устройство для обработки логической информации

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее решающий блок и n вычислительных ячеек, где n - размерность куба, причем каждая из вычислительных ячеек содержит шесть элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы ИЛИ - НЕ, причем выходы первого, второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ, первый вход i-й вычислительной ячейки, где соединен с первыми входами первого, второго элементов И и первого элемента ИЛИ - НЕ, второй вход i-й вычислительной ячейки соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И и с вторым входом первого элемента ИЛИ - НЕ, третий вход i-й вычислительной ячейки соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, с первыми входами пятого элемента И и второго элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ - НЕ, четвертый вход i-й вычислительной ячейки соединен с вторыми входами второго, пятого элементов И и второго элемента ИЛИ - НЕ, второй вход шестого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ - НЕ, первый выход i-й вычислительной ячейки соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй выход i-й вычислительной ячейки соединен с выходом четвертого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с третьим выходом i-й вычислительной ячейки, первый, второй, третий и четвертый входы которой являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами I-й группы входов устройства, первый, второй и третий выходы i-й вычислительной ячейки соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами i-й группы входов решающего блока, первый, второй и третий выходы i-й группы выходов которого являются соответственно первым, вторым и третьим выходами i-й группы выходов устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации операции склеивания n мерных кубов, решающий блок содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и n решающих узлов, каждый из которых содержит элемент ИЛИ, первый и второй элементы И и элемент НЕ, причем i-й вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом i-й группы входов решающего блока и с первым входом элемента ИЛИ i-го логического узла, второй вход которого соединен с вторым входом i-й группы входов решающего блока, третий вход i-й группы входов которого соединен с первым входом первого элемента И i-го логического узла, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И i-го логического узла, с вторым входом первого элемента И i-го логического узла и входом элемента НЕ i-го логического узла, выход элемента ИЛИ i-го логического узла соединен с вторым входом второго элемента И i-го логического узла, выход которого соединен с первым выходом i-й группы выходов решающего блока, второй выход которого соединен с выходом первого элемента И i-го логического узла, выход элемента НЕ i -го логического узла соединен с третьим выходом i-й группы выходов решающего блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании специализированной ЦВМ, реализующей алгоритмы синтеза и анализа логических схем, минимизации булевых функций.

Известно устройство реализации операции " * -произведение" n-мерных кубов, содержащее n вычислительных ячеек и один решающий узел.

Недостатком данного устройства является выполнение им всего одной функции - *-произведения кубов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реализации операции склеивания n-мерных кубов.

Цель достигается путем введения в устройство решающего узла, позволяющего устройству реализовать операцию склеивания (х-операцию). Операция склеивания (х) двух кубов K₁[1:n] и K₂[1:n] осуществляется в два этапа. На первом этапе n вычислительных ячеек формируют координаты куба К_я[1:n], представляющего собой предварительный результат операции склеивания (и *-произведение) в соответствии с табл.1.

На втором этапе решающий узел формирует окончательный результат х-операции К₃[1:n] = K[1:n] x K₂[1:n] в соответствии с правилом

K₃ (1)

Таким образом, суть изобретения заключается в схемной реализации правила формирования куба K₃[1:n] в зависимости от вида куба предварительного результата K_я[1:n], формируемого ячейками.

С целью схемного представления значений координат кубов предлагается двухпозиционное представление координат исходных склеиваемых кубов K₁ и K₂ (табл.2):

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема i-й вычислительной ячейки; на фиг.3 - функциональная схема решающего узла.

Устройство содержит n вычислительных ячеек 1.1...1.n и решающий блок 2. На первый и второй входы вычислительных ячеек подается код куба K₁, на третий и четвертый входы - код куба K₂.

Каждая i-я (i = ) вычислительная ячейка (фиг.2) содержит элементы И 3, 4, 5, элемент ИЛИ 6, элемент И 7, элементы ИЛИ-НЕ 8, 9, элементы И 10, 11 и элемент ИЛИ 12.

