Преобразователь кодов

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование для аппаратного контроля вычислительных устройств позволяет расширить функциональные возможности за счет осуществления обратного преобразования кодов. Преобразователь содержит матрицу 3 трансформаторов. Благодаря введению диодов 2 и элементов НЕ 1 для непрерывных сигналов один и тот же преобразователь может выполнять как прямое (от выводов 4 к выводам 5), так и обратное выводов (от 5 к 4) выводам преобразование кодов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (П1 (Ю.4 Н 03 М 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4393045/24-24 (22) 04.01.88 (46) 23.11 ° 89. Бюл. У 43 (71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) С.И. Хмельник (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1193825, кл. H 03 М 7/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1305873, кл. Н 03 М 7/22, 1985.

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование для аппаратного контроля вычислительных устройств позволяет расширить функциональные воэможности sa счет осуществления обратного преобразования кодов. Преобразователь содержит матрицу 3 трансформаторов.

Благодаря введению диодов 2 и элементов НЕ 1 для непрерывных сигналов один и тот же преобразователь может выполнять как прямое (от выводов 4 к выводам 5), так и обратное (от выводов 5 к выводам 4) преобразование кодов, 1 з.п, ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1524182

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольэовано в системах аппаратного контроля вычислительных устройств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет осуществления обратного преобразования кодов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 — элемент НЕ для непрерывных сигналов; на фиг. 3 — трансформатор, на фиг. 4 — схема преобразователя для конкретного вида преобразования.

Преобразователь кодов содержит К элементов HE 1 для непрерывных сигналов (К вЂ” число входных логических переменных), М групп по К диодов 2 и матрицу 3 размерностью MxJ (J — число ъО выходных логических переменных, M —число слов входного кода). На фиг. ) обозначены первые 4 и вторые 5 выводы.

Элемент НЕ 1 для непрерывных сигналов (элемент НЕН) содержит (фиг. 2) первый 6 и второй 7 трансформаторы, источник 8 постоянного напряжения, а также имеет первый 9 и второй )0 выводы. 30

Трансформаторы матрицы 3 и элементов 1 являются трансформаторами постоянного тока и могут быть выполнены (фиг.,3),.например, на первом )l u втором 12 оптоэлектронных преобразователях. Кроме того. на фиг. 1-4 приняты следующие обозначения. z — потенциал на выходе ш-й группы 2.m диодов (m ) Ì); у. — потенциал на выводе 5 ° j (j 1,J); х „ - потенциал на вы- 4О воде 4.k (k ),K) или на выводе k-ro элемента НЕН ).k; х — потенциал на выводе 10 k-ro элемента НЕН l.k

u — - напряжение источника 8 постоянного напряжения, входящего в состав 45 элементов НЕН 1, и потенциал, соответствующий логической "1" (потенциал, соответствующий логическому "О", равен нулю); x — вектор потенциалов х х — вектор потенциалов х ; у — 5p вектор потенциалов у ; г — вектор ( потенциалов г ; x — потенциал на первом выводе k-го диода 2.m.k ш-й группы.

Преобразователь функционирует сле55 дующим образом.

На выводах 4 и 5 присутствуют векторы х и у соответственно, Преобх), хк у„у у„ у

1 О 1... 1... О 1

2 О О... 1... ) 1

О... 1

О... 1

О...

1» ° °

М 1 О. ° . 1... О 1

1 ° ° °

1»». О

Табл, 1 устанавливает связь между векторами х и у.

Назовем правую и левую части табл. 1 матрицами С и В соответственно. Обоэначии через g элемент матрицы G находящийся в ш-й строке и j-м столбце этой матрицы. Матрица

G описывает схему соединения трансформаторов З.ш.j в матрице 3. Точнее, если

1, то существует трансформатор

З,m,j

О, то трансформатор З.ш,j.отсутствует.

ge) Обозначим через Ь (. элемент матриhl цы В, находящийся в ш-й строке и k-м столбце этой матрицы. Матрица В описывает схему соединения выводов элементов НЕН I с входами диодов 2 ° Точнее, если

1, то вывод 9 элемента

HEH l.k соединен с входои

k-го диода 2.m.k ш-й группы»

О, то вывод IO элемента НЕН соединен с входом диода 2,р.k р-й группы, р=),М, p))m;

-1, то диоды группы 2.m не соедынены с элементом HEH ),k (т.е. значение переменной х> в m-й строке табл. 1 истинности не определено).

Ь н(k

Таким образом, m-й строке матрицы

В соответствует группа 2.ш диодов.

