Прогрлламируемьш автомат

394788

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 18.111.1971 (№ 1635531/18-24) М. Кл. G 061 9/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иааоретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 22.VI II.1973. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 20.XII.1973

УДК 681,325.65 (088.8) Автор изсбрстзпия

И. П. Егоров

Заявитель

Ордена Ленина институт проблем управления (автоматики и телемеханики) ПРОГРАММИРУЕМЫЙ АВТОМАТ

Предложение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для реализации логических и вычислительных функций путем воспроизведения логической структуры автомата, выполняющего эти функции.

Известны однородные структуры (ОС), содержащие одинаковые функциональные элементы с однотипными связями, в которых может быть промоделирована схема любого конечного автомата. Однако функциональные возможности таких структур ограничиваются из-за жестких соединений между функциональными элементами (обычно каждый элемент ОС соединен только со смежными элементами) .

Предложенное устройство отличается тем, что управляющие входы входных схем «И» каждой пары смежных функциональных элементов подключены к общей управляющей шине столбца (строки) матрицы, а выходы входных схем «И» каждого функционального элемента соединены со входами схемы

«ИЛИ», выход которой подключен к выходам того же элемента и через первую дополнительную схему «И» — к операционному блоку, выход которого через вторую дополнительную схему «И» соединен со входом схемы «ИЛИ».

Это позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет возможности формирования различных временных связей между функциональными элементами при неизменных физических связях между ними, что, в свою очередь, позволяет реализовать заданный автомат с различной сложностью (т. е. с использованием различного количества функциональных элементов) и с различным быстродействием в зависимости от

>0 требований, предъявляемых к решаемой задаче.

На фиг. 1 изображена схема функционального элемента и его связей с другими функциональнымп элементами программируемого

15 автомата; на фиг. 2 — некоторые состояния элементов решетки, иллюстрирующие работу устройства.

Каждый функциональный элемент устройства содержит входные полюса 1 — 4, схемы 0 «И» 5, схему «ИЛИ» 6, операционный блок

7, управляющие входы 8 и 9 и выходные полюса 10 — 13. Входные схемы «И» всех функциональных элементов подключены к соответствующим общим управляющим шинам 14

25 и 15, соответственно, строк и столбцов матрицы.

Выходные полюса матрицы функциональных элементов, расположенные по краю решетки, соединены с соответствующими вход30 ными полюсами функциональных элементов, 394788 расположенными на противоположном краю матрицы.

Операционный блок 7 каждого функционального элемента имеет входной накопитель, в который записываются переменные, поступающие на входные полюса элемента, операционную схему, отрабатывающую требуемую функцию от переменных, и выходную память, в которой хранится полученный результат.

Программируемый автомат циклически воспроизводит структуру заданного автомата (каждый цикл воспроизведения состоит из и тактов). В процсссс воспроизведения заданного автомата на общие управляющие горизонтальные и всртикальныс шипы 14 и 1з

ПОД lIOTCB ОПРСДЕЛСННЫЕ КО IOIIHHII HH П1 ICI3hlX и единичных сшпалов. В результате в кажДОЛ! ТЯКТС ПОЛЕ фУНКЦИОПЯЛЬНЬ1Х Э.IСМСПТОБ прогрс1мы1!руемого автомата Ок>1зывястся разбитым на отдельные электрически изолированные друг от друга прямоугольные участки, границы которых опредсляются нулевыми сигналами на управляющих шинах. Это даст возможность осуществлять пересылки сигнала из выходной памяти операционного блока

7 одного (любого) функционального элемента внутри участка в накопители любых элементов этого же участка. В конце цикла операционные блоки отрабатывают требуемые функции от переменных, поступивших в течении цикла в их накопители, и полученные результаты переписываются в выходну!о память.

После этого следует новый цикл воспроизведения. Поскольку размеры участков определяются комбинацией сигналов на общих управляющих шинах, то, изменяя эти комбинации, можно изменять размеры участков и, следовательно, изменять длительFIость цикла воспроизведения и число функциональных элементов программируемого автомата, участвующих в реализации заданного автомата.

