Ячейка однородной среды

Ячейка однородной структуры, 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 булевых формул из классов бесповторных упорядоченных, неупорядоченных, повторных формул, как с пропусками аргументов так и без них.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей ячейки. Указанный результат достигается за счет того, что в ячейке, содержащей восемь входов, пять элемента ИЛИ, восемнадцать 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 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

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено 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 заданных в базисе И, ИЛИ, НЕ при равной доступности прямых и инверсных выходов источников информации.

Известна ячейка однородной среды, содержащая элементы И, ИЛИ. (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.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является ячейка, содержащая элементы И, ИЛИ, причем семь входов ячейки подключены к соответствующим входам логических элементов, а на двух выходах данной ячейки обеспечивается формирование заданных функциональных зависимостей. Данная ячейка предназначена для построения двухканальных 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 (Патент РФ на полезную модель 58240 от 05.06.2006, кл. G06F 7/00, бюл. 33 от 27.11.2006).

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 х_i , где i - номер входа однородной среды. Если в записи бесповторной булевой формулы индекс i 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 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.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка однородной структуры, содержащая шесть элемента И и четыре элемента ИЛИ, причем первый информационный вход ячейки соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, вторым входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И, инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, первый прямой вход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым настроечным входом ячейки, первым прямым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом третьего элемента И, первым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с вторым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, с третьим информационным входом ячейки, с вторым прямым входом третьего элемента И, с третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым прямым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым выходом ячейки, третий настроечный вход которой соединен с инверсным входом четвертого элемента И, первый прямой вход которого соединен с вторым информационным входом ячейки, первый выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, четвертый настроечный вход ячейки соединен с третьим входом шестого элемента И, с третьим входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, второй вход пятого элемента И соединен с вторым информационным входом ячейки, первый вход пятого элемента И соединен со вторым входом шестого элемента И, с третьим информационным входом ячейки, выход шестого элемента И соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, первый вход шестого элемента И соединен с первым информационным входом ячейки, содержит двенадцать дополнительных элементов И и один элемент ИЛИ, причем первый прямой вход седьмого элемента И соединен с вторым информационным входом ячейки, первый инверсный вход которого соединен с четвертым настроечным входом ячейки, второй прямой вход которого соединен с третьим настроечным входом ячейки, второй инверсный вход которого соединен с вторым настроечным входом ячейки, третий инверсный вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, выход которого соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ,, второй вход восьмого элемента И, второй вход девятого элемента И, второй вход десятого элемента И, третий вход одиннадцатого элемента И, второй вход двенадцатого элемента И, второй прямой вход тринадцатого элемента И, прямой вход четырнадцатого элемента И, третий прямой вход пятнадцатого элемента И объединены и являются четвертым информационным входом ячейки, третий выход которой соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый вход которого соединен с четвертым инверсным входом шестнадцатого элемента И, с вторым инверсным входом семнадцатого элемента И, с первым инверсным входом седьмого элемента И, с четвертым настроечным входом ячейки, с вторым прямым входом восемнадцатого элемента И, выход которого соединен с одиннадцатым входом пятого элемента ИЛИ, десятый вход которого соединен с выходом семнадцатого элемента И, первый прямой вход которого соединен с инверсным входом восемнадцатого элемента И, с первым инверсным входом шестнадцатого элемента И, с инверсным входом пятнадцатого элемента И, с первым прямым входом тринадцатого элемента И, с первым прямым входом двенадцатого элемента И, с первым настроечным входом ячейки, с первым входом одинадцатого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И, инверсный вход которого соединен с четвертым прямым входом восемнадцатого элемента И, с первым инверсным входом семнадцатого элемента И, с вторым инверсным входом шестнадцатого элемента И, с первым прямым входом пятнадцатого элемента И, с первым инверсным входом четырнадцатого элемента И, с вторым настроечным входом ячейки, с инверсным входом двенадцатого элемента И, выход которого соединен с пятым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элемента И, инверсный вход которого соединен с третьим входом восемнадцатого элемента И, с вторым прямым входом семнадцатого элемента И, с третьим инверсным входом шестнадцатого элемента И, с вторым прямым входом пятнадцатого элемента И, с вторым инверсным входом четырнадцатого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, с инверсным входом тринадцатого элемента И, выход которого соединен с шестым входом пятого элемента ИЛИ, седьмой вход которого соединен с выходом четырнадцатого элемента И, восьмой вход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом пятнадцатого элемента И, девятый вход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом шестнадцатого элемента И, прямой вход которого соединен с первым прямым входом девятого элемента И, с вторым информационным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен с первым прямым входом десятого элемента И, с первым прямым входом восемнадцатого элемента И.

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 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.

