Пороговое устройство
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (l9) (11) Г П ч же ди УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) 4101493/24-21 2) 28.05.86 ) 23.01.88. Вюл. У 3 2) О.Н.Музыченко ) 681.326.66(088.8) ) Авторское свидетельство СССР 771879, кл. Н 03 К 19/23, 1981. Hurst S.L. Dygita) summation eshold logic gates à new circuit ment.— Proceeding of IEE, 1973, 120, У 11, р. 1301-1307. ) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ) Изобретение относится к автомае и вычислительной технике и мобыть использовано для формировапороговой функции для логичессигналов в системах обработки кретной информации. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение устройства. Пороговое устройство содержит комбинационный пороговый элемент 1, накопитель 2, мультиплексоры 3.1-3.К, распределитель 4 импульсов, триггер 5, формирователь 6 сброса и генератор 7 тактовых импульсов. Каждый мультиплексор может быть выполнен в виде группы элементов И, соединенных выходами с входами элементов ИЛИ. Накопитель 2 может быть выполнен в виде двоичного счетчика, Для повышения быстродействия устройства накопитель может быть реализован на счетчике с параллельным переносом. Работа устройства поясняется таблицами (приведены в описании изобретения). 2 табл., 2 ил. 13689 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для формирования пороговой функции для логических сигналов в системах обработки дискретной информации. Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение. На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого порогового устройства для общего случая, на фиг.2— схема предлагаемого порогового устройства для случая семи входов с весами и, = 9, < = 8, uq= 7, < = 7, 15 = 6, И = 4, Ж = 1. Пороговое устройство содержит комбинационный пороговый элемент 1, накопитель 2, мультиплексоры 3-1-3-К, распределитель 4 импульсов, триггер э0 5, формирователь 6 сброса и генератор 7 тактовых импульсов. Выходы распределителя импульсов 4 соединены с управляющими входами мультиплексоров 3-1-3-К, информацион- 25 ные входы которых соединены с входными информационными шинами 8, а выходы — со счетными входами накопителя 2, соединенного выходами с входами комбинационного порогового зле- Зп мента 1, выход которого соедине с информационным входом триггера 5 и первым входом формирователя 6 сброса, соединенного вторым и третьим входами с последним выходом распределителя (выходом последнего разряда) 4 импульсов и генератора 7 тактовых импульсов, первым выходом — с входом разрешения записи триггера 5, а вторым выходом — с входами сброса нако- 40 пителя 2 и распределителя 4 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов. Причем количество К мультиплексоров 3 равно количеству ненуле- 45 вых разрядов в двоичном представлении дизъюнкции двоичных представлений (поразрядной) весов входов Я; (i = 1, ..., n). Каждый мультиплексор )-j соединенный выходом с входом с накопителя 2 с весом 2 (с = 0 1 )loR ((а „ „, + 1)(-1); соединен информационными входами с теми входными шинами 8, в двоичном представлении веса которых в разряде с весом 2 имеется единица. Порядок соединения выходов распределителя 4 импульсов с входами мультиплексоров 3 произвольный. Единственным требованием яв79 ляется соединение каждого выхода распределителя 4 импульсов только с од-. ним входом одного из мультиплексоров 3. Каждый мультиплексор 3 может быть выполнен в виде группы элементов И, соединенных выходами с входами элемента ИПИ. Один вход каждого элемента И является управляющим, а второй— информационным. Накопитель 2 может быть выполнен в виде двоичного счетчика, отличающегося тем, что выход переноса i-го разряда соединяется со счетным входом i+1-ro разряда через элемент ИЛИ, второй вход которого является входом накопителя с весом 2 . Количество разрядов накопителя равно ) и log (Q и; т .11(. Схема такой реаии1 зации накопителя приведена на фиг.2. Практически она представляет собой счетчик с последовательным переносом. В описании функционирования устройства: и схемах (фиг.1 и 2) предполагается, что переключение накопителя 2 осуществляется по переднему фронту импульса на счетном входе (полагаем импульс положительной полярности) и в течение длительности тактового импульса на его выходе появляется результат. При использовании реализации накопителя 2, формирование результата на выходе которого осуществляется по заднему фронту счетных импульсов, устройство функционирует в том же порядке, как описано, разница заключается в том, что окончание цикла работы устройства в случае записи в накопитель кода числа большего порога а происходит на следующем такте (сигнал на второй вход блока 6 сброса при этом должен подаваться с выхода ш+1"ro разряда распределителя 4 импульсов) ° Для повышения быстродействия устройства накопитель может быть