мажоритарный модуль
Классы МПК: | H03K19/23 мажоритарные или миноритарные схемы, те в которых состояние выходного сигнала соответствует состоянию большинства или меньшинства входных сигналов соответственно G06F7/57 арифметико-логические устройства (ALU), те оборудование или устройства для выполнения двух или более операций, относящихся к группам 7/483 |
Автор(ы): | Андреев Дмитрий Васильевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-07-09 публикация патента:
20.11.2014 |
Изобретение предназначено для реализации мажоритарной функции n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкции (конъюнкции) тех же n аргументов, где n 1 есть любое нечетное натуральное число, и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Техническим результатом является упрощение устройства. Устройство содержит 2×m мажоритарных элементов, N×(m-1) элементов 2И и N-1 элементов 2ИЛИ, при этом m=0,5×(n+1). 1 ил.
Формула изобретения
Мажоритарный модуль, содержащий мажоритарные элементы, имеющие по три входа, и элементы 2И, причем все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что в первой и второй группах содержится по m-1 (m=0,5×(n+1), n 1 есть любое нечетное натуральное число) мажоритарных элементов, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в групп так, что в i-й группе содержится m-1 элементов 2И и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, объединенные первые входы всех мажоритарных элементов первой, второй групп и объединенные первые входы всех мажоритарных элементов третьей группы подключены соответственно к первому и второму настроечным входам мажоритарного модуля, отличающийся тем, что в него введены N-1 элементов 2ИЛИ, выход предыдущего элемента 2ИЛИ соединен с первым входом последующего элемента 2ИЛИ, выходы (m-1)-ых мажоритарных элементов первой, второй групп и выход второго мажоритарного элемента третьей группы подключены соответственно к третьим входам первого, второго мажоритарных элементов третьей группы и выходу мажоритарного модуля, кроме того, при n=3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы соединен с вторым входом первого мажоритарного элемента третьей группы, а при n>3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы, выходы (m-1)-ых элементов 2И второй, , N-й групп и выход (N-1)-го элемента 2ИЛИ подключены соответственно к первому входу первого, вторым входам первого, , (N-1)-го элементов 2ИЛИ и второму входу первого мажоритарного элемента третьей группы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.
Известны мажоритарные модули (см., например, патент РФ 2242044, кл. G06F 7/38, 2004 г.), которые содержат трехвходовые мажоритарные элементы и реализуют мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n 1 есть любое нечетное натуральное число.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных мажоритарных модулей, относится сложность устройства, обусловленная тем, что, в частности, упомянутый аналог содержит m×(N+2)-1 трехвходовых мажоритарных элементов, где m=0,5×(n+1);
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип мажоритарный модуль (патент РФ 2300137, кл. G06F 7/38, 2007 г.), который содержит элементы 2И, трехвходовые мажоритарные элементы и реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n 1 есть любое нечетное натуральное число.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложность устройства, обусловленная тем, что прототип содержит 2×m+N-1 трехвходовых мажоритарных элементов, где m=0,5×(n+1);
Техническим результатом изобретения является упрощение устройства за счет замены N-1 трехвходовых мажоритарных элементов на N-1 элементов 2ИЛИ m=0,5×(n+1), n 1 есть любое нечетное натуральное число при сохранении функциональных возможностей прототипа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в мажоритарном модуле, содержащем мажоритарные элементы, имеющие по три входа, и элементы 2И, все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что в первой и второй группах содержится по m-1 (m=0,5×(n+1), n 1 есть любое нечетное натуральное число) мажоритарных элементов, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в групп так, что в i-й группе содержится m-1 элементов 2И и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, объединенные первые входы всех мажоритарных элементов первой, второй групп и объединенные первые входы всех мажоритарных элементов третьей группы подключены соответственно к первому и второму настроечным входам мажоритарного модуля, особенность заключается в том, что в него введены N-1 элементов 2ИЛИ, выход предыдущего элемента 2ИЛИ соединен с первым входом последующего элемента 2ИЛИ, выходы (m-1)-ых мажоритарных элементов первой, второй групп и выход второго мажоритарного элемента третьей группы подключены соответственно к третьим входам первого, второго мажоритарных элементов третьей группы и выходу мажоритарного модуля, кроме того при n=3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы соединен с вторым входом первого мажоритарного элемента третьей группы, а при n>3 выход (m-1)-го элемента 2И первой группы, выходы (m-1)-ых элементов 2И второй, ,N-й групп и выход (N-1)-го элемента 2ИЛИ подключены соответственно к первому входу первого, вторым входам первого, ,(N-1)-го элементов 2ИЛИ и второму входу первого мажоритарного элемента третьей группы.
