Ячейка однородной среды
Ячейка однородной среды, предназначенная для построения двухканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также булевы формулы 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, четыре элемента ИЛИ, пять 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 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 двухканальных линейных однородных структур, реализующих произвольные нормальные формулы из h букв, а также 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. 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 хi, 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 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 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 дополнительный элемент И, причем четвертый настроечный вход ячейки соединен со вторым входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента И, со вторым информационным входом ячейки, выход пятого элемента И соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ.
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 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, элементы И 12, 13, 14, 15, 16, выходы 17, 18; 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 5 для более удобного описания и синтеза ячейки; на фиг.3 - коммутационные и функциональные схемы, реализуемые ячейкой путем настройки; на фиг.4-9 - возможные соединения ячеек в среде. Входами первого элемента ИЛИ (фиг.2) являются выходы первого, второго, пятого элементов И, входами второго элемента ИЛИ являются выходы третьего, четвертого, элементов И. Выходы первого и второго элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами ячейки соответственно. Инверсный вход четвертого элемента И соединен с третьим входом ячейки (третьим настроечным). Первые прямые входа третьего, четвертого элементов ИЛИ, первые прямые входа второго и третьего элементов И объединены и являются вторым входом ячейки (второй настроечный). Инверсные входа третьего, второй вход второго элементов И, второй вход третьего, инверсный четвертого элементов ИЛИ объединены и являются первым входом ячейки (первый настроечный). Первые прямые входа четвертого и пятого элементов И объединены и являются пятым входом ячейки (второй информационный). Второй прямой вход четвертого элементов ИЛИ, второй прямой вход третьего элемента И, третий вход второго
элемента И, третий вход третьего элемента ИЛИ объединены и являются шестым входом ячейки (третий информационный). Первый вход первого элемента И является седьмым входом ячейки (первый информационный). Второй вход пятого элемента И является четвертым входом ячейки (четвертый настроечный).
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, | 5) при z4=0, z 3=1, z2=0, z1 =0, |
 |  |
| 2) при z4 =0, z3=0, z2=0, z 1=1, | 6) при z4 =0, z3=1, z2=0, z 1=1, |
 |  |
| 3) при z4 =0, z3=0, z2=1, z 1=0, | 7) при z4 =0, z3=1, z2=1, z 1=0, |
 |  |
| 4) при z4 =0, z3=0, z2=1, z 1=1, | 8) при z4 =0, z3=1, z2=1, z 1=1, |
 |  |
| 9) при z4=1, z 3=0, z2=0, z1 =0, | 13) при z4=1, z 3=1, z2=0, z1 =0, |
 |  |
| 10) при z4 =1, z3=0, z2=0, z 1=1, | 14) при z4 =1, z3=1, z2=0, z 1=1, |
 |  |
| 11) при z4 =1, z3=0, z2=1, z 1=0, | 15) при z4 =1, z3=1, z2=1, z 1=0, |
 |  |
| 12) при z4 =1, z3=0, z2=1, z 1=1, | 16) при z4 =1, 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
Пример 2. Для реализации бесповторной упорядоченной формулы с пропуском аргумента x4
строиться однородная структура с настроечными кодами, представленная на фиг.5.
Пример 3. Для реализации бесповторной неупорядоченной формулы вида
строиться однородная структура 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 x 5 и x7
Пример 5. Для реализации повторной упорядоченной формулы вида
строиться однородная структура с настроечными кодами, представленная на фиг.8.
Пример 6. Для реализации повторной упорядоченной формулы с пропуском аргумента x 4
строиться однородная структура с настроечными кодами, представленная на фиг.9.
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 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 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 один элемент И и четвертый настроечный вход, причем четвертый настроечный вход ячейки соединен со вторым входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с первым прямым входом четвертого элемента И, со вторым информационным входом ячейки, выход пятого элемента И соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ.