Табл. 1 будем называть правильйой, если она удовлетворяет следующим условияи

g ;(o, ) ), (2) разователь вычисляет вектор у при данном векторе х (прямое преобразование ) или вычисляет вектор х при данном векторе у (обратное преобразование), Зависимость между векторами х и у в обоих случаях описана в табл. 1 истинности

Таблица 1

1 524 1 82

° т.е. матрица С является бинарной;

g„f-I1 (3) т.е. первый столбец матрицы С содержит только "1"

5 ,/ (Ь k b <) О, (4)

1 т.е. каждый столбец матрицы В содержит не менее одного "0" и не менее одной "!";

Л(Ь b ) О, (5) т.е. матрица В не имеет равных строк;

b 1,*(О, 1), (6) т.е. матрица В является бинарной (в каждой строке табл. 1 определены зна- !5 чения всех входных переменных);

A (8 ю8) О, (7)

J т.е. в матрице G нет равных строк.

Пример правильной таблицы истинности приведен в табл. 2.

Таблица 2

y y yç y+ у

0 1 0 0 0 0

1 i 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0

1 1 0 0 1

1 0

2 0

3 I

4 !

Далее рассматриваются только преобразователи, описываемые правильными таблицами (фиг. 4).

Если рассматривать двоичные коды х и у, представленные в табл. 2, как двоичные числа х и у, то легко устано-35 вить, что эта таблица описывает функцию у Зх+16.

Преобразователь (фиг. 4) в режиме прямого преобразования вычисляет эту функцяо, а в режиме обратного преобразования вычисляет обратную ей функцию

1 х= — ° (у-16) .

Трансформатор является узлом с двумя обмотками, напряжения которых рав- 45 ны, а токи противоположно направлены (в одной обмотке — от начала к концу, а в другой — от конца к началу). Эти напряжения и токи постоянны и трансУ

50 форматор может передавать энергию постоянного тока в любом из двух направлений (из первой обмотки во вторую, или наоборот). Этот трансформатор описывается уравнениями е =е (8) — imi (9) ю ° (и .и где е, i, е, i - напряжение и ток первичной и вто .Е. К„,; > -У1 Г

С z y. (13)

Потенциал на выходе группы 2.ш в„6 х кр1 (14)

z ш и хк (15)

3Ъ

Иэ соотношения (») и условия (6) следует, что элементы НЕН 1 обеспечивают выполнение равенства х> b8к х +(1-Ь! к) (u-xI,) . (16)

В режиме прямого преобразования на вывод 5.1 подается потенциал у

=u, Кроме того, на выводы 4 подается вектор х соответствующий m-й строке табл. 1, т.е. на каждый вывод 4.k подается потенциал

x< b t,u. (17)

Из (! 6) н (17) следует или х„ u b I, b„k+(I-Ь„k) (1-Ь I,)u (18) или при

10 при Ь 1,фЬ т.е.

x> u(b>I, b<), Р ричной обмоток,. трансформатора соответственно (фиг. 3).

Элемент НЕН 1 (фиг, 2) содержит два трансформатора 6 и 7, напряжения и токи в которых связаны соотношениями

i i, i х х ; х и (10) где i — ток источника 8 постоянного напряжения;

1,, к - токи первичных обмоток первого 6 и второго 7 трансформаторов; х, х -напряжения на первичных обмотках первого 6 и второго 7 трансформаторов;

«/ х, х — напряжения на вторичных обмотках первого 6 и второго 7 трансформаторов, Соотношения (10) следуют иэ (8) и (9). Из (10) находим

x+x=u . (11)

Именно в связи с этим данный элемент целесообразно называть элементом НЕ для непрерывных сигналов или сокращенно элементом НЕН.

При g l преобразователь содержит Т3 ) трансформатор З.ш. j Иэ фиг. 1 следует, что

1524182

Из условия (5) следует, что при ивою найдется такое k при котором

b „1,ж Ь 1,0. При этом иэ (18) следует, что

I 5

min хчр О, k го

Совмещая (15) и (19), получают:

1 О при!и гш; !

" (u прир ш, !

О

Далее из (3) и (12) получают

z =u (21)

Сравнивая (20) и (21), находят

z (22) 15

О прир ш

Из (12) и (22) следует, что у =g u (23) гй) у т.е. вектор у соответствует m-й строке табл. 1, Следовательно, если на

20 выводы 4 подан вектор х, соответствующий некоторой строке табл.. 1, то на выводах 5 возникает вектор у, соответствующий той же строке. Необходимым для этого условием является правильность табл. 1 и наличие потенциала y„=u.

