Ячейка однородной среды

Ячейка однородной среды, предназначенная для построения двухканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевы формулы и системы булевых формул включая булевы формулы представленные в виде полиномов Жегалгина из классов бесповторных упорядоченных и неупорядоченных 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 шесть входов, четыре элемента ИЛИ, тринадцать элементов И, два выхода, путем настройки ее предусмотрены различные комбинационные варианты соединения входов с выходами ячеек, чем обеспечивается вычисление, произвольных нормальных формул из h букв, а также булевых формул и систем булевых формул включая булевы формулы представленные в виде полиномов Жегалгина из классов бесповторных упорядоченных и неупорядоченных формул, как с пропусками аргументов так и без них.

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения двухканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевых формул и системы булевых формул включая булевы формулы представленные в виде полиномов Жегалгина из классов бесповторных упорядоченных и неупорядоченных 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. G 06 F 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 структур, 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. G 06 F 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 структуру. 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 структуры. 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 реализации булевых формул и систем булевых формул включая булевы формулы представленные в виде полиномов Жегалгина из классов бесповторных упорядоченных и неупорядоченных 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 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, содержит дополнительные элементы И, причем инверсный вход третьего элемента И соединен с вторым инверсным входом пятого элемента И, с третьим прямым входом шестого элемента И, с третьим прямым входом седьмого элемента И, с четвертым входом восьмого элемента И, с вторым инверсным входом девятого элемента И, с третьим прямым входом десятого элемента И, с инверсным входом одиннадцатого элемента И, с четверым прямым входом двенадцатого элемента И, с четвертым прямым входом тринадцатого элемента И, выход которого соединен с седьмым входом первого элемента ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом двенадцатого элемента И, третий прямой вход которого соединен с третьим прямым входом тринадцатого элемента И, с третьим прямым входом одиннадцатого элемента И, с инверсным входом десятого элемента И, с

первым инверсным входом девятого элемента И, с третьим входом восьмого элемента И, с вторым инверсным входом седьмого элемента И, с вторым инверсным входом шестого элемента И, с первым прямым входом третьего элемента И, с первым инверсным входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, второй прямой вход которого соединен с инверсным входом четвертого элемента И, со вторым прямым входом пятого элемента И, со вторым прямым входом седьмого элемента И, со вторым входом восьмого элемента И, с инверсным входом первого элемента И, с инверсным входом второго элемента И, со вторым прямым входом тринадцатого элемента И, с вторым прямым входом двенадцатого элемента И, со вторым прямым входом одиннадцатого элемента И, со вторым прямым входом девятого элемента И, со вторым прямым входом десятого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ, пятый вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента И, третий вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом девятого элемента И, первый прямой вход которого соединен с инверсным входом тринадцатого элемента И, с первым прямым входом двенадцатого элемента И, со вторым прямым входом третьего элемента И, с первым прямым входом шестого элемента И, с первым инверсным входом седьмого элемента И, выход которого соединен с пятым входом второго элемента ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом восьмого

элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом седьмого элемента И, с первым инверсным входом шестого элемента И, с четвертым входом ячейки, шестой вход которой соединен с первым прямым входом тринадцатого элемента И, с инверсным входом двенадцатого элемента И, с первым прямым входом одиннадцатого элемента И, с первым прямым входом десятого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента И.

Введенные новые элементы и связи в совокупности с известными признаками приводят к достижению положительного эффекта - построению двухканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевых формул и системы булевых формул включая булевы формулы представленные в виде полиномов Жегалгина из классов бесповторных упорядоченных и неупорядоченных 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, элементы ИЛИ 7, 8, 9, 10, элементы И 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, выходы 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 4, элементам И - от 1 до 13 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, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого элементов И, входами второго элемента ИЛИ являются выходы четвертого, третьего, пятого, шестого, седьмого, восьмого элементов И. Выходы первого и второго элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами ячейки соответственно. Второй вход третьего элемента ИЛИ, инверсный вход третьего элемента И, второй инверсный вход пятого элемента И, третий прямой вход шестого элемента И, третий прямой вход седьмого элемента И, четвертый вход восьмого элемента И, инверсный вход четвертого элемента ИЛИ, второй прямой вход второго элемента И, второй инверсный вход девятого элемента И, третий прямой вход десятого элемента И, инверсный вход одиннадцатого элемента И, четвертый прямой вход двенадцатого элемента И, четвертый прямой вход тринадцатого элемента И объединены и являются первым входом ячейки (первый настроечный). Первый вход третьего элемента ИЛИ, первый прямой вход третьего элемента И, первый инверсный вход пятого элемента И, второй инверсный вход шестого элемента И, второй инверсный вход седьмого элемента И, третий вход восьмого элемента И, первый прямой вход