На фигуре представлена схема предлагаемого мажоритарного модуля.
Мажоритарный модуль содержит мажоритарные элементы 111, , 12(m-1), 131, 132, имеющие по три входа, элементы 2И 211, , 2N(m-1) и элементы 2ИЛИ 31, ,3N-1, где m=0,5×(n+1); n 1 есть любое нечетное натуральное число. Все мажоритарные элементы сгруппированы в три группы так, что первая, вторая и третья группы содержат соответственно элементы 111 , , 11(m-1), 121, , 12(m-1) и 131, 132, а в каждой группе выход предыдущего мажоритарного элемента соединен с вторым входом последующего мажоритарного элемента, все элементы 2И сгруппированы в N групп так, что в i-й группе содержатся элементы 2i1, , 2i(m-1) и выход предыдущего элемента 2И соединен с первым входом последующего элемента 2И, выход элемента 3 j подключен к первому входу элемента 3j+1, выходы элементов 11(m-1), 12(m-1) и 132 соединены соответственно с третьими входами элементов 1 31, 132 и выходом мажоритарного модуля, первый и второй настроечные входы которого подключены соответственно к объединенным первым входам элементов 111, , 12(m-1) и объединенным первым входам элементов 131, 132, кроме того, при n=3 выход элемента 21(m-1) соединен с вторым входом элемента 131 , а при n>3 выходы элементов 21(m-1), 22(m-1) , , 2N(m-1) и 3N-1 подключены соответственно к первому входу элемента 31, вторым входам элементов 31, , 3N-1 и второму входу элемента 131 .
Работа предлагаемого мажоритарного модуля осуществляется следующим образом. На его первом и втором настроечных входах фиксируются соответственно необходимые двоичные сигналы 1 и 2; на второй вход элемента 111, третьи входы элементов 111, , 11(m-1) и второй вход элемента 121 , третьи входы элементов 121, , 12(m-1) подаются соответственно входные двоичные сигналы х1, х2, ,xm и хm, xm+1, , xn; на первый вход элемента 2i1 , вторые входы элементов 2i1, , 2i(m-1) подаются соответственно входные двоичные сигналы x i1, xi2, , xim (xi1, , xim {х1, , xn}, m=0,5×(n+1), 1 i1< <im n, n 1 есть любое нечетное натуральное число) так, чтобы наборы x11, , x1m - xN1, , xNm были неповторяющимися между собой и с наборами x1, , хm и хm, , хn. Сигнал на выходе мажоритарного элемента равен 1 (0) только тогда, когда на двух или на всех входах этого элемента действуют сигналы, равные 1 (0). Следовательно, если на первом входе мажоритарного элемента присутствует 1 (0), то этот элемент будет выполнять операцию ИЛИ (И) над сигналами, действующими на его втором и третьем входах. Таким образом, операция, воспроизводимая предлагаемым модулем, определяется выражением
где символами , · обозначены соответственно операции ИЛИ, И.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый мажоритарный модуль реализует мажоритарную функцию n аргументов - входных двоичных сигналов либо дизъюнкцию (конъюнкцию) тех же n аргументов, где n 1 есть любое нечетное натуральное число, и является более простым по сравнению с прототипом устройством, так как содержит вместо имеющихся в прототипе N-1 трехвходовых мажоритарных элементов N-1 более простых элементов 2ИЛИ.
Класс H03K19/23 мажоритарные или миноритарные схемы, те в которых состояние выходного сигнала соответствует состоянию большинства или меньшинства входных сигналов соответственно
мажоритарный элемент с многозначным внутренним представлением сигналов - патент 2506696 (10.02.2014) | |
мажоритарный модуль - патент 2473954 (27.01.2013) | |
мажоритарное устройство - патент 2395161 (20.07.2010) | |
мажоритарный модуль - патент 2300137 (27.05.2007) | |
трехканальное устройство для управления блоками исполнительных реле - патент 2292113 (20.01.2007) | |
мажоритарный модуль - патент 2287897 (20.11.2006) | |
резервированный ключ - патент 2281606 (10.08.2006) | |
логический преобразователь - патент 2281545 (10.08.2006) | |
мажоритарный модуль - патент 2242044 (10.12.2004) | |
пороговый элемент - патент 2034401 (30.04.1995) |
Класс G06F7/57 арифметико-логические устройства (ALU), те оборудование или устройства для выполнения двух или более операций, относящихся к группам 7/483