Пороговый логический элемент

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Со 1 оз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 в 991,612(54) ПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ 15 20 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации.Известен пороговый логический элемент, содержащий преобразователи весов на, два входа, состоящие из элемента И и элемента ИЛИ с параллельно соединенными входами, блок формирования порога и выходной элемент ИЛИ, причем блок формирования порога выполнен двухступенчатым, содержащим два однотипных каскада формирования набора весов первой ступени, взаимно дополняющие весовые выходы которых попарно соединены с входами элементов И каскада формирования порога второй ступени 11).Недостатком этого порогового элемента является ограниченность его функциональных возможностей.Известен также пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на в, и п входов, выходы е которых с весами, сумма которых равна порогу 11, соединены с входами элемен 2тов И, выходь 1 которых соединены с входа. ми элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу 1) 121.Недостатком известного порогового логического элемента является относительно низкое быстродействие. поскольку с увеличени. ем числа входов для такого элемента быстро растет задержка распространения сигнала,Целью изобретения является повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на пз, и а входов, выходы которых с весами, сумма которых равна порогу г 1, соединены с входами элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы ко. торого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу 11, дополнительно введены гв - 2 дополнительных преобразователя весов входов на тт 11 (1 :, 1 о входов, где го2, а щ, + п 12 + тз + , по=, и, общее число991612 входов преобразователя весов входов равночислу входов и порогового логического эле.мента, выходы дополнительных лреобразовате.лей весов, сумма весов которых равна порогу, соединены с входами дополни.тельных элементов И, выходы которых соеди.иены с дополнительными входами элементаИЛИ, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами равными по- Орогу т 1, и с выходами вспомогательныхэлементов И, первый и вторые входы которых соединены с выходами соответственнопреобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сум. 15ма весов которых равна порогуКроме того, каждый из преобразователейвесов входов содержит элемент ИЛИ и эле.менты И - ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с входами преобразователя весов вхо. 20дов, выход элемента ИЛИ соединен с выходом преобразователя весов входов с весом,равным едннице, а выход преобразователя ве.сов входов с весом, равным К(К=2, ., 1 ),соединен с выходом К - 1-го элемента И - ИЛИ, 25входы групп входов по И которого соедине.ны с К входами преобразователя весов входов,Причем каждый преобразователь весов вхо.дов может также содержать первичные преоб. З 0разователи весов входов, выходы с единичным весом которых соединены с входамиэлемента пропускания, выход которого соединен с выходом преобразователя весов входовс весом, равным единице, а выход преобра.35зователя весов входов с весом, равным К, со.единен с выходом К - 1-го 1 тополнительногоэлемента пропускания, входы которого соеди.иены с выходами первичных преобразователейвесов входов с порогом, равным К, и выхо 40дами вспомогательных элементов совпадения,входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов с порогом, сумма которых равна К.На фиг. 1 показана обобщенная структур 45ная схема порогового логического элемента;на фиг. 2 и 3 - примеры реализации порогового элемента с порогом= 2 и реализацией преобразователей весов входов в видеодноступенчатой структуры; на фиг. 4 - при 50мер реализации порогового логического элемента с преобразователем весов входов в виде двухступенчатой структуры.Пороговый логический элемент содержитпреобразователи весов входов 1 - 1 - 1 - гвыходы которых соединены с входами узлаформирования порога 2, который реализуетсяна элементах И 3 и ИЛИ 4. При этом пороговый логический элемент содержит два пре.бразователч весов входов на гп, и гп, вхо. дов 1- и 1-2, выходы которых с весами, сумма которых ранна порогу 11, соединены с входами элементов И 3, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 4, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами равными порогуКроме того, пороговый логический элемент содержит г - 2 дополнительных преобразователя весов на гп;( = 3 г,) входов, где го 7 2, а гп 1+в+тз+ +гп.= и, общее число входов преобразователей весов входов рав. но числу входов порогового логического эле. мента, выходы дополнительных преобразователей весов, сумма весов которых равна порогу , соединены с входами дополнитель. ных элементов И 3, выходы которых соединены с дополнительными входами элемента ИЛИ 4, вспомогательные входы которого соединены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами, равными порогу , и с выходами вспомогательных элементов И 3, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу 1При одноступенчатой реализации преобразователей весов входов 1- 1;1 - 2,1 - г, каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ 5 и элементы И в И 6, входы элемента ИЛИ 5 соединены с входа. ми преобразователя весов входов, выход элемента ИЛИ 5 соединен с выходом преобра. зователя весов входов с весом, равным еди. нице, а выход преобразователя весов ходов с весом, равным К, К Ъ 2, соединен с выходом К - 1-го элемента И - ИЛИ 6, входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весов входов.В случае двухступенчатой реализации преобразователей весов входов, каждый преобразователь весов входов содержит первичные преобразователи весов входов 7 - 1 - 7 - 2, выходы с единичным весом, выходы кото. рых соединены с входами элемента 8 пропускания, выход которого соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К - 1.го дополнительного элемента пропускания 9, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выхо. дами вспомогательных элементов 10 совпаде. ния, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов входов 7 - 1 - 7 - 2 с порогами, сумма которых рав.на К. В этом случае каждый первичный преобразователь весов входов выполняется также как и преобразователь весов входов вслучае одноступенчатого реализации.Функционирование предлагаемого порогового логического элемента осуществляется вобщем случае следующим образом,Каждый из преобразователей весов входовявляется многопороговым элементом, реали.зующим на своих выходах пороговые функции с порогами, равными весам выходов,т:е. формирующим на своих выходах весовойкод, единица в каждом разряде которогосвидетельствует о наличии на его входах чис.ла единичных потенциалов не меньшего весаразряда (выхода):=Симеющей порог ю, завися 1 цей от перемен 1 гыхХ, индексы которых принадлежат множеству 1)=С,.д 1;)( - переменная (вход порогового элемента) с индексомТак, на выходах преобразователя весовпз; входов реализуются функИи1 Ь)=бсИ; Х -ф-.агде Х/от =фе и,1 уу 11 и +1", МмсъЫ вЬ 1Х - множество входов (переменных)преобразоватегя весов гп; входов;- множество индексов переменных)( Х.Если на все входь порогового элементаподаны нулевые логические сигналы, то нулевые логические сигналы будут ца всех вы.ходах всех преобразователей весов входови на выходе порогового элемента.Поскольку каждый из преобразователейвесов входов является многопороговым элементов, то при подаче ца входы некоторогопреобразователя весов входов д единичныхлогических сигналов, единичные логическиесигналы появляются на всех его выходах свесами, не превышающими с 1. Пусть на входы порогового логического элемента поданод единичных логических сигналов, из них01 - на входы преобразователя 1 - 1 весовпт входов, д, - ца входы преобразователя1 - 2 весов т 1, входов и т.д., д 1, - на вхо.ды преобразователя весов гпг входов. ПриФэтом на всех выходах преобразователя 1 - 1весов гп, входов с весами, меньшими илиравными д 1, на всех выходах преобразователя 1 - 2 весов пз, входов с весами, меньшими или равными с 1 т, и тди на Всех выходах преобразователя 1 - г, весов гпвходовс весами, меньшими или равными дгОявятся единичные логические сигналы.5 Если д ( а, то единичные логические сигналы це появятся на всех входах ни одногоэлемента И узла 2 формирования порога,что вызовет на их выходах и выходе порогового элемента нулевой логический сигнал.Если с 1 = а, то сд 1 И 1 ичныс ло 1 иеские сигналы появятся на всех входах одного элемента из узла 2 формирования порога, а именноэлемента, соединенного входами с выходамипреобразователей весов пт 1, и" , п 1 вхо.дов с весами с 11, с 1 , с 1 г, соотвстствецно.Это вызовет на его Вьходе и на выходе элемента ИЛИ 4, с входом которого Он соединен, появление едиццчцого логического сигнала, следовательно. единичный логи сски сиг.20 цал ИО 1 Влястся на выходе порогОВОГО лОГичсского элемента,Если а . а, то сличичцис ло.ические сигналы появятся ца Вссх Гхолах цсскольких элементов И 3 узла 2 фООми Овзця поро 1-а.,25 что Вьзовет ца его Вьхос единичный потенпиалг сли В еа стс 11 ч 1" чоиВских сив .ца;1 ОВ ИОЛВ 11 Ы 11 а ВХО;ь Ошц 11 О.:1 рсобр 1 Зова" гс:1 я вссов. И.1;р 1 мср 1 рсобразов;1 т;.1 я Весов 50 т 1 Входсв, то ц,. с,с .,1 хо,;:. 1. ;сох,;-С ПОЯВИГСЧ ;ИИ Чп 1. ЛОГ";ССИ 1 СИГцап. которьц Осту 11:. Иа Вхол элсмсцтз ИЛИ 4 узла . форирова 111 я порога и вызовет на сгг Вихолс сдицилц;й ИО 1 ичсскийсш цал.СС;1 ОВВТСИО, Ка Ч-;,11 Г.З, КОГла чцСЛОединичных логисских си алов ца Входахпороге ОГОИонеско О э 1 сьсцт . будет боль"1 цс цли р,вцо Вс 1 . 1 И 1 с лоро- ъ 1 а сО Вы 40 ХОДС 11 ОЯВ 1 ТСЯ СЛ.ЦИЧ:Ь 1 1 СвцСскцй СИГЦаЛ,КаГдый из и-с 1 б 111 з Ватс:сй Вссов т 1Входов (1 =Г,) сбкВ 1 Иир;стацазогичцьм Обпазом.При иолачс цз его Входе г счгцицвих ло Гичсских сииа.РВ 1;Гэ И 11 х О - Иа Вхопьлреобразоватс:я 7 - 1 Вссов гв Входов, д,ца Входы преобразователя 7 - 2 Вссов пэ Входов и т.дс 1 г ца входы преобразователя7 - г; весов гг 1 г. Входов, сдицичцис:1 Огическис сигналы появляются ца всех Входах одного совпадения элемента Веса Выхода Я-"с 1,а также на Всех зходах нескольких элементов совпадения формирования веса выходаВ ( с 1, что вызовет ца их Выходах ц на соответствующих Выходах сдииичцис ОгиСскиесигналы,Веса выхода й : с 1; 1 глс д,;,сх - наибольшее из всех число единичных логчсских сигналов, поданнь 1 х ца Входь Одного прсобразова 991 б 12теля весов в входов), единичный логический сигнал вйзывается, кроме того, единичными логическими сигналами, поступающимина входы элементов пропускания с выходовпервичных преобразователей весов входов,5Функционирование предлагаемого порогово.го логического элемента в конкретном случаеего реализации при и = 12 и а = 3 осуществляется следуюгцим образом (фиг. 4),Допустим, на входы преобразователя 7 - 1весов 3 х входов подан один единичный логический сигнал (на вход Х,), Он поступитна вход элемента ИЛИ 5 и вызовет на еговыходе единичный логический сигнал. На выхо.дах элементов И-ИЛИ 6 будут нулевые логи.ческие сигналы. Пусть теперь единичный логический сигнал подан и на вход Х при этомна выходе элемента ИЛИ 5 сохранится единичный логический сигнал, Кроме того, единичный логический сигнал появится на обоих 20входах группы входов по И элемента И в Иб, соединенного с входами Х, и Х 2, что вызовет па его выходе единичный логическийсигнал. При подаче единичного логическогосигнала и на вход Х он подтверждает еди. 25ничные логические сигналы на выходах элементов ИЛИ 5, И - ИЛИ б, а кроме того, вы.зовет единичный логический сигнал, на выходе элемента И - ИЛИ б, на всех входах которого при этом будут единичные потенциалы, З 0Таким образом, при подаче единичных логи.ческих сигналов на д входов преобразователяз весов 3-х входов (с 1 3) единичные логичес.кие сигналы появляются на его выходах свесами Я-д,Аналогичным образом при подаче д единичных логических сигналов на входы преобразователя 1 - 1 весов б.и входов, единичныйлогический сигнал появится на всех его вы.ходах с весом йй д. Например, пусть навходы Х, и Х поданы единичные логическиесигналы, при этом на выходах преобразователя весов входов с весами В = 1 и В = 2будут единичные логические сигналы, которыепоступят на вход элемента 9 пропускания ивход элемента 8 пропускания и вызовут на ихвыходах единичные логические сигналы, Пустьтеперь единичный логический сигнал подан навход Х 6, при этом на выходе преобразователявесов входов с весом В=1 появится единичный50логический сигнал, который подтвердит единичный логический сигнал на выходах элемен.тов 8 и 9.Единичный логический сигнал с выхода преобразователя 1 - 1 весов б.и входов с весомВ=З поступает на вход элемента ИЛИ 4 узла2 формирования порога, вызывая на его выходе, являющемся выходом порогового логического элемента, единичный логический сигнал Если . входы преобразователя 1 в 1 весов б и входов подано два единичных логических сигнала, а на выходы преобразователя 1-2 весов б-и входов - один, то на выходах с весами Э=2 и Ф/=1 соответственно будут единичные логические сигналы, которые поступят на входы элемента И 3 узла 2 формирования порога, соединенного входами с данными выхо. дами преобразователей 1 - 1 и 1 - 2 и вызовут на выходе данного элемента И 3 и выходе всего узла 2 формирования порога, являю.щегося выходом порогового логического эле. мента, единичный логический сигнал.Таким образом, каждый раз, когда числоединичных логических сигналов на входахпорогового логического элемента станет равным или большим порога (в данном. случае3), на его выходе появится единичныйлогический сигнал.Аналогичным образом работают другие пороговые логические элементы,Повышение быстродействия достигается засчет сокращения задержки времени распространения сигнала с входов порогового логического элемента на его выход,Формула изобретения1. Пороговый логический элемент, содержащий два преобразователя весов входов на т и в 2 входов, выходы которых с весами, сумма которых равны порогу , соединены с входами элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с выходами преобразователей весов входов с весами, равными порогу г 1,отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены га - 2 дополнительных преобразователя весов входов на сп 1 (3,го) входов, где го 7 2 а в, + + юг + гпз + ., + гпг = и, общее число входов преобразователя весов входов равно числу входов и порогового логического эле. мента, выходы дополнительных преобразова. телей весов, сумма весов которых равна порогу , соединены с,входами 1 дополнительных элементов И, выходы которых сое. динены с дополнительными входами элемента ИЛИ, вспомогательные входы которого соеди.иены с выходами дополнительных преобразователей весов входов с весами, равными порогу, и с выходами вспомогательных элементов И, первый и вторые входы которых сое. динены с выходами соответственно преобразователей весов входов и дополнительных преобразователей весов входов, сумма весов которых равна порогу 19 99162. Элемент по п, 1, о т л н ч а ю щ и й. с я тем, что каждый из преобразователей весов входов содержит элемент ИЛИ и эле.менты И - ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с входами преобразователя весов входов, 5 выход элемента ИЛИ соединен с выходом преобразователя весов входов с весом, рав.ным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К(К=2), . соединен с выходом К - 1.го элемента И - ИЛИ,10 входы групп входов по И которого соединены с К входами преобразователя весоввходов.3. Элемент по п, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждый преобразователь ве.сов входов содержит первичные преобразователи весов входов, выходы с единичным ве сом которых соединены с входами элемента пропускания, выход которого соединен с вы 12ходом преобразователя весов входов с весом, равным единице, а выход преобразователя весов входов с весом, равным К, соединен с выходом К - 1-го дополнительного элемента пропускания, входы которого соединены с выходами первичных преобразователей весов входов с порогом, равным К, и выходами вспомогательных элементов совпадения, входы которых соединены с выходами первичных преобразователей весов с порогом, сумма которых равна К,Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Мф 683025,кл, Н 03 К 1942, Н 03 К 19/23, 1979,2, Авторское свидетельство СССР Иф 771876,кл, Н 03 К 19/42, 1980 (прототип),Составитель 0Редактор О. Половка Техред К,Мь вордо Корректор И. Шулла Подписное аказ 164/77ВН Тирарств обр." - 35,иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Просктная, 4 ИИПИ Госу по делам5, Москва,ж 934нного комитета СССений и открытийРаушскян наб д. 4