В режиме обратного преобразования на выводы 5 подается вектор у, соответствующий m-й строке табл. т.е. на каждый выход 5.j подается потенци

30 ал

У,=8,„ и (24)

Совмещая (12) и (24), находят:

Д., gp zp =И и . (25) При ) =! из (3) и (25) получают: (25а)

Будем называть таблицу истинности ,40 автомата правильной таблицеи ранга R, если она равняется правильной, а матрица С имеет ранг R (ранг матрицы равен максимальному числу линейно-независимых строк или столбцов) . Далее рассматриваются правильные таблицы

45 ранга М, у которых ранг равен числу

М строк. В таких таблицах матрицы С и G имеют ранг М,.Например, в табл.2 изображена правильная таблица ранга

М=4. 50

1 +

Рассмотрим векторы у = — у и z и

1 ю 7 и

При выполнении условия (24) вектор у совпадает с одним из столбцов матрицы С . Поэтому ранг расширенной матрицы (С у«) равен рангу матрицы т

С, т.е. равен М.Итак, в уравнении

G z =y ранги матриц С и (С l у ) равны числу M неизвестных z Следова%тельно, это уравнение имеет единственное решение. Очевидно, уравнение (13) также имеет единственное решение.

Легко убедиться, что при выполнении условия (24) вектор с компонентами u npu p -"m;

Р О при 9 фш (26) является решением уравнения (13) .

Но, решение этого уравнения является единственным. Следовательно, в преобразователе, реализующем правильную таблицу истинности ранга М, при выполнении условия (24) потенциалы

z принимают значения (26).

Из (14) и (26) следует

I х„„,и при р =ш; (27) х „О при р фш (28)

Из условия (4) следует, что существует р ш, для которого ( х ц =u-х!, (29)

Объединяя (28) и (29), получают и-х „„, . О.. (30)

Объединяя (27) и (3), получают х„ =и. (31), Из (31) и (16) получают х„(2Ь 1,-1)

=Ь„,1, и.

Затем, учитывая (6), находят х =b „,1, и (32)

Итак, из (24) следует (32) . Следовательно, если на выводы 5 подан вектор у, соответствующий некоторой строке табл. 1, то на выводах 4 возникает вектор х, соответствующий той же строке. Необходимым для этого условием является то, чтобы табл. 1 была правильной таблицей ранга М, Таким образом, табличный преобразователь кодов может вычислять прямую и обратную функции, определенные правильной таблицей истинности ранга М.

Применение предлагаемого преобразователя в вычислительных устройствах с аппаратным контролем позволяет уменьшить объем этих устройств за счет совмещения функций прямого и обратного преобразования в одном преобразователе, уменьшить номенклатуру разнотипных узлов (по той же причине), увеличить степень охвата этих устройств аппаратным контролем, так как каждый автомат может быть проконтролирован путем вычисления обратной функции на нем же.

1524182 фиг,2

В свою очередь, эти причины увеличивают надежность вычислительных устройств и, как следствие, надежность систем управления, в которых они ис- пользуются.

Формула из об ретения

I. Преобразователь кодов, содержа- 1О щий матрицу M

m-й строки (m 1 Ì) матрицы соответственно объединены, вторичные обмотки всех трансформаторов j-го столбца (j 1, J),матрицы соединены последовательно и подключены к общей шине, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет осуществления обратного преобразования кодов, 25 в преобразователь введены М групп по К диодов и К элементов НЕ для непрерывных сигналов, первый вывод к-го элемента НЕ для непрерывных сигналов (k l,Ê) соединен с первым выводом к-ro диода m-й группы при равенстве единице к-й входной логической переменной в m-м слове входного кода, второй вывод к-ro элемента НЕ для непрерывных сигналов подключен к первому выводу к-го диода р-й группы (р

f,M,рюш) при равенстве нулю к-й входной логической переменной в р-м слове входного кода, вторые выводы всех диодов m-й группы (m l М) объединены и подключены к первым выводам первичных обмоток трансформаторов m-й строки матрицы, вторые выводы которых подключены к общей шине, первые выводы элементов НЕ для непрерывных сигналов и первые выводы вторичных обмоток трансформаторов первой строки матрицы являются соответственно первыми и вторыми выводами преобразователя.

2, Преобразователь по и. I, о тл и ч а ю шийся тем, что элемент

НЕ для непрерывных сигналов содержит источник постоянного напряжения и первый и второй трансформаторы, первые выводы первичных обмоток которых являются соответственно первым и вторым выводами элемента, вторые выводы первичных обмоток трансформаторов подключены к общей шине, первый вывод источника постоянного напряжения соединен с первым выводом вторичной обмотки второго трансформатора, второй вывод которой подключен к первому выводу вторичной обмотки первого трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым выводом источника постоянного напряжения.

1524182 фис. т

Составитель О. Ревинский

Редактор О. Головач Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 7055/57 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101