четвертого элемента ИЛИ, первый прямой вход второго элемента И, первый инверсный вход девятого элемента И, инверсный вход десятого элемента И, третьи прямые входы одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого элементов И объединены и являются вторым входом ячейки (второй настроечный). Инверсный вход четвертого элемента И, вторые прямые входы пятого, шестого, седьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого элементов И, второй вход восьмого элемента И, инверсные входы первого и второго элементов И объединены и являются третьим входом ячейки (третий настроечный). Первый прямой вход четвертого элемента И, инверсный вход шестого элемента И, первый прямой вход седьмого элемента И, первый вход восьмого элемента И объединены и являются четвертым входом ячейки (второй информационный). Третий вход третьего элемента ИЛИ, второй прямой вход третьего элемента И, первый прямой вход шестого элемента И, первый инверсный вход седьмого элемента И, второй прямой вход четвертого элемента ИЛИ, третий прямой вход второго элемента И, первый прямой вход девятого элемента И, первый прямой вход двенадцатого элемента И, инверсный вход тринадцатого элемента И объединены и являются пятым входом ячейки (третий информационный). Первые прямые входы пятого, первого, десятого, одиннадцатого, тринадцатого элементов И, инверсный вход двенадцатого элемента И объединены и являются шестым входом ячейки (первый информационный).

Структура предлагаемой ячейки описывается следующей системой формул:

Ячейка путем настройки реализует следующие системы формул:

(фиг.3а)\tab(фиг.3д)

(фиг.3б)\tab(фиг.3е)

(фиг.3в)\tab(фиг.3ж)

(фиг.3г)\tab(фиг.3з)

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

f ₁=х₁x₂x ₃x₄x₅.

Пример 2. Для реализации системы булевых формул вида

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

Пример 3. На фиг.6 показаны настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей бесповторную неупорядоченную булеву формулу

f₄ =(х₁x₃x₄)x₂.

Пример 4. Для реализации булевой формулы, представленной в виде полинома Жегалкина:

f₅=x ₁x₂x₃x₄

строиться однородная структура с настроечными кодами, представленная на фиг.7.

Пример 5. На фиг.8 показаны настроечные коды каждой ячейки однородной среды, реализующей систему булевых формул вида

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

Ячейка может быть выполнена на микросхемах серии К555 (ЛИ3, ЛИ6, ЛЛ1, ЛН1. 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 двухканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевы формулы и системы булевых формул включая булевы формулы, представленные в виде полиномов Жегалгина из классов бесповторных упорядоченных и неупорядоченных формул, как с пропусками аргументов, так и без них, содержащая четыре элемента ИЛИ и четыре 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, отличающаяся тем, что в нее введены девять элементов И, причем инверсный вход третьего элемента И соединен с вторым инверсным входом пятого элемента И, с третьим прямым входом шестого элемента И, с третьим прямым входом седьмого элемента И, с четвертым входом восьмого элемента И, с вторым инверсным входом девятого элемента И, с третьим прямым входом десятого элемента И, с инверсным входом одиннадцатого элемента И, с четверым прямым входом двенадцатого элемента И, с четвертым прямым входом тринадцатого элемента И, выход которого соединен с седьмым входом первого элемента ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом двенадцатого элемента И, третий прямой вход которого соединен с третьим прямым входом тринадцатого элемента И, с третьим прямым входом одиннадцатого элемента И, с инверсным входом десятого элемента И, с первым инверсным входом девятого элемента И, с третьим входом восьмого элемента И, с вторым инверсным входом седьмого элемента И, с вторым инверсным входом шестого элемента И, с первым прямым входом третьего элемента И, с первым инверсным входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, второй прямой вход которого соединен с инверсным входом четвертого элемента И, со вторым прямым входом пятого элемента И, со вторым прямым входом седьмого элемента И, со вторым входом восьмого элемента И, с инверсным входом первого элемента И, с инверсным входом второго элемента И, со вторым прямым входом тринадцатого элемента И, с вторым прямым входом двенадцатого элемента И, со вторым прямым входом одиннадцатого элемента И, со вторым прямым входом девятого элемента И, со вторым прямым входом десятого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ, пятый вход которого соединен с выходом одиннадцатого элемента И, третий вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом девятого элемента И, первый прямой вход которого соединен с инверсным входом тринадцатого элемента И, с первым прямым входом двенадцатого элемента И, со вторым прямым входом третьего элемента И, с первым прямым входом шестого элемента И, с первым инверсным входом седьмого элемента И, выход которого соединен с пятым входом второго элемента ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом седьмого элемента И, с первым инверсным входом шестого элемента И, с четвертым входом ячейки, шестой вход которой соединен с первым прямым входом тринадцатого элемента И, с инверсным входом двенадцатого элемента И, с первым прямым входом одиннадцатого элемента И, с первым прямым входом десятого элемента И, с первым прямым входом пятого элемента И.