Программируемая ассоциативная логическая матрица

 

Изобретение относится к электронно-вычислительной и коммутационной технике и может быть использовано в качестве матричного коммутатора и логического перепрограммируемого устройства с ассоциативными принципами вычислений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения ассоциативных принципов обработки информации - достигается путем введения в программируемую матрицу дополнительных инверторов, выходы которых образуют дополнительные шины несовпадения, и соответствующего числа программируемых ключей ввода-вывода. При этом реализуется возможность дополнительной настройки на коммутацию программируемых ключей считывания в матрице, что позволяет использовать вычисляемые функции как в прямом, так и в инверсном виде с параллельной выборкой ячеек матрицы по содержимому без учета их расположения в схеме, определяющей конкретную функцию, а также уменьшить размер матрицы и число внешних выводов, приходящихся на одну функцию. Программируемая ассоциативная логическая матрица содержит также программируемые ключи опроса, резисторы, программируемый коммутатор связи и ключи. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4626914/24-21 (22) 27.12.88 (46) 07.10..90. Бюл. № 37 (72) Г.M.Ïoïîâà, В.Ф.Криворучко и С.0>.Кибирев (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1307573, кл. Н 03 К 17/04, 1985.

Патент ClllA Y . 3816725, кл. С 06 F 7/38, 1974. (54) ПРОГРАММИРУЕМАЯ АССОЦИАТИВНАЯ

ЛОГИЧЕСКАЯ МАТРИЦА (57) Изобретение .относится к электронно-вычислительной и коммутационной технике и может быть использовано в качестве матричного коммутатора и логического перепрограммируемого устройства с ассоциативными принципами вычислений. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей за счет обеспечения ассоциативных

Изобретение относится к области электронно-вычислительной и коммутационной техники и может быть использовано в качестве матричного коммутатора или логического устройства с ассоциативными принципами вычисле ний.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения ассоциативных принципов обработки информации.

В программируемую матрицу дополнительно вводят ш инвертор .в, выÄÄSUÄ 1597934 А 1 (Я) 5 С 11 С 15/00 Н 03 К 19/20 принципов обработки информации — достигается путем введения в программируемую матрицу дополнительных инверторов, выходы которых образуют дополнительные шины несовпадения, и соответствующего числа программируемых ключей ввода-вывода. При этом реализуется возможность дополнительной настройки на коммутацию программируемых ключей считывания в матрице, что позволяет использовать вычисляемые функции как в прямом, так и в инверсном виде с параллельной выбор-. кой ячеек матрицы по содержимому без учета их расположения в схеме, определяющей конкретную функцию, а также уменьшить размер матрицы и число внешних выводов, приходящихся на одну функцию. Программируемая ассоциативная логическая матрица .содержит также программируемые ключи опроса, резисторы, программируемый коммутатор связи и ключи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ходы которых образуют дополнительные шины несовпадения, и соответствующего числа программируемых ключей ввода-вывода. Благодаря использованию дополнительных ших несовпадения реализуется возможность дополнительной настройки на коммутацию программируемых ключей считывания в матрице, что позволяет реализовывать функции как в прямом, так и в инверсном виде с параллельной выборкой ячеек матрицы по содержимому без учета их расположения в схеме, определяющей конкретную функцию, а также позволяет

1597934 уменьшить число внешних выводов, приходящихся на одну функцию.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства при реализации трех логических функций от четырех переменных вида:

= х хзух х2-х49

Р .— х - х4Y х ° х -х

F = х,. х Ч Г F ..10

В качестве программируемых ключей при этом могут быть использованы

МДП-транзисторы. !

Программируемая ассоциативная логическая матрица содержит программируемую ассоциативную матрицу 1 и 20 программируемый коммутатор 2 .связи.