Рассмотрим случай, когда длительность цикла воспроизведения автомата (в тактах)

Р-п, где п — число функпиональных элементов программируемого автомата. В этом случае с минимальной сложностью (без избыточности) воспроизводится автомат, заданный произвольным п-вершинным структурным графом. Пусть функции, отработаш!ыс операционными блокямп 7 элементов программируемого автомата в предшествующем цикле, хранятся в их выходной памяти. На всех общих управляющих шинах 14 и 15 присутствуют единичные сигналы. В результате входные и выходные полюса всех элементов автомата оказываются элсктричсски соединенными. В каждом из п тактов цикла подается сигнал на управляющий вход только одного (любого) элемента. При этом содержимое выходной памяти операционного блока 7 этого элемента поступаст на входные полюса 1 — 4 всех остальных элементов автомата. Одновременно подается сигнал на

65 вход 9 тех элсчснто.1, входы которых, согласно графу воспроизводимого автомата, должны быть соединены с выходом данного элемента, и содержимое выходной памяти данного элемента переписывается в накопители выбранных элементов. Таким образом, за п тактов осуществляются раздельно во времени все необходимые пересылки сигна»lc «д> элс !Сита! !11 прогря 1; !ируемого автомата. В конце цикла результаты отработанных опсрациопньп и блоками 7 функций переписываются в их выходную память, и начинается слсдуюп1пй цикл воспроизведения.

Быстродействие реализуемого автомата определяется дгп!тсльпост! !о одного цикла воспроизведения. Поэтому автомат, реализованный ош1сащIûм образом, является мсдленнодсйсты ющпм.

В случае необходимости, устройство позволяет повышать быстродействие воспроизводимого автомата за счет сокращения длительности цикла Р и соответствующего увеличения числа элементов программируемого автомата, принимающих участие в воспроизведении. Рассмотрим, например, реализацию автомата при P=9. В нервом такте цикла на х правляющих шинах 14 и 15 автомата присутствует комбинация нулевых и единичных сигналов, представленная на фиг. 2, а (на шинах, нс помеченных нулями, присутствуют единичные сш.палы) . В результате поле функциональных элементов автомата оказывается рассеченным на квадратные

s i FI cT« II, к яжды и из которых с одер ж11т девять э, 1смс!1тов. Внутри каждого участка осуществляется пересылка сиг !ала из выходной памяти элемента, окрашенного в черный цвет, в íакопители операционных блоков 7 любого из восьми элементов, обозначенных неокрашен!Iыми кргжкя iH. В следующем такте TB же комбинация нулевых и единичных сигналов па упра11ля!Ощпх шинах 14 и 15 сдвигается iia один шаг. Теперь в роли элемента, помеченного чсрным кружком, выступает другой элемент автомата.

Га«11>! образом, за девять тактов будет произведсна пересылка сигнала из выходной памяти каждого элемента в накопитель olipрационпого блока побого из восьми его соседних элементов, т. е. будет реализован однородный граф соединений, (фиг. 2, б).

Сложность реализации заданного автомата в рассмотренном случае возросла за счет его воспроизведения в однородной сети (фиг. 2, б) но быстродействие автомата увеличилось, так как yilclii IF!H;Ioc» число тактов, составляющих цикл воспроизведения.

Предмет изобретения

Прогрям>!ируем1>1и автомат, содер ка!ций матрицу функциональных элементов, содержащих операционные блоки и логические схемы «И» и «ИЛИ», причем вход каждой из четырех входных схем «И» каждого функ394788

Фиг. 1 ционального элемента соединен с выходом соответствующего смежного функционального элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей автомата, управляющие входы входных схем

«И» каждой пары смежных функциональных элементов подключены к общей управляющей шине столбца и, соответственно, строки матрицы, а выходы входных схем «И» каждого функционального элемента соединены со входами схемы «ИЛИ», выход которой подключен к выходам того же элемента и через первую дополнительную схему «И» — к операционному блоку, выход которого через вторую дополнительную схему «И» соединен со входом схемы «ИЛИ».

394788

Составители В, Игнатущенко

Техред Т. Курилко Корректор В. Жолудева

Редактор Е. Семанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3378/7 Изд. ¹ 1823 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5