Многофункциональный логический модуль

 

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий мультиплексор, управляющие входы которого с .первого по п-й соединены с соответствующими информационными входами модуля (п количество логических переменных), информационные входы мультиплексора с первого по соединены с соответствующими настроечными входами моотличающийся тем. дуля, что, с целью уменьшения сложности настройки , в него дополнительно введен элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора , второй вход - с

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 06 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3523091/24-24 (22) 20.12.82 (46) 07.04.85. Вюл. Р 13 (72) В.Л.Артюхов и А.А.Шалыто (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 687447, кл. С 06 F 7/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 924697, кл. G 06 F 7/00, 1982.

Патент США Р 3579119, кл. 328-92, опублик. 1971 (прототип). (54)(57) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий мультиплексор, управляющие входы которого с .первого.Я0 1149244 А по и-й соединены с соответствующими информационными входами модуля (n— количество логических переменных), информационные входы мультиплексора с первого по 2"-й соединены с соответствующими настроечными входами модуля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сложности настройки, в него дополнительно введен элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход которого соединен с выходом мультипь лексора, второй вход - с (2 +1)-м настроечным входом модуля, а выход — с выходом модуля.

) 149244

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для реализации путем настройки произвольных булевых функций и переменных. 5

Известен многофункциональный логический модуль, реализующий путем настройки произвольные булевые функции только трех переменных flj.

Известен также многофункциональный!О логический модуль, реализующий путем настройки произвольные булевые функции только четырех переменных (2).

Однако данные устройства не позволяют путем настройки реализовать про-15 извольные функции и переменных. Кроме

9 того, недостатком их является высокая сложность настройки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является много- ZO функциональный логический модуль, представляющий собой мультиплексор с 2 информационными и и. управляющими и нходами, причем информационные входы мультиплексора являются настроечными входами модуля, а управляющие его входы — информационными входами модуля. При подаче констант "0" и "1" на настроечные входы этот модуль реализует произвольные булевые функции и переменных, а при подаче на эти входы констант "О", "1", а также переменных и их инверсий — произвольные булевые функции (n+1) переменных (3 ).

Недостатком известного модуля ян- 35 ляется сложность его настройки. При этом сложность настройки (число выполняемых для настройки соединений) определяется количеством констант и

1, переменных и их инверсий, пода- 40 ваемых на настроечные входы модуля.

Подача констант "0« сложности настройки не изменяет, так как при этом соединения не выполняются, Целью изобретения является умень- 45 шение сложности настройки модуля.

Эта цель достигается тем, что в многофункциональный логический модуль9 содержащий мультиплексор, управляющие входы которого с первого 50 по и-й соединены с соответствующими информационными входами модуля (ив количество логических переменных), информационные входы мультиплексора и с первого по 2 -й соединены с соот- 55 ветствующими настроечными входами модуля, дополнительно введен элемент

НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый вход котороfE 0 О+! = (2) Если f. = цС+) х;, то < = f (+! х при этом у(х; = О) = f(x; = О) и у(х,. = 1) = f(xÄ = l). (3)

Если f = 9 9х; то < <= f О+х,9 при этом q" (х; = 0) = .f(x, = 0) и

q (х; = 1) = f(x; = 1) (4) (х f(õ,. = 0) vх f(x, = 1)) (+)

+ х„., (5)

f = (х; f.(x,. = О) v х f(x = 1)) (+)

+ х,, (6) где f. = f(õ,...,õ

У = М(Х99 ° ° ° 9X j °

«

< (Х 9 ° ° ° 9Х

f(xx;=0) = f(xx,, f(х;=1) = f(х,, <<9(х, =О) = ср (х,, <р(х; =1) = < (х„,.

g (х. =О) = <9 (x, q<(х =1) = y<(õ„,х ),х„) 9X n) О,...,х„) !

