Ячейка однородной среды

Ячейка однородной среды, предназначенная для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них, относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована в системах обработки информации, в контурах управления адаптивных промышленных роботов, в системах контроля знаний обучаемых, при проектировании БИС и СБИС. В аналоге и прототипе осуществляется вычисление ограниченного подкласса бесповторных упорядоченных булевых формул. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей ячейки. Указанный результат достигается за счет того, что в ячейке, содержащей семь входов, пять элемента ИЛИ, десять элементов И, три выхода, путем настройки ее предусмотрены различные комбинационные варианты соединения входов с выходами ячеек, чем обеспечивается построение трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из А букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них.

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из А букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них заданных в базисе И, ИЛИ, НЕ при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации.

Известна ячейка однородной среды, содержащая элементы И, ИЛИ, ЗАПРЕТ (Авторское свидетельство СССР 798804, кл. G06F 7/00, 1978).

Недостатком известной ячейки является, ограниченный класс реализации булевых формул.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является ячейка, содержащая элементы И, ИЛИ, причем шесть входов ячейки подключены к соответствующим входам логических элементов, а на двух выходах данной ячейки обеспечивается формирование заданных функциональных зависимостей. Данная ячейка предназначена для построения линейных однородных сред, реализующих произвольные дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы (ДНФ и КНФ) из h букв, большой класс скобочных форм, а также класс бесповторных упорядоченных булевых формул с пропусками аргументов, при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации (Авторское свидетельство СССР 1448344 от 01.09.1988, кл. G06F 7/00, бюл. 48 от 30.12.1988).

Недостатком данной ячейки является то, что она вычисляет только бесповторные упорядоченные булевы формулы т.е. данная ячейка обладает ограниченными функциональными возможностями.

Формулу будем считать бесповторной, если каждый аргумент входит в нее не более одного раза. Бесповторной будем считать формулу и в том случае, если существуют тождественные преобразования, в результате которых формула, содержащая повторные аргументы, приводится к виду, не содержащему повторных аргументов. Во всех остальных случаях формула является повторной.

Под упорядоченной булевой формулой понимается следующее.

Пусть ячейки соединены так, что образуют однородную линейную среду. Пронумеруем входы ячеек однородной среды (исключая настроечные входы) и каждому из них поставим в соответствие логический аргумент вида x_i, где i - номер входа однородной среды. Если в записи бесповторной булевой формулы индекс при логических аргументах возрастает слева направо, то будем считать, что это формула упорядочена. Упорядоченной будем считать формулу и в том случае, если существуют тождественные преобразования, в результате которых получается запись формулы с возрастающими слева направо индексами аргументов. Во всех остальных случаях формула являются неупорядоченной. Если в записи упорядоченной бесповторной булевой формулы аргументы с теми или иными индексами отсутствуют, то будем считать, что эта формула содержит пропуски соответствующих аргументов.

Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей за счет построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из А букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка однородной среды, содержащая четыре элемента И и четыре элемента ИЛИ, причем первый выход ячейки соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый прямой вход которого соединен с первым информационным входом ячейки, с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, прямой вход которого соединен с первым прямым входом третьего элемента И, с вторым настроечным входом ячейки, второй выход которой соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй выход которого соединен с инверсным входом третьего элемента И, с первым настроечным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен с вторым прямым входом второго элемента И, содержит шесть дополнительных элемент И и один элемент ИЛИ, причем первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом ячейки, с вторым прямым входом третьего элемента И, с вторым прямым входом восьмого элемента И, с третьим прямым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И, первый вход которого соединен с четвертым информационным входом ячейки, с четвертым входом седьмого элемента И, с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента И, инверсный вход которого соединен с инверсным входом пятого элемента ИЛИ, первым входом седьмого элемента И, первым входом шестого элемента И, инверсным входом второго элемента И, инверсным входом восьмого элемента И, первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первым прямым входом девятого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента И, с вторым входом седьмого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента ИЛИ, второй прямой вход которого соединен с третьим входом седьмого элемента И, с вторым прямым входом пятого элемента И, с инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, с инверсным входом девятого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, с первым прямым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом девятого элемента И, второй прямой вход которого соединен с первым входом третьего элемента И, третьим входом пятого элемента И, с третьим информационным входом ячейки, третий выход которой соединен с выходом десятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с пятым входом первого элемента ИЛИ.

