close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8464

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8464
(13) C1
(19)
(46) 2006.10.30
(12)
7
(51) H 03M 7/22,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 06F 7/00
МНОГОПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ
(21) Номер заявки: a 20040080
(22) 2004.02.10
(43) 2004.09.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Авгуль Леонид Болеславович; Булаш Юрий Леонидович; Супрун Валерий Павлович (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) SU 1793547 A1, 1993.
SU 1637020 A1, 1991.
SU 1742811 A1, 1992.
SU 1753589 A1, 1992.
SU 1732462 A1, 1992.
BY 8464 C1 2006.10.30
(57)
Многопороговый логический модуль, содержащий n (n = 2, 3, ...) элементов НЕ, n-1
элементов И и n-1 группу элементов 2-2И-2ИЛИ, i-я (i = 1, 2, ..., n-1) из которых содержит
i элементов 2-2И-2ИЛИ, при этом i-й информационный вход модуля соединен с первым
входом j-го (j = 1, 2, ..., i) элемента 2-2И-2ИЛИ i-й группы, первым входом i-го элемента И
и входом i-го элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом j-го элемента 22И-2ИЛИ i-й группы, выход k-го элемента 2-2И-2ИЛИ t-й группы (k = 1, 2, ..., t; t = 1, 2, ...,
n-2) соединен с третьим входом k-го элемента 2-2И-2ИЛИ (t + 1)-й группы и четвертым
входом (k + 1)-го элемента 2-2И-2ИЛИ (t + 1)-й группы, n-й информационный вход модуля
Фиг. 1
BY 8464 C1 2006.10.30
соединен с входом n-гo элемента НЕ, третьим входом элемента 2-2И-2ИЛИ первой группы и вторым входом первого элемента И, выход t-го элемента И соединен с третьим входом (t + 1)-го элемента 2-2И-2ИЛИ (t + 1)-й группы и вторым входом (t + 1)-го элемента
И, выход i-го элемента 2-2И-2ИЛИ (n-1)-й группы соединен с i-м выходом модуля, выход
(n-1)-го элемента И соединен с n-м выходом модуля, отличающийся тем, что содержит
элемент ИЛИ и n-1 элементов 2И-2ИЛИ, первый вход i-го из которых соединен с управляющим входом модуля и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен
с выходом n-го элемента НЕ, выход i-го элемента НЕ соединен со вторым входом i-го элемента 2И-2ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента 2И2ИЛИ и четвертым входом элемента 2-2И-2ИЛИ первой группы, выход t-го элемента 2И2ИЛИ соединен с третьим входом (t + 1)-го элемента 2И-2ИЛИ и четвертым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ (t + 1)-й группы, выход (n-1)-го элемента 2И-2ИЛИ соединен с
(n + 1)-м выходом модуля.
Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и предназначено для вычисления фундаментальных и монотонных симметрических булевых функций
n переменных.
Известно устройство для вычисления веса двоичных кодовых комбинаций, содержащее сумматор по модулю два, пороговые элементы, элементы НЕ и элементы И [1]. Устройство имеет n входов и n + 1 выходов, на которых реализуются одновременно все
фундаментальные симметрические булевы функции (ф.с.б.ф.) n переменных.
Недостатком устройства является невозможность вычисления монотонных симметрических булевых функций (м.с.б.ф.) n переменных.
Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям техническим
решением к предлагаемому является многовходовый логический модуль, содержащий n
групп элементов 2-2И-2ИЛИ, n элементов НЕ и 2n-2 элементов И [2]. На выходах логического модуля формируются одновременно n+1 ф.с.б.ф. n переменных.
Недостатком известного логического модуля также являются ограниченные функциональные возможности, так как модуль не вычисляет м.с.б.ф. n переменных.
Изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей логического модуля за счет реализации дополнительно м.с.б.ф. n переменных.
Названный технический результат достигается путем введения в состав логического
модуля элементов 2И-2ИЛИ и элемента ИЛИ, а также изменением связей между элементами модуля.