Каждая i-я (i = ) ячейка реализует систему логических функций

(2) -трехпозиционное представление координат куба предварительного результата К_я (табл.3) и трехпозиционное представление координат куба окончательного результата склеивания К₃ (табл.4).

Решающий блок (фиг. 3) имеет n групп входов по три входа в каждой группе, на которые поступают сигналы y_я[i], х_я[i], l_я[i] соответственно, вырабатываемые n ячейками, и n групп выходов по три выхода в каждой, на которых вырабатываются сигналы x₃[i], l₃[i], ₃ [i] i = соответственно, являющиеся кодами координат куба результата склеивания K₃ = К₁ х К₂ в соответствии с табл.4. Блок содержит n-входовый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и n решающих узлов, каждый из которых содержит двухвходовый элемент ИЛИ 14, двухвходовый элемент И 15, двухвходовый элемент И 16 и элемент НЕ 17. Причем i-й вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 соединен с первым входом i-й группы входов решающего блока и первым входом элемента ИЛИ 14 i-го решающего узла, второй вход которого соединен с вторым входом i-й группы входов решающего блока, третий вход i-й группы входов которого соединен с первым входом первого элемента И 15 i-го решающего узла. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 соединен с первым входом второго элемента И 16 i-го решающего узла, с вторым входом первого элемента И 15 i-го решающего узла и входом элемента НЕ 17 i-го решающего узла. Выход элемента ИЛИ 14 i-го решающего узла соединен с вторым входом второго элемента И 16 i-го решающего узла, выход которого соединен с первым выходом i-й группы выходов решающего блока. Второй выход решающего блока соединен с выходом первого элемента И 15 i-го решающего узла. Выход элемента НЕ 17 i-го решающего узла соединен с третьим выходом i-й группы выходов решающего блока.

Схема решающего блока реализует правило, представленное выражением (1) и в соответствии с принятым кодированием символов (табл.3 и 4) описывается системой логических функций:

l₃[i] = l_я[i]

x₃[i] = (x_я[i]y_я[i]) <sub>i

3</sub>[i] = (3)

= y_я[1]y_я[2]...y_я[n] где = (y_я[1], y_я[2],...,y_я[n]) - сигнал результата подсчета количества символов Y по координатам куба K_я, равный значению функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ( ) от n аргументов.

Поскольку схема решающего блока является комбинационной, ее работа полностью определяется системой уравнения (3). При подаче на входы с первого по третий блока разрешенных кодов (табл.3) координат куба К_япредварительного результата операции склеивания элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 анализирует количество символов Y в кубе К_я[1:n]. Если их количество равно единице (т.е. y_я[i]=1 только для одного i, сигнал открывает элементы И 15.i и 16.i и логическая "1" появляется на выходах решающего блока. В противном случае логический "0" сигнала , инвертируясь элементами НЕ 17.i, создает сигнал высокого уровня (логическая "1") на всех выходах решающего блока, что соответствует несклеиванию () кубов К₁, и К₂.

Работает устройство следующим образом.

На первый и второй входы каждой i-й вычислительной ячейки подается код куба K₁, а на третий и четвертый - код куба К₂, на выходах вычислительных ячеек вырабатываются предварительные значения координат куба К₃. Эти значения поступают на первый, второй, третий входы каждой i-й группы входов решающего блока 2, при этом на третьих входах всех n групп входов решающего блока 2 суммарное количество сигналов y_n(i) = 1 больше одного, на выходе мажоритарного элемента и, следовательно, на третьем выходе каждой i-й группы выходов устройства появляется сигнал ₃ [i]=1, i = (). Это говорит о том, что * -произведение кубов К₁ и К₂пусто (). Если на третьих входах всех n групп входов решающего блока 2 появляется не больше одного сигнала y(i) = 1 (i = ), то на выходах формируется значение куба K₃ = K₁ x K₂.