реализован на счетчике с параллельным переносом. Формирователь может быть выполнен в виде элемента ИЛИ 9, входы которого являются первым и вторым входами блока, а выход соединен с первым входом первого элемента И 10, выход которого является первым выходом блока, выход элемента ИЛИ соединен также с входом элемента 11 задержки (на время с„„„ 979 ° 3 1368 ь> !.h если с „„„ — !,h и на время с„ С с „„,„, если „с „„„, где — длительность импульса и паузы тактовых импульсов), выход которого соединен с входом второго элемента И 12, инверсный вход которого соединен с вторым входом первого элемента И 10 и является третьим входом блока. Выход второго элемента И 12 является вторым выходом блока. В том случае, когда сброс накопителя 2 и распределителя 4 импульсов требует импульса отрицательной полярности, второй элемент И 12 следует 15 заменить элементом И-НЕ. В схемах (фиг.1 и 2) полагают, что для сброса укаэанных блоков требуется импульс положительной полярности. Комбинационный пороговый элемент 1 является пороговым элементом с весами 20 входов, равными 2 (i = О, 1, 2,... ), и может иметь любую из известных реаизаций. Он может быть, например, выполнен на элементах И, ИЛИ следующим 25 образом. Пусть двоичное представление порога о С-! а =et, 2 +М 2 + ... м !2 +, 30 !! де р = j !о (и; !)j Пусть c4 = !!с = ... = о С = О. Выоды накопителя 2, начиная с 1-ro u о j-ro, такие, что М < = ю р+! = м; = 1, а Ы „ „= О, соединены с хо."ами элемента И, выход которого, также выходы накопителя 2, начиная j+1-го и до i-го такие, что Ы „ „ М1, = ... = о ; = О, a oL; = 1, оединены с входами элемента ИЛИ, выод которого, а также выходы накопиеля 2, начиная с (i+1)-го и кончая ыходом с номером t таких, что ь!;+! = t = 1, а К, = О, сое 45 инены со входами элемента И, и так алее до объединения всех выходов наопителя 2. Если ЫС = 1, последним вляется элемент И, если м С = О, поледним является элемент HJIH выход оторого является выходом блока форирования порога 1. В частном случае С ри а = 2 блок формирования порога выполняется в виде элемента ИЛИ в соответствии с приведенным описаием), если же все М,, начиная с неоторого равны единице, то блок форирования порога выполняется в виде лемента И. Рассмотрим предлагаемое техническое решение для случая семи входов с весами а, 9, ы = 8, (o = 7,с 7, Ю = 6, ы = 4,Q = 1 ипорога а 18 (фиг.2) . Двоичные представления весов входов имеют вид И = 1 О О 1 Я,=1000 я,=о 1 1 1 а=О 1 а,= о ! о ы,=о о о я,=о о о В соответствии с этим число разрядов распределителя 4 импульсов m = 13. Разрядность накопителя 2 равна )1орг(9 + 8 + 7 + 7 + 6 + 4 + 1 +1(6. Количество мультиплексоров 3 равно четырем. Мультиплексор 3-1, соединенный входом с первым счетным о входом накопителя 2, имеющим вес 2 1, соединен .входами с информационными (входными шинами) Х,, Х, Х Х устройства. Мультиплексор 3-2, соединенный вьг ходом с вторым счетным входом накопителя 2, имеющим вес 2, соединен входами с входными информационными на Х9, Х4! Х> устройства. Мультиплексор 3-3, соединенный выходом с третьим счетным входом накопителя 2, имеющим вес 2, соединен входами с входными информационными шинами Х1, Х, Х, Х устройства. Мультиплексор 3-4, соединенный выходом с четвертым счетным входом накопителя 2, имеющим вес 2Э, соединен входами с входными информационными шинами Х< и Х устройства. Управляющие входы мультиплексоров 3 соединены каждый со своим выходом распределителя 4 импульсов. Накопитель 2 выполнен в виде 6 счетных триггеров, соединенных последовательно. Счетный вход i-ro триггера (i = 2,3,4,5,6) соединен с выходом переноса (i-1)-го триггера. Причем у второго-четвертого триггеров данное соединение осуществляется.через элемент ИЛИ, второй вход которого является счетным входом накопите-! ля с весом 2 . Счетный вход первого триггера является счетным входом нао копителя с весом 2 1. Комбинированный пороговый элемент 1 выполнен в соответствии с приведенным описанием. Так как двоичная за5 136897 пись порога а = 18 имеет вид 010010, то он состоит из элемента ИЛИ, соединенного входами с выходами второгочетвертого разрядов накопителя 2, а выходом — с входоы элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятого разряда накопителя 2, а выход— с входом элемента ИЛИ, соединенного другим входом с выходом шестого разряда накопителя 2. Функционирование порогового устройства происходит следующим образом (фиг.1). На выходах распределителя 4 импульсов последовательно, начиная с первого и до последнего, появляются разрешающие сигналы в течение длительности тактового импульса, поступающего на счетный вход распределителя с выхода генератора 7 тактовых импульсов. тактового импульса сигнал появляется на втором выходе формирователя 6 сброса, и„ поступая на входы сброса накопителя 2 и распределителя 4 импульсов, устанавливает их в исходное состояние. Со