считывания по строкам, узел 18 запускасчитывания, повторители 19; запоминакщее устройство 20,распределитель21 записи по строкам; переключатель22 записи строки; переключатели. 23записи переменных, переключатель 24стирания строки, переключатель 25стирания памяти. При описании работы устройства используются следующие условные обозначения функциональных сигналов. 20А-запуск синтезатора (одиночный сигнал из блока управления при нажатии кнопки пуск);Б-сигнал, приводящий блоки в исходное состояние, при нажатии кноп ки сброс);В.-сигналы, управляющиеподачей входных переменных на подключаемыеэлементы;В -В 2- подача на входы выбираемых 30 элементов по одной переменной;В- В - подача на входы выбираемых элементов сочетаний из двух переменных;В - В - подача на входы выбираеЛО л 2мых элементов сочетаний из трех переменных;Г; - сигналы, управляющие подключением различных э .ементов синтезируемой структуры;Г - включение элемента и с 40 двумя входами;Г - включение элемента неравно 2значностьс двумя входами;Гз, Г - включение элементазапретс двумя входами; 45Г - включение элемента ИЛИ сздвумя и тремя входами.Г - Г - включение элемента заб, зпрет с тремя входами;Г - включение элемента И с 50 тремя входами;Д(Д,-Р) - сигнализация об инверсии сигйала соответственно на 1-3 входах подключаемого элемента синте-. зируемой структуры; 55В , Г 1, Д 1- сигналы, характеризующйе условия получения минимального значения функции предпочтения;В - комбинация входов;Г, - тип элемента;Д; - наличие инверсий на входах элементов;Е - сигнал окончания сравнения и о том, что новое число й;меньше ранее записанного в блоке 12 оценкирезультатов; 65 Ж - сигнал о том, что число В; =0закончен выбор последнего элемента)каскада;3; (Зл -3 ) - сигналы, формирующиеразличные сочетания входных переменных на триггерах;3 - сигнал последовательности значений кодирующей переменной элементапамяти;И, И - сигналы взаимодействияблока 13 с блоком 8 распределителей;К К 2- сигналы взаимодействияблока 18 с блоком 5 регистров (К,Кп, Кп)Л - сигнал окончания сравнения;-И - сигнал окончания переборавсех элементов расширенной таблицысостояний;Н - сигнал об установке в генераторе 4 конституентов нового конституента и запуска считывания входнойтаблицы в блоке ввода;0 - сигнал окончания умножения иначала сравнения;И - последовательность значенийкодирующей переменной с выхода-очередного проверяемого элемента расширенной таблицы состояний;р - конституенты, поступаккцие вблок 10 сравнений из генератора 4конституентов;С - синхронизирующий сигнал, длительностью равный времени считыванияисходной таблицы в блоке 2 ввода;С - задержанный синхронизирующийсигнал;Т - сигнал об окончании проверкивсех конституентов очередного элемента каскада;У - сигнал на запуск генератора 4конституентов;П, П - сигналы о совпадении выходной комбинации каскада с проверяемым конституентом соответственно приГ = 1 и Г = О,Х( в -значения входных переменных;У( - значения выходов элементов,подключаемых на модели;Р-значения функции, исходной таблицы состоянийВ; - значения функции предпочтенияна 1-ом шаге синтеза;- д - сигнал записи строки исходнойтаблицы состояний;с 1 - сигнал стирания строки при2ошибочном задании строки исходнойтаблицы;й - сигнал стираний всей исходнойЭтаблицы состояний;сигналы разрешающие запись-ой строки исходной таблицы состояний;Ь; - сигналы, разрешающие считывание 1-ой строки исходной таблицысостояний;в, и, - сигналы, разрешающиевключение элемента триггер с тремя входами;40 К, К , К- сигналы информирующие э выборе элемента триггер, с раз личными комбинациями входных переменных.Автоматический синтезатор работает следующим образом.В исходном положении модель 3 отключена от всех блоков. Выходы блока 2 ввода (фиг. 1) подключены с помощью шнуровых соединений к входам блока 7 составления расширенной таблицы состояний.Условия задачи (исходная таблица состояния) набирается оператором в блоке 2 ввода с помощью переключателя 22 записи строки (фиг. 2) и кнопок 23 записи входных переменных 15 Х. и входной переменной Р.