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, 8, элементы ИЛИ 9, 10, 11, 12, 13, элементы И 14, 15, 16, 17,18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, выходы 32, 33, 34.: 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 18 для более удобного описания и синтеза ячейки; на фиг.3 - коммутационные и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем настройки; на фиг 4-10 - возможные соединения ячеек в структуре. Входами первого элемента ИЛИ (фиг.2) являются выходы первого, второго, пятого элементов И, входами второго элемента ИЛИ являются выходы третьего, четвертого, шестого, седьмого элементов И, входами пятого элемента ИЛИ являются выходы восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого, восемнадцатого элементов И. Выходы первого, второго и пятого элементов ИЛИ являются первым, вторым и третьим выходами ячейки соответственно. Второй вход третьего элемента ИЛИ, инверсный вход третьего элемента И, третий инверсный вход седьмого элемента И, инверсный вход четвертого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И, первый вход одиннадцатого элемента И, первый прямой вход двенадцатого элемента И, первый прямой вход тринадцатого элемента И, инверсный вход пятнадцатого элемента И, первый инверсный вход шестнадцатого элемента И, первый прямой вход семнадцатого элемента И, инверсный вход восемнадцатого элемента И объединены и являются первым входом ячейки (первый настроечный). Первый вход третьего элемента ИЛИ, первый прямой вход третьего элемента И, второй инверсный вход седьмого элемента И, первый прямой вход четвертого элемента ИЛИ, первый вход второго элемента И, инверсный вход десятого элемента И, инверсный вход двенадцатого элемента И, первый инверсный вход четырнадцатого элемента И, первый прямой вход пятнадцатого элемента И, второй инверсный вход шестнадцатого элемента И, первый инверсный вход семнадцатого элемента И, четвертый прямой вход восемнадцатого элемента И объединены и являются вторым входом ячейки (второй настроечный). Инверсный вход четвертого элемента И, второй прямой вход седьмого элемента И, инверсный вход девятого элемента И, инверсный вход тринадцатого элемента И, второй инверсный вход четырнадцатого элемента И, второй прямой вход пятнадцатого элемента И, третий инверсный вход шестнадцатого элемента И, второй прямой семнадцатого элемента И, третий прямой вход восемнадцатого элемента И объединены и являются третьим входом ячейки (третий настроечный). Третьи входы пятого и шестого элементов И, первый инверсный вход седьмого элемента И, первый вход восьмого элемента И, четвертый инверсный вход шестнадцатого элемента И, второй инверсный вход семнадцатого элемента И, второй прямой вход восемнадцатого элемента И объединены и являются четвертым входом ячейки (четвертый настроечный). Первый прямой вход четвертого элемента И, второй вход пятого элемента И, первый прямой вход седьмого элемента И, первый прямой вход девятого элемента И, прямой вход шестнадцатого элемента И объединены и являются пятым входом ячейки (второй информационный). Третий вход третьего элемента ИЛИ, второй прямой вход третьего элемента И, второй вход шестого элемента И, второй прямой вход четвертого элемента ИЛИ, третий вход второго элемента И, первый вход пятого элемента И, первый прямой вход десятого элемента И, первый прямой вход восемнадцатого элемента И объединены и являются шестым входом ячейки (третий информационный). Первые входы первого и шестого элементов И, второй вход одиннадцатого элемента И, третий прямой вход семнадцатого элемента И объединены и являются седьмым входом ячейки (первый информационный). Второй вход восьмого элемента И, второй прямой вход девятого элемента И, второй прямой вход десятого элемента И, третий вход одиннадцатого элемента И, второй прямой вход двенадцатого элемента И, второй прямой вход тринадцатого элемента И, прямой вход четырнадцатого элемента И, третий прямой вход пятнадцатого элемента И объединены и являются восьмым входом ячейки (четвертый информационный).

Структура предлагаемой ячейки описывается следующей системой формул:

Ячейка путем настройки реализует следующие системы формул:

1) при z₄=0, z ₃=0, z₂=0, z₁=0, 3) при z₄ =0, z₃=0, z₂=1, z₁=0,

2) при z₄=0, z₃ =0, z₂=0, z₁=1, 4) при z₄=0, z₃=0, z₂=1, z₁=1,

5) при z₄=0, z₃ =1, z₂=0, z₁=0, 11) при z₄=1, z₃=0, z₂=1, z₁=0,

6) при z₄=0, z₃=1, z₂=0, z₁=1, 12) при z₄=1, z ₃=0, z₂=1, z₁=1,

7) при z₄=0, z₃=1, z₂=1, z₁=0, 13) при z₄=1, z ₃=1, Z₂=0, z₁=0,

8) при z₄=0, z₃=1, z₂=1, z₁=1, 14) при z₄=1, z ₃=1, z₂=0, z₁=1,

9) при z₄=1, z₃=0, z₂=0, Z₁=0, 15) при z₄=1, z ₃=1, z₂=1, z₁=0,

10) при z₄=1, z₃=0, z₂=0, z₁=1, 16) при z₄=1, z ₃=1, z₂=1, z₁=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

f₁=х₁x₂Ъx₃x₄ .