следующего такта начинается новый цикл работы. и Если + u; x, а, то на некотором 1 такте работы порогового элемента на выходе накопителя 2 появляется код числа большего или равного порогу а, что вызывает появление единичного потенциала на выходе комбинационного порогового элемента 1, поступающего на информационный вход триггера 5 и первый вход формирователя 6 сброса, на первом выходе которого при этом появляется сигнал, разрешающий запись в триггер 5 единичного сигнала с выхода комбинационного порогового элемента 1. По окончании тактового импульса единичный сигнал на первом выходе пропадает и появляется на втором выходе формирователя 6 сброса и, поступая на входы накопителя 2 и распределителя 4 импульсов, устанавливает их в исходное состояние. Цикл работы устройства окончен. Со следующего такта начинается новый цикл. работы порогового элемента. Пусть единичные сигналы поданы на входы Х,, Х, Х . Выходные сигналы мультиплексоров 3 и содержимое накопителя 2 по тактам работы устройства представлено в табл. 1. Таким образом, на третьем такте цикл работы устройства оканчивается. На выходе триггера 5 устанавливается единичный потенциал. Со следующего такта начинается новый цикл работы устройства. Пусть единичным потенциалом поданы на входы Х, Х4, Х, Х порогового элемента. При этом процесс функционирования устройства по тактам представлен в табл. 2. Цикл работы порогового элемента оканчивается на восьмом такте. и Если, ы; х; с а, то цикл работы 1 устройства составляет 13 тактов. Пороговое устройство обеспечивает повьппение быстродействия и упрощения. При этом разрешающий сигнал с выходов распределителя 4 последовательно разрешает прохождение сигналов с входов 8 устройства через один из мультиплексоров 3 на счетные входы накопителя 2. Причем каждый из входов 8 устройства последовательно подключается к счетным входам накопит пя 2 30 с весами 2> такими, что в двоичном представлении его веса Q; в разрядах с весом 2 имеется единица. При поступлении на вход накопителя 2 с весом 2 единичного сигнала с входа 8 уст3 ройства, к содержимому накопителя 2 и прибавляется число 2 . Если ц; х;са, I то в течение цикла из m тактов все входы 8 подключаются к входам нако- 4О пителя 2 с соответствующими весами, причем на m-м такте в накопителе 2 и оказывается записано число сз; х;, I что приводит к сохранению нулевого 45 сигнала на выходе элемента 1 в течение всего цикла работы. При появлении разрешающего (единичного) сигнала на m-м выходе распределителя 4 импульсов он одновременно поступает на 50 второй вход формирователя 6 сброса, который при этом в течение длительности тактового импульса формирует на первом выходе сигнал разрешения записи, поступающий на вход разрешения записи триггера 5, в который при этом записывается сигнал логического "0" с выхода комбинационного порогового элемента. По окончании Формула изобретения Пороговое устройство, содержащее триггер, распределитель импульсов, выходы котОрого соединены с управляТакт Выходные сигналы мультиплексоров Содеряимое Ф% йакопителя Выходной сигнал порогового элемента 3-4 3-1 3-2 3-3 001000/8 010000/1 6 010100/20 1 0 0 0 1 2 0 0 3 0 0 Выходные сигналы мультиплексоров 3 приведены для моментов времени в течение длительности тактового импульса. 14 В числителе дроби состояние выходов, в знаменателе— десятичный эквивалент числа в накопителе. 1 Таблица2 Выходные сигналы мультиплексоров 3-1 Такт Содержимое накопителя 2 2 2з2г2 2 Выходной сигнал порогового эле3-2 3-3 3-4 мента 0 0 000000/О 0 1 001000/8 0 0 001000/8 1 0 001100/12 0 0 001100/12 1 0 010000/16 0 0 010000/16 0 0 010010/18 О. 13 ющими входами мультиплексора, информационные входы которого соединены с входными информационными шинами, а выход соединен со счетным входом накопителя, и генератор тактовых импульсов, соединенный выходом со счетным входом распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения, введены дополнительные мультиплексоры, комбинационный пороговый элемент и формирователь сброса, управляющие входы дополнительных мультиплексоров соединены с дополнительными выходами распределителя импуль68979 8 сов, информационные входы — с входными информационными шинами, а выходы — со счетными входами накопителя, 5 выходы которого соединены с входами комбинационного порогового элемента, выход которого соединен с информационным входом триггера и первым входом формирователя сброса, второй вкод которого соединен с последним выходом распределителя импульсов, третий вход †.с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход — с входом разрешения записи триггера, а вто" рой с входами сброса распределителя импульсов и накопителя. Т а б л и ц а 1 1368979 Составитель О. Скворцов Техред А. Кравчук Корректор В. Бутяга Редактор M.Áëàíàð Заказ 315/56 Тираж 928 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
