Пороговый логический элемент

 

ОП ИСАКИИ

Союз Советск их

Социалистических

Республии (ц4005316 (72) Автор изобретения

О, Н. Музыченко (74) Заявитель

: (54) ПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств переработки дискретной информации.

Известен пороговый логический элемент, соцержаший многовходовой элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами пяти трехвхоцовых элементов И, цве группы по четыре цвухвхо цовых элемента ИЛИ, соециненных со вхоцами элементов И 51 3 ..

Недостатком данного элемента явля» ются ограниченные - функциональные возможности, так как он реализует только пороговую функцию семи переменных с порогом 3.

Известен также мажоритарный логический элемент, соцержаший преобразователи весов цвух входов, состояшие. из л. го элемента И и элемента ИЛИ с параллель но соециненными входами, блок формиро валия порога и выхоцной элемент ИЛИ.

Блок формирования порога выполнен пвух2 ступенчатым, содержашим два однотипных каскада формирования набора весов первой ступени, взаимн<>-цополняюшие весовые выхоцы которых попарно соеди иены со входами элементов И каскада формирования порога второй ступени 2»

Недостатком таких устройств является малые функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является лоро говый логический элемент, содержащий

К столбцов сумматоров, входы сумма торов первого столбца из которых под ключены к одним шинам входных сигналов 3 );

Недостатками такого устройства явля ются сложность технической реализации, малые функциональные возможности и малое быстродействие.

Бель изобретения - повышение быстро действия и расширения функциональных возможностей.

100З3

Для лостижения поставленной цели в пороговый логический элемент, сопер жаший К столбцов сумматоров, входы сумматоров первого столбца попключены к шинам вхопных сигналов, введен блок формирования порога, выход которого подключен к шине входных сигналов, а входы -,к выходам сумматора последнего столбца и выходам переноса сумматоров столбцов or P-го по К-го, пля 36 порога в препелах от 2Р по 2 Р, а

Р-1 выхопы каждого из сумматоров столбцов от первого по (p-1)-го подключены к входам одного из сумматоров послелукъших столбцов, выхопы суммы каждого из сумматоров остальных столбпов попключены к входам одного из сумматоров последующих столбцов, при этом вхопы переноса сумматоров всех столбцов подключены к шинам вхопных .сигналов.

На чертеже изображен предлагаемый пороговы. логический элемент пля слу-. чая числа входов rl =31 и порога СФ=6.

Преплагаемый пороговый элемент д пля случая п =31 и о =6 состоит из сумматоров 1-1 -1-8, вхопы которых попключены K вхолным шинам порогового логического элемента, сумматоров

2-1-2-4 пвухразряпных двоичных чисел, сумматоров 3-1, 3-2, 4 трехразряпных двоичных чисел, блок формирования порога 5 и элементов И 6 и ИЛИ 7, входы

8-37. Выходы кажпых двух сумматоров 1

33 соединены со вхопами соответствующего сумматора 2, вход переноса которого соединен с входом порогового элемента.

Выходы сумматоров 2-1 и 2-2 соединены с входами сумматора 3-1, а выхопы

46 сумматоров 2-3 и 2-4 - со входами сумматора 3 2. Выхопы суммы сумматоров

3 1 и 3-2 P-разрядных пвоичных чисел (P=)Qo+ 7(=3) соепинены о вхопами по

i слепнего сумматора 4 трехразряпных пво43 ичных чисел, ахоп переноса которого соединен со входной шиной порогового элемента. Вхопы переноса сумматоров 3-1 и 3-2 соединены со вхопами порогового логического элемента. Выхопы суммато ра 4, начиная с Р-го (0=2), и выходы. переноса сумматоров 3-1, 3-2, 4 сое» линены со вхопами блока формирования порога, входы которого подключены к вхолам элементов И 6 и ИЛИ 7.

Двоичное представление порога ф рав но а"0 2 +1" 2 +1 2 . В соответствии

О с этим второй и третий выходы сумматора 4 соединены со вхопами элемента

16 4

И 6, выхоп которого, а также выхопы переноса сумматоров 3-1, 3-2 и 4 сое» пинены со вхопами элемента ИЛИ 7, . функционирование предлагаемого порогового логического элемента лля случая с тридцатью опним входом и порогом а=6 происхопит слепуюшим образом.

На выхопах кажпого из сумматоров 1 формируется двоичный коп числа елинич ных потенциалов на их вхопах. Двоичные копы с выколов кажпого из сумматоров

1 поступают на входы соответствуюшего сумматора 2, на выхопах которого при этом формируется двоичный кол числа единичных потенциалов на соответствующих семи входах. Так на входах суммагора 2-1 формируется пвоичный коп числа m епиничных потенциалов на вхопах 10-16. Причем на выхопе переноса сумматора 2-1 появляется единичный потенпиал, если число m епиничных потенциалов на входах 10-16 больше или равно 4.

Двоичные колы с выхолов сумматоров 2 поступают на вхопы соответствующего сумматора 3, на выхопах которого при этом формируется лвоичный коп числа tn единичных потенциалов на соответствующих пятнадцати входах.

Так на выходах сумматора 3-1 формируется двоичный кол числа т „епиничных потенпиалов на входах 9-23. Причем на выходе переноса сумматора 3-1 появляется единичный потенциал, если число щ,, единичных потенциалов на входах

9-23 больше или равно 8. На выхонах суммы сумматора 3-1 формируется коп числа 1, =п1-8frn1Щ,гпе tn число епиничных потенциалов на вхопах 9-23.

На выходах сумматора 3-2 формируется двоичный коп числа тп единичных

I потенциалов на входах 24-37. Причем на выхопах суммы сумматора 3-2 фор мируется двоичный коп числа 1 = т —

-Pn !8 ) ° 8.