Матрица 1 состоит из m n однотипных ячеек, где m - число строк матрицы, n . — число столбцов, каждая из кото-, рых содержит программируемый ключ 3 25 опроса, вход которого соединен. с общей шиной 4, и программируемый ключ

5 считывания, вход которого соединен с шиной 6 питания. Каждые и ячеек по строке объединяются двумя гори- 30 зонтальными шинами 7 и. 8, .одна из которых, являясь шиной ? совпадения, соединена с второй шиной 8 несовпадения через дополнительный инвертор

9 и с шиной 6 питания через нагрузочный резистор 10. Каждые .ш ячеек объединяются по столбцам. двумя информационными шинами 11 и 12, одна из ко. торых (шина 11) соединена с второй (шиной 12) через инвертор 13; другие 40 концы информационных шин соединены через соответствующие резисторы 14 . с.общей шиной 4 н с входами программируемых ключей 15 и 16 ввода-вывода соответственно. Выходы программи- 45 руемых ключей 15 и 16 подключаются к выводам 17 матрицы 1.

Программируемьп - коммутатор 2 связи соединяет любой из и выводов 17 с любым из г внешних выводов 18 устрой- 0 ства через программируемый ключ 19, причем r (с и.

Настроечные .входы программируемых ключей 3 опроса и ключей 5 считывания в соответствии с программируемой функцией настраиваются на соединение с одной из информационных шин 11 и

12, с шиной 7 совпадения или несовпадения 8 соответственно, либо не соединяются с.ними вовсе. Выходы и программируемых ключей 3 опроса объединяются соответствующей шиной 7 совпадения по И, а шиной 8 несовпадения по. И-HE. Выходы m программируемых ключей 5 считывания объединяются информационной шиной 11 по ИЛИ,.а информационной шиной 12 по ИЛИ-НЕ. Настроечные входы програмируемых ключей 15, 16 и 19 в соответствии с программируемой функцией настраиваются на соединение либо несоединение с шиной б питания.

Программирование ключей возможно выполнять как во время изготовления схемы путем масочного программированйя, так и после ее выпуска путем ,пережигания плавких перемычек, включенных последовательно с затвором

МДП-транзистора — ключа, либо путем установки МДП-транзисторов с плавающими затворами, позволяющих реализовывать ультрафиолетовое или электрическое стирание.

Матрица работает следующим обра:зом.

В соответствии с реализуемыми функциями осуществляется программирование матрицы 1 и коммутатора 2 связи путем настройки установочных входов ключей опроса 3, считывания

5, ввода-вывода 15 и 16.и ключей 19 на соединение либо несоединение с соответствующими шинами.. Программируемые ключи 3 опроса, например строки j (j = 1, 2, ..., m) матрицы 1 программируются на реализацию некоторого терма С, причем если переменная х входит в терм 2 в прямом виде, то установочный вход ключа 3 опроса, например, ячейки

jk (k = 1, 2, ..., n) .программируется на соединение с информационной шиной 12 столбца k матрицы 1, если переменная х входит в терм 1 в инверсном виде, то установочный вход программируемого-ключа 3 опроса программируется на соединение с информационной шиной 11 столбца k, установочный вход ключа 3 опроса не соединяется ни с одной из информационных шин 12 и 11 столбца k, если переменная х не входит в данный терм л . . Программируемые ключи 5 считывания, .например, столбца z программируются на ф6рмирование некоторой

1597934

25 функции F на информациойной шине 11 либо функции F па информационной шине 12, причем, если рассматриваемый терм входит в данную функцию F (Р) в прямом виде, то ключ 5 считывания ячейки jz программируется на соединение установочного входа с шиной 7 совпадения, если терм входит в функцию Р (Р) в инверсном виде, то ключ 5 считывания ячейки

jz программируется на соединение установочного входа с j-й шиной 8 несовпадения, установочный вход ключа

5 считывания.не соединяется ни с одной из шин ?, 8 в j-й строке матрицы

1, если терм не входит ни в одну из функций F (Р).

Схема матрицы 1, реализуется на основе БИС, характеризуется числом входных переменных и числом выход. ных функций. Так как матрица 1 явля ется однородной, то любые столбцы этой матрицы в зависимости от реализуемой схемы могут быть связаны с внешними выводами через программируемые ключи 15 (16) и 19.

Ключ 15 ввода-вывода, например, столбца k программируется на соединение установочного входа с шиной .