Пример 2. Для реализации системы упорядоченной формул с пропуском аргумента х₄

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.5.

Пример 3. Для реализации бесповторной неупорядоченной формулы вида

f₄=(х₁x₂Ъx₄)х ₂

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.6.

Пример 4. На фиг.7 показаны настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей бесповторную неупорядоченную формулу с пропуском аргументов x₅ и х₇

f ₅=x₁x₃Ъx₂Ъx₄ x₆Ъx₈x₉.

Пример 5. Для реализации системы формул вида

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.8.

Пример 6. Для реализации системы формул вида

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.9.

Пример 7. Для реализации системы формул вида

строиться однородная среда с настроечными кодами, представленная на фиг.10.

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 шесть элемента И, причем первый информационный вход ячейки соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, вторым входом третьего элемента ИЛИ, инверсным входом третьего элемента И, инверсным входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, первый прямой вход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым настроечным входом ячейки, первым прямым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом третьего элемента И, первым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с вторым прямым входом четвертого элемента ИЛИ, с третьим информационным входом ячейки, с вторым прямым входом третьего элемента И, с третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым прямым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым выходом ячейки, третий настроечный вход которой соединен с инверсным входом четвертого элемента И, первый прямой вход которого соединен с вторым информационным входом ячейки, первый выход которой соединен с выходом первого элемента ИЛИ, четвертый настроечный вход ячейки соединен с третьим входом шестого элемента И, с третьим входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, второй вход пятого элемента И соединен с вторым информационным входом ячейки, первый вход пятого элемента И соединен со вторым входом шестого элемента И, с третьим информационным входом ячейки, выход шестого элемента И соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, первый вход шестого элемента И соединен с первым информационным входом ячейки, отличающаяся тем, что в нее введены двенадцать дополнительных элементов И и один элемент ИЛИ, причем первый прямой вход седьмого элемента И соединен с вторым информационным входом ячейки, первый инверсный вход которого соединен с четвертым настроечным входом ячейки, второй прямой вход которого соединен с третьим настроечным входом ячейки, второй инверсный вход которого соединен с вторым настроечным входом ячейки, третий инверсный вход которого соединен с первым настроечным входом ячейки, выход которого соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И, второй вход девятого элемента И, второй вход десятого элемента И, третий вход одиннадцатого элемента И, второй вход двенадцатого элемента И, второй прямой вход тринадцатого элемента И, прямой вход четырнадцатого элемента И, третий прямой вход пятнадцатого элемента И объединены и являются четвертым информационным входом ячейки, третий выход которой соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый вход которого соединен с четвертым инверсным входом шестнадцатого элемента И, с вторым инверсным входом семнадцатого элемента И, с первым инверсным входом седьмого элемента И, с четвертым настроечным входом ячейки, с вторым прямым входом восемнадцатого элемента И, выход которого соединен с одиннадцатым входом пятого элемента ИЛИ, десятый вход которого соединен с выходом семнадцатого элемента И, первый прямой вход которого соединен с инверсным входом восемнадцатого элемента И, с первым инверсным входом шестнадцатого элемента И, с инверсным входом пятнадцатого элемента И, с первым прямым входом тринадцатого элемента И, с первым прямым входом двенадцатого элемента И, с первым настроечным входом ячейки, с первым входом одиннадцатого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом пятого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И, инверсный вход которого соединен с четвертым прямым входом восемнадцатого элемента И, с первым инверсным входом семнадцатого элемента И, с вторым инверсным входом шестнадцатого элемента И, с первым прямым входом пятнадцатого элемента И, с первым инверсным входом четырнадцатого элемента И, с вторым настроечным входом ячейки, с инверсным входом двенадцатого элемента И, выход которого соединен с пятым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом девятого элемента И, инверсный вход которого соединен с третьим входом восемнадцатого элемента И, с вторым прямым входом семнадцатого элемента И, с третьим инверсным входом шестнадцатого элемента И, с вторым прямым входом пятнадцатого элемента И, с вторым инверсным входом четырнадцатого элемента И, с третьим настроечным входом ячейки, с инверсным входом тринадцатого элемента И, выход которого соединен с шестым входом пятого элемента ИЛИ, седьмой вход которого соединен с выходом четырнадцатого элемента И, восьмой вход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом пятнадцатого элемента И, девятый вход пятого элемента ИЛИ соединен с выходом шестнадцатого элемента И, прямой вход которого соединен с первым прямым входом девятого элемента И, с вторым информационным входом ячейки, третий информационный вход которой соединен с первым прямым входом десятого элемента И, с первым прямым входом восемнадцатого элемента И.