9 ° 9 9Х<<) О,...,х.„) 9 ° ° ° 9X<<) .,О,...,х„) .,1... °,х<,) \

9 °

° 4 j

° 9 j

° Ф 9

° ° 9

° °

Ниже приводятся условия применения соотношений (1) — (6) и сложность настройки константации "О" и "1", обеспечиваемая выполнением этих соотношений. и („; =о) а H Rg1 „.-„1 aj т» (l ) 9 S = Rg9 S „= S 9< = Ry ° (") го соединен с выходом мультиплексора, второй вход — с (2" +1)-м настроечнь<м входом модуля, а выход — с выходом модуля.

На фиг ° 1 приведена схема многофункционального логического модуля; на фиг . 2 — 6 — примеры использования этого модуля.

Многофункциональный логический модуль содержит мультиплексор 1, днухвходовый элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 2, информационные входы 3, настроечные входы 4 и 5, выход 6.

В многофункциональном логическом модуле управляющие входы мультиплексора 1 соединены с информационными входами 3 модуля, информационные нходы — с настроечными входами 4 модуля, выход мультиплексора I соединен с входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 2, другой вход которого соединен с настроечным входом 5 модуля, выход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 2 соединен с выходом 6 модуля.

Упрощение настройки модуля достигается за счет использования следующих соотношений

11492

Е и R <„. „) а Кс ° „.«,) а, то (2), 1+К- (В, $ =2." — Р +1, $ ($0, (8)

Если К1(к.,о! B и Р (x;=1) 7 а, то (3) или (4), Ь-1

1+K

EcnH K f <к;=о) а " Rf(x-,) (ае то (4) или (6), n-t

1+K x Rf $+=Rf („. 1) +2 — R (к; )+ f0

+ 1е $! $пв (1О)

2 -2

R =R (. +R g 1! - Ранг функции

f равный чис— лу единиц в 15

\ столбце значений ее таблицы истинности

$. — сложность на 20

) стройки данного модуля;

S„ — сложность на стройки известного уст- 25 ройства.

Наличие соотношения (1) гарантирует то, что если имеется схема, построенная на известных модулях, то при замене их в этой схеме предлагае- З0 мыми модулями суммарная сложность настройки по крайней мере не увеличивается. Соотношения (2) — (6) использу. ются в случае, если их приме не ние обеспечивает уменьшение сложности настройки.

Соотношения (1) — (4) применяются в случае, если удается реализовать заданную функцию f на одном модуле, Соотношения (5) и (6) являются но-40 вым видом разложения функции. Е;по переменной х. и применяются в случае, 1 если функция f не может быть реализована одним модулем.

При этом, если реализация функции 45 производится на предлагаемых модулях, содержащих мультиплексоры 1 типа "1

Il из 2, то должны использоваться только соотношения (5) и (6).

Если реализация функции Е произво-SO дится как на модулях, содержащих мультиплексоры типа "1 из 2", так и на модулях, содержащих другие мультиплексоры, то должны использоваться соотношения (1) — (6) 55

На примере функции f„, заданной в табл. 1, продемонстрируем, как для данного модуля .обеспечивается наст44 4

Ройка (константами "0" и ".1") мини: мальной сложности.

Определение такой настройки осуществляется в несколько этапов.

1. Определение значений а и S „ а= зг = ° $ =3 б-. 1. 1 — ф

Таблz»öа1 х3 хг х1 f1

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2, Выполняются в табличной форме разложения Шеннона заданной функции по каждой из и переменных: по переменной х (табл. 2), по переменной х (табл. 3) и по переменной х

1 (табл. 4), Таблица 2

0 0 0 0 0

0 0 1 0 0

0 1 0 0 0

0 1 1 0 0

Продолжение табл.2

1149244

6 разложения олледеЕ (x;=ol и кf,(„)

К .„= !

3. Для каждого ляются значения Р

1 М 3 Ф

К О

f (Х =n1.П

R „(хг.=

К f, („. „! --. 3

1 О 1 1 О ! l О 1 О

1 1 1 1 О

R = 1

, (х,=о!