6 питания, если столбец k должен быть внешним входом в матрицу либо прямым внешним выходом, реализуемой в столб,,це функции (F) Êëþ÷ 16 ввода-вывода столбца. К программируется:на соединение установочного входа с шиной 6 питания, если столбец k должен быть инверсным внешним выходом, реализуемой в столбце функции (Р). Ключ 19 коммутатора 2 связи программируется на соединение входа с шиной 6 питания, если вывод 17 матрицы 1 соответствующего столбца 1с должен быть соединен с внешним выводом 18 устройства.

Столбцы, которые реализуют внутренние функции (их может быть в схеме значительно больше, чем внешних функций), не требуют внешних выводов

18, поэтому соответствующие ключи

15 (16) и 19 не программируются на соединение их входов с шиной 6 питания, Для реализации приведенных трех функций от четырех переменных в из:вестном устройстве потребовалась бы матрица 1 с одиннадцатью строками °

Благодаря наличию дополнительной шины несовпадения, соединеннои указан-! ным способом, ту же систему функций можно реализовать на пяти строках.

Ввиду того, что две функции (Р,, Р ) из трех являются внутренними функциями, то пятый и шестой столбцы матрицы 1 не подсоединяются к внешним выводам через ключи 15 (16) и 19.

Это означает, что в предлагаемой матрице 1, заданной с теми же параметрами, что и известная матрица,-но обладающей дополнительными функциональными возможностями, могут быть реализованы более сложные логические функции с большим количеством конъюнктивных термов и меньшим количеством внешних выводов, что увеличивает эффективность используемой площади кристалла БИС устройства и расширяет

его функциональные возможности.

Формула изобретения

1. Программируемая ассоциативная логическая матрица, содержащая программируемую матрицу из m n ячеек, где m — - число строк, п — число столбцов, каждая из которых содержит программируемый ключ опроса, соединенный с общей шиной, и программируе- . мый ключ считывания, вход которого соединен с шиной питания, и элементов

НЕ, m шин совпадения и 2п информационных шин, i-я информационная шина (i = 1, 3, 5, ..., 2п-1) соединена через соответствующий i-й резистор с общей шиной и непосредственно с входом i-ro инвертора, выход которого соединен с (i+1)-й информационной шиной, которая через соответствующий (i+1)-й резистор соединена с общей шиной, настроечный вход kj-ro программируемого ключа опроса соединен с выбранной в соответствии с программируемой функцией i-й или (i+1)-й информационной шиной, выходы и программируемых ключей опроса j-й строки матрицы (j = 1, ..., m) объединены соответствующей j-й шиной совпадений, которая через соответствующий нагрузочный резистор подключена к шине питания, настроечный вход kj-го про- граммируемого ключа считывания соединен с выбранной в соответствии с программируемой функцией j-й шиной совпадения, выходы ш программируемых ключей считывания k-го столбца матрицы (k = 1, 2, ..., n) объединены

1597934 тания.

ro

Составитель В.Лементуев

Техред M.Õoäàíè÷

Редактор Н.Бобкова

Корректор С.Черни

Заказ 3059 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 -й информационной шиной, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в матрицу введены m дополнительных инверторов, входы которых подключены к соответствующим m шинам совпадения, а выходы — к соответствующим m дополнительным шинам несовпадения, настроечный вход kj-ro программируемого ключа считывания соединен с выбранной в соответствии с программируемой функцией j-й шиной несовпадения, i-я и (i+1)-я информационные шины К-ro столбца соединены соответственно с k-м выводом матрицы через соответствующие дополнительно введенные программируемые ключи ввода-вывода, установочные входы которых в зависимости от реализуемых функций в матрице соответственно подключены к шине питания.

2. Матрица по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения числа внешних выводов матрицы, в нее дополнительно введен программируемый коммутатор связи, содержащий программируемые ключи, включенные между соответствующими выводами матрицы и внешними шинами матрицы, причем настроечные входы указанных ключей в зависимости от реализуемых в ,матрице функций соответственно под,.ключены или неподключены к шине пи