Двоичные копы чисел т.1 и с выходов суммы сумматоров 3-1, 3-2 . поступают на входы сумматора 4, на выхопах которого формируется двоичный коп числа т,„-4>-t>, гпе 4>-1, если на вхоп переноса сумматора 4 полая единичный потенциал, и =О, если на данный вход попан нулевой потенлиал, На выходе переноса сумматора 4 появ ляется единичный потенлиал, если Ф1—

1 — < >r 8. На выходах суммы панного сумматора формируется двоичный коп Нспа е„ t2-,-8 „y g+t,)/-8) .

5 10053

Таким образом, всякий раз, -когца число tn единичных потенциалов на вхоцах порогового логического элемента больше или равно 8, на выхоцах переноса . сумматоров 3-1, 3-2, 4 появляется единичных потенциалов. е

Например, при поцаче tn>i 8 ециничных потенциалов на входы 9-23 единичный потенциал появляется на выхоце переноса сумматора 3-1. Появление еци- tO ничного потенциала на выхоце переноса сумматоров 3-1, 3-2, 4 вызывает появление ециничного потенциала на Bblx це элемента ИЛИ 7.

При подаче на входы порогового ло- 35 гического элемента пч < 8 ециничных потенциалов на выходах суммы сумматора 4 появляется двоичный код числа rn. i

Если оп=7 или To=6, единичные потенаналы появляются на втором и третьем 20

BbIxorrBx сумматора 4 (Brrxorlax Sg u

Q>), соециненных с входами элемента

И 6. При этом на: выхоце элемента И 6 появляется -единичный потенциал, кото» . рый вызывает единичный потенциал на 25 выходе элемента ИЛИ 7. Если число rn едйничных потенциалов на входах порогового логического элемента меньше 6, то ециничный потенциал появляется только на втором или третьем выходе gg сумматора 4, т.е. на выхоце элемента

И 6 буцет нулевой потенциал. На выхо дах переноса сумматоров 3-1, 3-2, 4 при этом будут нулевые потенциалы.

Следовательно.на всех вхоцах элемента

ИЛИ 7 и на его выхоце будут нулевые потенциалы.

Таким образом, всякий раз, когда число единичных потенциалов на вхоцах порогового логического элемента больше и.равно порогу, на его выхоце появляет ся ециничный потенциал.

Слецовательно,, предлагаемый пороговый логический элемент обладает значи-. тельно большими функциональными возможностями по сравнению с прототипом; так как реализует любую пороговую функцию с.порогом a (218оа;,, (пМ)(-1 от

I любого числа переменных. h

Кроме того, прецлагаемый элемент

50 имеет большее .быстроцействие, чем про тотип. Например,цля случая fl =31 прототип имеет время задержки Т-1=(8-18)Ф, гце С время задержки переключения пол

i ного сумматора в зависимости or поряд» ка соединения сумматоров в блоках слоИ . жения по моцулю цва. В предложенном устройстве при п1 =31 и а=6 время за цержки равно Т =i + - 42-. З+,гае

16 6 В - время задержки цвухразрядного сумэ матора, з - время зацержки трехраз» ряцного cyMMaropa, Т - время задержки блока формирования порога 5, В большинстве случаев можно считать лю ч г л р-"3 = "з = 3- Например дл элемен тов серии 155 < 80нс, ГЗ < 42 нс, V g 48 нс. При этом Т2 5 2, т.е. предлагаемое устройство обеспечивает примерно в 1,5.-3 раза большее быстро» действие.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает уменьшение объема обору. цования. Так прототип требует цля реа» лизации 26 сумматоров, а предлагаемое устройство 25. При реализации на микро» схемах серии 155 прототип требует

26 микросхем, а прецлагаемое - 16, r.е. в 1,5 раза меньше.

При h =63 прототип содержит 57 сумматоров, а прецлагаемое устройство цля с =5-7 только 53, а для а3»46 сумматоров. При реализации на микросхе мах серии 155 цля реализации прототипа требуется 57 микросхем, а для пред лагаемого устройства - 31 микросхемаФормула изобретения

Пороговый логический элемент, соцержаший К столбцов сумматоров, входы сумматоров первого столбца подклю чены к шинам вхоцных сигналов, о т л и чаюшийся тем, что, сцелью повышения быстроцействия, упрошения и расширения функциональных возможно стей, в него ввецен блок формирования порога, выхоц которого подключен к шине выходных сигналов, а входы - к выходам сумматора после щего столбца и выходам переноса сумматоров столб» цов or P-го до К-го, для порога в пре делах 2 "- 2, а выхоцы каждого из сумматоров столбцов от первого до (р-1)-го подключены к вхоцам одного из сумматоров послецуюших столбцов, выхоцы суммы каждого из сумматоров остальных столбцов подключены к входам оцного из сумматоров послецуюших столб цов, при этом вхоцы переноса суммато ров всех-столбцов поцключены к шинам входных сигналов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицегельство СССР

М 598252, кл. Н 03 К 19/24, or

07.05.76 (аналог).

2, Авторское свицетельство СССР

М 683025, кл. Н 03 К 19/23, от

17.07.79 (аналог).

1005316

11

t7

18

Составитель Я. Маркин

Рецактор А. Долинич Техрец С. Мигунова Корректор. М. Коста

Заказ 1925/77 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

13

1Ô !

f6

21

22

23

2Ф

26

И

2У

Л

Я2 и

УФ

3. Заявка % 2782136/18-21, кл. Н 03 К 19/23, положительное решение ог 25.12.79 (прототип).