R = 2

k, (= ) l0

4. для 1; (,, и RЕ (х,1) опре деляется взаймосвязь с а (мейьше, равно, больше) Таблица 3

R((„(f5

Х2 х3 х1 к

О О О . О (О О 1 О

0 1 О О

О 1 1 1

1 О О О

1 О 1 О

1,1 О 1

1 1 1 1

Таблица 4

2 3 х1

О О О О

О О 1 О

О 1 О О

О 1 1 1

45 х1i — настроечный вход 5 — х, — настроечные входы 4 — О, О, О, О, 1, О, О, 0, В, качестве второго примера определим настройку модуля на реализацию функции f> заданной табл. 5.

Т а б л и ц а 5

1 О О О

1 О х1 f1 х>

1. 1 О О

1 1 1 1

2, 3 4 5

0 О О

0,1 1 О

О

R а.

Е,(х,=sl

5. В зависимости от результатов предыдущего этапа и соотношений (7) (10) для каждого разложения выбирает25 ся правило преобразования функции и определяется сложность настройки — разложение (табл. 2) Ч.,@ х

S = 2; разложение (табл. 3) f, Q+ О

30 =К„; $, =3; разложение (табл. 4) f Q+ О

f; S 3.

6. Выбирается разложение и проводится презбразование, обеспечивающие минимальную сложность настройки: разложение (1) преобразование q g+ x

= f (табл. 2).

7. Выполняется сравнение по сложности настройки с известным устройст40 вом

$ = 2а $ =3 °

8. Выполняется настройка модуля (фиг, 2): — информационные входы 3 — х, х

1 L

О

О

О

О

Хя

gg

А х, к, Фиг. 2

7 114924

11родолжение табл.5

Выполняя приведенные выше этапы, определяем, что в данном случае должно выполняться разложение Шеннона по переменной х и использоваться преоб-20

3 разование lf g x> = f< при этом

3, в то время как S „ = 4.

На фиг. 3 приведен модуль в режиме настройки на заданную функцию.

Иэ табл. 2 следует, что функция

25 !

< не зависит от х, поэтому слож2. ность настройки может быть .снижена до S+ = 2, а в модуле мультиплексор I типа "1 из 8" может быть заменен на мультиплексор 1 типа "1 из 4" (фиг.4),30 что невозможно для известного модуля.

В рассмотренном примере использо-!! !! валась настройка константами О и

"1". Если применять настройку кон- 35 стантами "О" и "1", а также х; и х то S = 2 (фиг. 5), в то время как

$ = 3. При этом в модуле используетЬ !! !! ся мультиплексор 1 типа 1 из 2, в

4 8 то время как в известном устройстве !! используется мультиплексор типа 1 из 4".

Рассмотрим пример реализации функции f (табл. 1) на модулях, содержа-!! II щих мультиплексоры 1 типа 1 из 2 и

"1 из 4" при испопьзовании настройки константами "О" и "1".

В силу того, что функция f, не может быть реализована на одном модуле указанной номенклатуры, а для нее выполняется условие (9), то воспользуемся соотношением (5) для разложения по переменной х> (табл. 2).

Это соотношейие реализуется одним

IT модулем с мультиплексором 1 типа 1 из 2". После этого требуется реализовать на входах модуля две фуикции й„(х =0)= u" (õ =0) и f, (х =1) q, (õ =

=1) °

Каждая из этих функций зависит от двух переменных и поэтому может быть реализована на предлагаемых модулях !! !! с мультиплексорами типа 1 из 4

Функция f(x =О) = О, а для функции f(x =1) выполняется соотношение

3 (7) .

Схема, реализующая заданную функцию, приведена на фиг.6. Сложность настройки S = 2, в то время как S> =

3.

Таким образом, использование предлагаемого модуля по сравнению с из вестным в подавляющем большинстве случаев (условия (8) — (10)) обеспечивает уменьшение сложности настройки и не увеличивает ее в остальных случаях (условие (7)).

1149244 х, ФО2. Х ИИИПИ Заказ 1894/34 Тираж 710 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие г. Ужгород ул. Проектная 4