При нажатии кнопки пуск (на фиг. 1 не показаны), находящейся э блоке 1 управления, на первом выходе блока 1 появляется сигнал А, который подключает первый проверяемый элемент из расширенной таблицы состояний в блок 7 и разрешает считывание исходной таблицы состояний, записанной в запоминающем устройстве 20 (фиг. 3) блока 2 ввода. В процессе считывания исходной таблицы, на выходе блока 7 составления расширенной таблицы состояний формируется сигнал П (последовательность значений первой кодирующей переменной), который с первого выхода поступает в блок 10 сравнения. В блоке 10 сигнал Н сравнивается с очередным конституентом, выставленным на первом каскаде генератора 4 и в случае совпаде- З 5 ния сигнала П с конституентом формируются сигналы Ц или Ц на первом и втором выходах блока 10 в зависимости от значений заданной функции Р в момент совпадения, Эти сигналы поступают в блок 11 умножения, где считаются и перемножаются числа импульсов этих сигналов.,Результат умножения запоминает блок 11 умножения. Затем генератор 4 конституентов по сигналу У поступающему с четвертого выхода блока 11 умножения устанавливает новый конституент и сигналом Н на первом выходе генератора и запускает распределитель считывания по строкам 17 (фиг. 3) блока 2 ввода (фиг. 1) и вновь считывается исходная таблица состояний, формируется сигнал П первой кодирующей переменной, который поступает в блок 10 сравненйя, и формируются сигналы ц и ц55 которые поступают в блок 11 и число импульсов перемноженных сигналов прибавляется к ранее записанному числу. Рассмотренный выше процесс повторяется до тех пор, пока не проверятся щ все необходимые для данного этапа конституенты (в данном случае 0 и 1) . После проверки всех конституентов для первой кодирующей переменной в бл ке 11 получается значение функции предпочтения К = К характеризующее степень приближений значений выходной функции первого проверяемого элемента к значениям заданной функции. Полученное значение предпочтения со второго выхода блока 11 записывается в блок 12 оценки результат после поступления разрешающего сигнала 0 с первого выхода блока 11 умножения, который формируется после окончания умножения и поступления с третьего выхода генератора 4 конституентов сигнала Т о проверке всех необходимых конституентов. С некоторой выдержкой времени К стирается в блоке умножения. После записи числа К на втором выходе блока 12 оченки результата формируется сигнал Л, по которому в блоке .8 распределителей устанавливается сигнал Ь, = В , а сигналы Г = Г,, ф Д ф Д остаются прежними (т.е, подключей первый элемент И (Г) и на его вход подана вторая входная переменная ( В) без инверсии (Д, ) . Этим же сигналом Л, поступающим на второй вход блока ввода, запускается распределитель 17 считывания по строкам (фиг. 3) . Формируемый при этом сигнал П в блоке 7 составления расширенной таблицы состояний, представляющий собой последовательность значений второй кодирующей переменной, подается в блок 10 сравнения, где сравнивается с первым конституен-. том, подаваемым генератором 4, вернувшийся в исходное состояние после первого этапа, Формируемые при этом сигналы Ц и Ц перемножаются в блокег11 умножейия и результат остается в блоке 11. Считывание исходной таблицы состояний и сравнение последовательностей сигнала П в блоке 10 происходит до тех пор, пока не проверятся все необходимые конституенты. Прй этом в блоке 11 получается новое число К; = К , которое после формирования сигнала 0 сравнивается с ранее записанным в блоке 12 оценки результата. В случае, если К ) К, то К записывается в блок 12 и по сигналу Е на первом выходе блока 12 соответствующие сигналы (В; = В , Г, =Ц, Д( = =Д,.) записываются в блок 5 регистров. После сравнения числа К сигнал Л устанавливает в блоке 8 новые значения сигналов В , Г Д и вновь заУпускает распределитель считывания в блоке 2 ввода. Указанный процесс продолжается до тех пор, покаблоке 8 распределителей не будут перебраны все возможные сочетания сигналов ВГДПосле проверки элемента И с тремя входами сигналов И (Ги тактовым) (фиг, 2) из блока 8 распределителей включается в работу блок 13 (фиг, 1), формирующий Улом 14 (фиг. 2) выбора элементов последовательно сигналыв, и, которые в узле 15 подключают три триггера с различными схемами включения (различными сочетаниями входных переменных на входах),Указанные сочетания входных переменных задаются путем подачи сигналов3, 3, 3 , которые в свою очередьформируются в блоке 7 составлениярасширенной таблицы (фиг, 1) сигналами В;, Д;, поступающими из блока 8.Сигнал Зс выхода узла 15 (фиг.2)поступает в блок 7 составления расширенной таблицы сбстояний (фиг. 1) . Врезультате сравнений формируются сигналы Ц, Ц , которые перемножаютсяв блоке 11. Число, получаемое в блоке 11 будет заведомо меньше, чем 15число записанное ранее в блоке 12оценки результата, так как триггеры,являясь элементами памяти исключают противоречивость заданной таблицы состояний. 20Данные о выбранной схеме подключения триггера запоминаются в узле16 (фиг. 2) блока 13 по сигналу Е изблока 12 оценки результата И по сигналу М, поступающему с первого выходаблока 8 ра"пределителей, разрешается сигнализация о выбранном элементе, подается один из сигналов К стретьего выхода блока 13, соответствующий наименьшему числу Н, , вблок 5 регистров.Кроме того, в блок 5 записываются сигналы, которые поступают с первой группы выходов блока 8 и характеризуют условия получения элемента,которому соответствует минимальноезначение функции предпочтения. Сигыал И разрешает работу блока 6 сигнализации, который сообщает оператору о выбранном элементе и вариантеего включения, а также подает в блок 402 ввода сигнал запрета на считывание исходной таблицы состояний,На входы выбранного элемента спомощью шнуровых соединений с группывыходов блока 2 подаются входные переменные Х), в соответствии с указанным в сигнализации вариантом включений, ВыхОд этогО элемента Ч; со второй группы выходов модели 3 с помощью шнуровых соединений подключается к блоку 10 сравнения, При этом вгенераторе 4 конституентов вводитсяв работе дополнительный второй каскадПри этом проверяются конституенты:00, 01, 10, 11.При нажатии кнопки пуск, в блоке 10 сравнения сигналы Ц и Ц формируются при сравнении койституентовиз генератора 4 и выходов двух элементов, один из которых подключен опе ратором на модели, а вторым являетсявсякий новый проверяемый в блоке 7составления расширенной таблицы состояний элемент с вариантом его включения. 65 В результате работы синтезатора к выбранному ранее элементу будет подобран второй элемент схемы, образующий с ним каскад с наименьшим значением функции предпочтения.Входы нового выбранного элемента подключаются оператором с помощью шнуровых соединений к группе выходов блока 2 ввода, Выход этого элемента шнуровым соединением подключается к входу блока 10 сравнения, а в генераторе 4 конституентов вводится в работу дополнительно третий каскад.Синтезатор в процессе работы подбирает третий элементкаскада к двум имеющимся и т.д.При получении с очередным элементом каскада значения Н; = 0 на третьем выходе блока 11 умножения формируется сигнал Ж, который останавливает работу блока 8 распределителей и разрешает сигнализацию данных этого элемента, а также подает сигнал об окончании синтеза каскада.Оператор устанавливает последний элемент на модели, на входы этого элемента подает соответствующие входные переменные, выходы всех ранее набранных элементов отключает от блока 10 сравнения и подключает на входы блока 7 составления расширенной таблицы состояний, предварительно отключив входы от выходов блока 2.На первом каскаде обязательно выбирается один или несколько элементов триггер, которые сводят исходную противоречивую таблицу к непротиворечивой с В; = О.Начинается синтез следующего и т,д. каскадов, что сопровождается из-за сходимости алгоритма синтеза уменьшением числа элементов от каскада к каскаду,чПри получении очередного каскада всего из одного элемента синтез схемы является законченным. Значения сигнала на выходе этого последнего элемента либо полностью совпадают со значениями функции Г либо инверсны ей. Формула изобретения1. Автоматический синтезатор репейных схем, содержащий блок ввода, группа выходов которого соединена с группой входов модели релейных схем и с первой группой входов блока составления расширенной таблицы состояний, первый вход блока ввода соединен с первым выходом генератора конституентов, блок регистров, группа выходов которого соединена с группой входов блока сигнализации, блоки управления, распределителей, задержки, сравнения, умножения и блок оценки результата, первый выход которого подключен к первому входу блока регистров, второй выход блока оценки результата соединен с первым