Многопороговый логический модуль содержит n (n = 2, 3, ...) элементов НЕ, n-1 элементов И и n-1 группу элементов 2-2И-2ИЛИ, i-я (i = 1, 2, ..., n-1) из которых содержит i
элементов 2-2И-2ИЛИ. При этом i-й информационный вход модуля соединен с первым
входом j-го (j = 1, 2, ..., i) элемента 2-2И-2ИЛИ i-й группы, первым входом i-го элемента И
и входом i-го элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом j-го элемента 22И-2ИЛИ i-й группы. Выход k-го элемента 2-2И-2ИЛИ t-й группы (k = 1, 2, ..., t; t = 1, 2,
..., n-2) соединен с третьим входом k-го элемента 2-2И-2ИЛИ (t+1)-й группы и четвертым
входом (k+1)-го элемента 2-2И-2ИЛИ (t+1)-й группы. В модуле n-й информационный
вход соединен с входом n-го элемента НЕ, третьим входом элемента 2-2И-2ИЛИ первой
группы и вторым входом первого элемента И. Выход t-го элемента И соединен с третьим
входом (t+1)-го элемента 2-2И-2ИЛИ (t+1)-й группы и вторым входом (t+1)-го элемента И.
Выход i-го элемента 2-2И-2ИЛИ (n-1)-й группы соединен с i-м выходом модуля. Выход
(n-1)-го элемента И соединен с n-м выходом модуля.
В отличие от прототипа, модуль содержит элемент ИЛИ и n-1 элементов 2И-2ИЛИ,
первый вход i-го из которых соединен с управляющим входом модуля и первым входом
элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом n-го элемента НЕ. Выход i-го
2
BY 8464 C1 2006.10.30
элемента НЕ соединен со вторым входом i-го элемента 2И-2ИЛИ. Выход элемента ИЛИ
соединен с третьим входом первого элемента 2И-2ИЛИ и четвертым входом элемента 22И-2ИЛИ первой группы. Выход t-го элемента 2И-2ИЛИ соединен с третьим входом
(t+1)-го элемента 2И-2ИЛИ и четвертым входом первого элемента 2-2И-2ИЛИ (t+1)-й
группы. Выход (n-1)-го элемента 2И-2ИЛИ соединен с (n+1)-м выходом модуля.
На фиг. 1 представлена схема многопорогового логического модуля при n = 5.
Модуль содержит n = 5 элементов НЕ 11-15, элемент ИЛИ 2, n-1 = 4 элемента 2И-ИЛИ
31-34, элемент 2-2И-2ИЛИ первой группы 4, два элемента 2-2И-2ИЛИ второй группы 51 и
52, три элемента 2-2И-2ИЛИ третьей группы 61-63, четыре элемента 2-2И-2ИЛИ четвертой
группы 71-74, n-1 = 4 элемента И 81-84, управляющий вход 9, n = 5 информационных входов 101-105 и n+1 = 6 выходов 111-116.
Поясним принцип работы многопорогового логического модуля.
Обозначим: G sh = (h , h , ..., h ) - некоторый кортеж длины s, содержащий только элементы h ∈ {0,1}, и G 0h ≡ ∅ .
Булева функция F = F(X), X = (х1, х2, ..., хn) называется симметрической (с.б.ф.), если
она симметрична относительно любой пары переменных из X. С.б.ф. F однозначно определяется своим локальным кодом π(F) = (π0, π1, ..., πn),
где πi = F(G1i , G 0n − i ) , i = 0, n .
С.б.ф. Fni = Fni (X) , 0 ≤ i ≤ n, называется фундаментальной (ф.с.б.ф.), если
Fni = Fni ( x1 , x 2 , ..., x n ) =
1, если x1 + x 2 + ... + x n = i;
0, если x1 + x 2 + ... + x n ≠ i; 0 ≤ i ≤ n.
Очевидно, что в локальном коде ф.с.б.ф. π(Fni ) только один элемент πi = 1 (все остальные элементы πj = 0, 0 ≤ j ≤ n, j ≠ i).
Пример 1.
Для n = 5 локальные коды ф.с.б.ф. имеют вид:
π(F50 ) = (1,0,0,0,0,0); π(F51 ) = (0,1,0,0,0,0); π(F52 ) = (0,0,1,0,0,0) ;
π(F53 ) = (0,0,0,1,0,0); π(F54 ) = (0,0,0,0,1,0); π(F55 ) = (0,0,0,0,0,1) .
С.б.ф. M in = M in (X), 0 ≤ i ≤ n , называется монотонной (м.с.б.ф.), если
M in = M in ( x1 , x 2 , ..., x n ) =
1, если x1 + x 2 + ... + x n ≥ i;
0, если x1 + x 2 + ... + x n < i.
Отметим, что M 0n ≡ 1 .
Очевидно, что в локальном коде м.с.б.ф. π(M in ) элементы πi = πi+1 = ... = πn = 1 (все
остальные элементы π0 = π1 = ... = πi-1 = 0).
Пример 2.
Для n = 5 локальные коды м.с.б.ф. имеют вид:
π(M 50 ) = (1,1,1,1,1,1); π(M15 ) = (0,1,1,1,1,1); π(M 52 ) = (0,0,1,1,1,1); ;
π(M 35 ) = (0,0,0,1,1,1); π(M 54 ) = (0,0,0,0,1,1); π(M 55 ) = (0,0,0,0,0,1) .
При n = 1 ф.с.б.ф. F10 = x1 и F11 = x1 . Тогда при n ≥ 2 ф.с.б.ф. n переменных допускают
дизъюнктивное разложение вида:
3
BY 8464 C1 2006.10.30