Введенные новые элементы и связи в совокупности с известными признаками приводят к достижению положительного эффекта -построению трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из А букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов, так и без них. Достижение такого положительного эффекта заявляемой совокупности признаков не вытекает из известных нам технических решений. С учетом изложенного следует считать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показана общая схема ячейки, содержащей входы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, элементы ИЛИ 8, 9, 10, 11, 12, элементы И 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, выходы 23, 24, 25: на фиг.2 представлена детализированная схема этой же ячейки с указанием номеров входов на каждый элемент ячейки, показаны номера информационных и настроечных входов, а также номера выходов ячейки, элементам ИЛИ присвоены номера от 1 до 5, элемента И - от 1 до 10 для более удобного описания и синтеза ячейки; на фиг.3 - коммутационные и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем настройки; на фиг 4-8 - возможные соединения ячеек в среде. Входами первого элемента ИЛИ (фиг.2) являются выходы первого, второго, пятого, шестого, седьмого элементов И, входами второго элемента ИЛИ являются выходы третьего, четвертого, восьмого, девятого, элементов И. Выходы первого и второго элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами ячейки соответственно. Третьим выходом ячейки является выход десятого элемента И. Второй вход третьего элемента ИЛИ, инверсный вход третьего элемента И, инверсный вход восьмого элемента И, инверсный вход второго элемента И, инверсный вход пятого элемента И, первые входа двадцатого и двадцать первого элементов И, инверсный вход пятого элемента ИЛИ объединены и являются первым входом ячейки (первый настроечный). Первый вход третьего элемента И, первый прямой вход девятого элемента И, прямой вход четвертого элемента ИЛИ, первый вход пятого элемента И, второй вход седьмого элемента И, первый прямой вход пятого элемента ИЛИ объединены, и являются вторым входом ячейки (второй настроечный). Инверсный вход четвертого элемента И, инверсный вход девятого элемента И, первый прямой вход восьмого элемента И, второй прямой вход пятого элемента И, третий вход седьмого элемента И, второй прямой вход пятого элемента ИЛИ является третьим входом ячейки (третий настроечный). Первый вход третьего элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И, второй прямой вход восьмого элемента И, третий прямой вход пятого элемента ИЛИ объединены и являются четвертым входом ячейки (второй информационный). Третий вход пятого элемента И, второй прямой вход второго элемента И, второй вход девятого элемента И, первый вход четвертого элемента И, объединены и являются пятым входом ячейки (третий информационный).Первые входы первого, второго элементов И, третий вход шестого элемента И объединены и являются шестым входом ячейки (первый информационный). Второй вход шестого элемента И, четвертый вход седьмого элемента И, первый вход десятого элемента И объединены и являются седьмым входом ячейки (четвертый информационный).

Структура предлагаемой ячейки описывается следующей системой формул:

Ячейка путем настройки реализует следующие системы формул:

l)при z₃=0, z₂ =0, z₁=0 2)при z₃=0, z₂=0, z ₁=1

3)при z₃=0, z₂=1, z₁=0 6)при z₃=1, z₂=0, z ₁=1,

4)при z₃=0, z₂=0, z₁=1 7)при z₃=1, z₂=1, z ₁=0,

4)при z₃=1, z₂=0, z₁=0 7)при z₃=1, z₂=1, z ₁=1,

Проиллюстрируем работу однородных сред, построенных из предлагаемых ячеек на следующих примерах.

Пример 1. На фиг.4 показаны настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей бесповторную упорядоченную формулу вида

.

Пример 2. Для реализации упорядоченной повторной формулы вида

,

строиться однородная среда с настроечными кодами (фиг.5).

Пример 3. На фиг.6 представлены настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей бесповторную упорядоченную формулу с пропуском аргумента x ₁:

.

Пример 4. Для реализации бесповторной неупорядоченной формулы вида.

.

строиться однородная среда с настроечными кодами (фиг.7).

Пример 5. На фиг.8 представлены настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей систему из неупорядоченных повторных с пропусками аргументов и упорядоченных бесповторных с пропусками аргументов формул вида

Таким образом, предлагаемая ячейка обладает по сравнению с прототипом значительно большими функциональными возможностями.

Ячейка может быть выполнена на микросхемах серии К555. Цифровые интегральные микросхемы: / Справ. - М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.:Беларусь, 1991. - 493 с.

Ячейка однородной среды, предназначенная для построения трехканальных линейных однородных сред, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевы формулы и системы булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул как с пропусками аргументов, так и без них, содержащая четыре элемента ИЛИ и четыре элемента И, причем первый выход ячейки соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый прямой вход которого соединен с первым информационным входом ячейки, с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, прямой вход которого соединен с первым прямым входом третьего элемента И, с вторым настроечным входом ячейки, второй выход которой соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй выход которого соединен с инверсным входом третьего элемента И, с первым настроечным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен с вторым прямым входом второго элемента И, отличается тем, что в нее введены один элемент ИЛИ и шесть элементов И, причем первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входов ячейки, с вторым прямым входом третьего элемента И, с вторым прямым входом восьмого элемента И, с третьим прямым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И, первый вход которого соединен с четвертым информационным входом ячейки, с четвертым входом седьмого элемента И, с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента И, инверсный вход которого соединен с инверсным входом пятого элемента ИЛИ, первым входом седьмого элемента И, первым входом шестого элемента И, инверсным входом второго элемента И, инверсным входом восьмого элемента И, первым настроечным входом ячейки, второй настроечный вход которой соединен с первым прямым входом девятого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента И, с вторым входом седьмого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента ИЛИ, второй прямой вход которого соединен с третьим входом седьмого элемента И, с вторым прямым входом пятого элемента И, с инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, с инверсным входом девятого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, с первым прямым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом девятого элемента И, второй прямой вход которого соединен с первым входом третьего элемента И, третьим входом пятого элемента И, с третьим информационным входом ячейки, третий выход которой соединен с выходом десятого элемента И, выход седьмого элемента И соединен с пятым входом первого элемента ИЛИ.