входом блока распределителей и со вторым входом блока ввода, первая Группа выходОВ блока распределителей соединена с группой входов блока регистров, вторая группа выходов-подключена ко второй группе входов блока составления расширенной таблицы состояний, третья5 группа входов которого соединена с первой группой выходов модели релейных схем, первый и второй выходы блока ввода подключены соответственно к первому и второму входам блока задержки, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторым выходом генератора конституентов и с первым выходом блока составления 15 расширенной таблицы состояний, второй выход блока задержки подключен к четвертому входу блока сравнения и к первому входу блока умножения, вторая группа выходов модели релей- О ных схем соединена с группой входов блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам блока умножения, четвертый вход которого соединен с третьим выходом генератора конституентов, первый и второй выходы блока умножения соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки результата, третий выход блока умножения соединен со входом блока сигнализации и вторыми входами блока регистров и блока распределителей,первый выход которого подключен к третьим входам блока ввода и блока регистров, четвертый выход блока умножения соединен со входом генератора конституентов, первый выход блока управления соединен с управляющим входом блока вводаи,первым управляющим входом блока распределителей, второй выход блока управления соединен с управляющимвходом блока сигнализации и вторым управляющим входом блока распределителей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональ. ных возможностей за счет построения релейных схем последовательностноготипа с обратными связями и элементами памяти, в него введен блок коммутации и регистрации, первый, второй и третий входы которого соединенысоответственно с вторым выходом блока составления расширенной таблицысостояний, вторым выходом блока распределителей и с выходом блока регистров, первый, второй и третий выходы блока коммутации и регистрации подключены соответственно ко входу блока составления расширенной таблицы состояний к третьему входу блока распределителей и к четвертому входу блока регистров.2, Синтезатор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок коммутации и регистрации содержит узлы подключения триггеров, выбора элементов памяти и узел хранения, входы которого соединены соответственно с выходами узла выбора элементов памяти и с третьим входом блока, выход узла хранения подключен к третьему выходу блока, первый выход которого соединен с выходом узла подключения триггеров, входы которого соединены соответственно с первым входом блока и с выходами )зла выбора элементов памяти, вход которого подключен ко второму входу блока.3. Синтезатор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок ввода содержит распределители записи по строкам и считывания по строкам, узел запуска считывания, повторители, переключатели записи переменных, записи строки, стирания строки, стирания памяти и запоминающее устройство, входы которого соединены соответственно с выходами распределителей записи по строкам и считывания по строкам и через переключатели записи переменных, стирания строки и стирания памяти с источником питания, вход распределителя записи по строкам через переключатель записи строки соединен с источником питания, вход распределителя считывания по строкам подключен к выходу узла запуска считывания, входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и управляющим входами блока, первый выход запоминающего устройства соединен с первым выходом блока, второй выход - через повторитель соединен со вторым выходом блока, группа выходов которого через повторители соединена с группой выходов запоминающего устройства,Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 494745, кл. С 06 Г 15/34, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Р 453698, кл, 6 06 Р 15/34, 1970 прототип).723586 Составитель А. Жереновдактор М. Недолуженко Техред М.Петко Корректор тяга аказ однисно илиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная,29/15ЦНИИПИ Госуд по делам из 13035, Москва,Тираж 751рственного комитета бретений и открытий Ж, Раущская наб.