Fnt = x n Fnt −1 ∨ x n Fnt −−11;

Fnn = x n Fnn−−11 ,

Fn0 = x n Fn0−1;
(1)
где t = 1, n - 1 .
Аналогично, при n = 1 M10 ≡ 1 и M11 = x1 , и при n ≥ 2 м.с.б.ф. n переменных допускают
дизъюнктивное разложение вида:
0

M n ≡ 1;

t
t
t −1 
M n = x n M n −1 ∨ x n M n −1;
(2)

n
n −1
M n = x n M n −1.

Введем в рассмотрение некоторый класс булевых функций n + 1 переменных
f ni = f ni (X, u ) , X = (xl, x2, ..., xn), u ∈ {0,1}, которые определим следующим образом:



f11 = x1 ;

f n0 = x n f n0−1 ∨ u;


f nt = x n f nt −1 ∨ x n f nt −−11 ;

f nn = x n f nn−−11.

f10 = x1 ∨ u;
(3)
Из анализа соотношений (1)-(3) следует, что f ni (X,0) = Fni (X) и f ni (X,1) = M in (X) ,
i = 0, n .
Многопороговый логический модуль построен в точном соответствии с соотношениями (3).
Модуль работает следующим образом. На информационные входы модуля подаются
переменные х1, х2, ..., хn (в произвольном порядке), на управляющий вход - сигнал настройки u ∈ {0,1}.
При u = 0 на выходах модуля реализуются ф.с.б.ф. Fn0 , Fn1 , …, Fnn . При этом ф.с.б.ф.
Fn0 реализуется на выходе (n-1)-го элемента 2И-2ИЛИ, ф.с.б.ф. Fnt , t = 1, n − 1 , - на выходе
t-го элемента 2-2И-2ИЛИ (n-1)-й группы, ф.с.б.ф. Fnn - на выходе (n-1)-го элемента И.
При u = 1 на выходах модуля реализуются м.с.б.ф. M 0n , M1n , ..., M nn . При этом м.с.б.ф.
M 0n реализуется на выходе (n-1)-го элемента 2И-2ИЛИ, м.с.б.ф. M nt , t = 1, n − 1 , - на выхо-
де t-го элемента 2-2И-2ИЛИ (n-1)-й группы, м.с.б.ф. M nn - на выходе (n-1)-го элемента И.
Так, при n = 5 многопороговый логический модуль (фиг. 1) работает следующим образом. На информационные входы модуля 101-105 подаются переменные х1, х2, ..., х5 (в произвольном порядке), на управляющий вход 9 - сигнал настройки u ∈ {0,1}.
При u = 0 на выходах модуля 111-116 реализуются ф.с.б.ф. F50 , F51 , ..., F55 соответственно; при u = 1 на выходах модуля 111-116 реализуются м.с.б.ф. M 50 , M15 , ..., M 55 соответственно.
Работа модуля при n = 5 поясняется таблицей.
Достоинствами многопорогового логического модуля являются широкие функциональные возможности и простая конструкция.
4
BY 8464 C1 2006.10.30
Источники информации:
1. А.с. СССР 1765898, МПК Н 03М 7/22, 1992.
2. А.с. СССР 1793547, МПК Н 03М 7/22, 1993 (прототип).
Таблица работы многопорогового логического модуля при n=5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
285 Кб
Теги
by8464, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа