Пороговый элемент

 

Изобретение относится к области автомагикм и вычислительной техники и может быть использовано при построении различных устройств обработки дискретной информации . Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается тем, что в пороговый элемент введены полусумматоры 4.1 - 4.р. Устройство также содержит генератор 1 тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, триггер 3, элемент ИЛИ 5, счетный блок б, накопители 7.1 - 7.р-1, элементы И 8.1 - 8.р-1, элемент И 9. элемент ИЛ И 10, входные информационные шины 11, информационный выход 12, выход 13 конца работы порогового элемента. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р Е,СПУ БЛИК (sl)s Н 03 К 5/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРКТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4339448/21 (22) 08.12.87 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (72) О.H,Móçû÷åíêo (53) 621,373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1277370, кл. Н 03 К 5/24, 24.04.84. (54) ПОРОГОВЪ|Й ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техникии может быть использовано при. построении различИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при построении различных устройств обработки дискретной инфо.рмации.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 изображена структурная схема порогового элемента; на фиг. 2 — структурная схема порогового элемента по п.2 формулы изобретения; на фиг, 3 — схема накопителя.

Пороговый элемент содержит генератор 1 тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, триггер 3, .полусумматоры 4.1 — 4.р, элемент ИЛИ 5, счетный блок 6, накопители 7.1 — 7.р-1 элементы И 8.1 — 8.р-1, элемент И 9. элемент

ИЛИ 10, входные информационные шины

11, информационный выход 12, выход 13 конца работы порогового элемента, Многоканальный сканирующий мультиплексор 2 соединен тактовым входом с выходом генератора 1 тактовых импульсов,,, ЯЦ„„1647871 А1 ных устройств обработки дискретной информации, Цель изобретения — повышение быстродействия — достигается тем, что в пороговый элемент введены полусумматоры

4;1 — 4.р. Устройство также содержит генератор-1. тактовых импульсов, многоканальный сканирующий мультиплексор 2, триггер

3, элемент ИЛИ 5, счетный блох 6, накопители 7.1 — 7.р-1„элементы И 8.1 — 8.р-1, элемент I4 9, элемент ИЛИ 10, входные информационные шины 11, информационный выход 12, выход 13 конца работы порогового элемента.:1 э.п.ф-лы, 3 ил. информационными входами с входными информационными шинами 11, выходом останова — с входом триггера 3, i-м и (р + 1)-м выходами (| = 1,..., р) — с входами полусумматора 4..l. Выходы суммы и переноса полусумматора 4.| 0 = 1,2,.... р-1) соединены с первым и вторым счетными входами накопителя 7./, первый выход которого соединен р, с первым входом элемента И 8,j, соединенного входами с выходом генератора 1 тактовых импульсов 1, выходом триггера 3 и вторыми выходами накопителей 7.1 — 7,j-1, ОО а выходом с вычитающим входом накопителя 7.j u j-м входом элемента ИЛИ 5, соеди- а ненного р-м входом с выходом суммы полусумматора 4.р, а выходом с первым счетным входом счетного блока 6. Второй

° вй счетный вход последнего соединен с выходом переноса полусумматора 4.р, а выход— с информационным выходом 12 порогового элемента. Вторые выходы порогового элемента соединены с входами элемента И. 9, соединенного входом с выходом триггера 3, а выходом с выходом 13 конца работы порогового элемента, 1647871

Пороговый элемент по п.2 формулы изобретения содержит элемент ИЛИ 10, входы которого соединены с выходом .счетного блока 6 и. третьими выходами накопителей

7,1 — 7.р-1, а выход — с информационным выходом 12 порогового элемента, Многоканальный сканирующий vультиплексор 2 может быть выполнен как в устройстве-и рототипе в виде )и/2р(-разрядного распределителя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами 2р групп элементов И (2р — число каналов мультиплексора). Вторые входы элементов И каждой группы являются группой информационных входов мультиплексора, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является соответствующим выходом мультиплексора (выходом соответствующего канала). Тактовый вход распределителя импульсов является тактовым входом сканирующего мультиплексора, а выход последнего разряда распределителя импульсов является выходом останова сканирующего мультиплексора, Многоканальный сканирующий мультиплексор может быть также выполнен в виде

2р регистров сдвига, соединенных информационными входами с информационными входами сканирующего мультиплексора., тактовыми входами с его тактовым входом, а выходами переноса с информационными выходами: сканирующего мультиплексора.

Инверсные выходы каждого регистра сдвига соединены с входами своего элемента.И, а выходы последних — с входами элемента

И, выход которого является выходом. останова скаиирующего мультиплексора, Входы разрешения записи регистров сдвига соединены. с входом записи сканирующего мультиплексора.

Накопитель 7Л в общем случае выполняется в виде реверсивного двоичного счетчика на. «min(Jlogz ():и/р(+ 1) )logy(a+

+ 1) () = Х разрядов, имеющего суммирующий и вычитающий счетные входы первого разряда, а также счетный вход второго . разряда, подключенный параллельно Bblxo" ду переноса первого разряда в режиме суммирования . и являющийся вторым суммирующим. счетным входом накопителя, В исходном состоянии в накопитель записывается число qi О,. Прямые выходы разрядов счетчика с номерами, равными номерам единичных разрядов в двоичном представлении числа qi, и инверсные выходы остальных разрядов соединены с входами элемента .И, прямой выход которого является вторым выходом накопителя, а ини а = » aj 2

i =1

Пусть а1 = а2 =... — ài — 1 = О, а а =

=1. Входы блока, начиная с t-ro и до j-го, такие, что а =а +1 =... =а — — 1, а

aj+1 = О, соединены с .входами эле20 мента И., выход которого, а также входы блока, начиная с (j + 1)-го и до

i-го, такие, что aj +1 =aj+2 =...=Q = О. а

Q +1 = 1, соединены с входами элемента

ИЛИ, выход которого, а также входы блока, . начиная с (i + 1)-го и до Ь-го, такие. чтоа +1 =ai+2 =... =а =1, а а +1 =О, срединены с входами элемента И, выход которого, а также входы блока, начиная с

35 ((+ 1)-ro и кончая входом с номером t, такие, что а +1 =а +2.=... =а = О, а

at+1 =1, соединены с входами элемента

ИЛИ, и так далее до объединения всех входов блока формирования порога (прямых выходов счетчика). Если аи = 1, по.следним является элемент И, если,а = О, последним является элемент ИЛИ. В частном случае при а = 2Р блок формирования порога выполняется в виде элемента ИЛИ, соединенного входами с входами блока от (р+ 1)-го до и-ro, В частном случаеа — — az =... =,ap — 1 =О, aQp =ap+1... =ад =1, бло.кформирова50 ния порога выполняется в виде элемента

И, соединенного входами с входами. блока от р-го дои-го. При a = 2" блок формирования порога выполняется в виде линии связи с. его и-го входа на выход, Счетный блок 6 выполняется в виде суммирующего счетчика на P > j IQgz (а + 1) ( разрядов. Он может иметь любую из известных схемных реализаций счетчика. Отличием используемого счетчика является наличие второго счетного входа, подключаверсный — его первым выходом:(выходы 14 и 15 на фиг. 3).

При выполнении порогового элемента в соответствии с п.2 формулы изобретения

5 либо выбирается qi = 2 — а, при этом третьим выходом накопителя является прямой выход старшего разряда счетчика (см. выход 16 на фиг. 3), либо выходы счетчика соединяются с входами блока форми10 рования порога (прямые выходы разрядов счетчика), реализующего пороговую функцию с весами входов 2 и порогом а = a>

+q, где а — порог функции, реализуемой пороговым элементом, 15 Блок фо.рмирования порога может быть выполнен следующим образом.

Пусть двоичное представление а имеет вид

1647871 емого к счетному входу второго разряда счетчика параллельно переносу из первого разряда. Такой счетчик может быть выполнен, например, на Т -триггерах, соединенных последовательно, причем выход переноса каждого триггера соединен с входом переноса(счетным входом) следующего триггера, выход переноса первого триггера соединен с входом переноса (счетным входом) второго триггера через элемент ИЛИ, второй вход которого является вторым счетным входом счетного блока. В исходном состоянии в счетчик записан код числа q О, При:выборе q -2 -а прямой выход старшего разряда счетчика является выходом счетного узла. В противном случае прямые выходы счетчика соединяются с входами блока формирования порога, равного q + а, реализуемого в описанном выше порядке, выход которого и является выходом счетного блока.

Триггер 3, как и в устройстве-прототипе, выполняется в виде RS-триггера при реализации многоканального сканирующего мультиплексора на регистрах сдвига или при его реализации на распределителе импульсов, когда импульс на выходе останова сиихронизирован с паузой между тактовыми импульсами, либо в виде счетного триггера, когда многоканальный сканирующий мультиплексор выполнен на распределителе импульсов, а импульс на выходе останова синхронизирован с тактовым импульсом;

Функционирует предлагаемый пороговый элемент следующим образом, .В исходном состоянии многоканальный сканирующий мультиплексор 2, счетный блок 6, накопители 7 и триггер 3 сброшены.

При этом на выходе триггера находится нулевой сигнал, блокирующий ..прохождение. тактовых импульсов через элементы И 8.

При выполнении сканирующего мультиплексора 2 на регистрах сдвига входной код с входных информационных шин 11 записан в регистры сдвига.

При поступлении тактовых импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов на тактовый вход многоканального сканирующего мультиплексора 2 последний преобразует параллельный код, подаваемый на группу входных информационных шин 11.i (входы 1-ro канала сканирующего мультиплексора 2), в последовательность импульсов íà его i-м выходе (выходе l-ro канала).

Причем за время работы мультиплексора 2 на его i-м выходе формируется число импульсов,.равное числу единичных сигналов на группе входных информационных шин

11.l.

Импульсы с i-ro и (р+ i)-го выходов сканирующего мультиплексора 2 поступают на входы полусумматора 4;i. Если импульс поступает на один его вход, это вызывает им5 пульс íà его выходе суммы, соединенном с первым счетным входом накопителя 7.i, при (<р и первым счетным входом накопителя счетного блока 6 через элемент ИЛИ 5 при

i = р, к содержимому которых при этом при10 бавляется единица. Если импульс поступает на оба входа полусумматора 4.1, это вызывает импульс на его выходе переноса, соединенноМ с вторым суммирующим счетным входом накопителя 7;! при l

15 блока 6 при l = р, к содержимому которых при этом прибавляется число два.

Если за время работы сканирующего мультиплексора 2 на входы полусумматора

4.р поступает не менее а импульсов, то на

20 выходе счетного блока 6 формируется единичный сигнал, поступающий на выход 12 порогового элемента, являющийся результатом работы и одновременно свидетельст вующий об окончании цикла работы.

25 Результат снимается с выхода 12 счетного блока 6. Если за время работы сканирующего мультиплексора 2 в счетном блоке 6 не происходит накопление требуемого числа импульсов, то работа продолжается в опи30 санном выше порядке до опроса всех входных информационных шин, для чего потребуется )и/2 тактов, где и — разрядность входного кода. При этом по окончании работы многоканального сканирующего

35 мультиплексора 2 он самоблокируется и далее на своих информационных выходах импульсов не формирует. При этом íà его выходе остаиова формируется импульс, переключающий триггер 3 (в паузу между так40 товыми импульсами). При этом на выходе триггера 3 появляется единичный сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов через элементы И 8.

Далее происходит процесс последо45 вательного пересчета содержимого накопителей 7 в счетный блок 6. Пусть 7.!— наименьший номер накопителя, в который записан код, отличный от исходного оь т.е. за время работы многоканального сканиру50 ющего мультиплексора 2 на его счетные входы поступают импульсы, при этом на его первом выходе, соединенном с входом элемента И 8, находится единичный сигнал, а на втором, соединенном с входами элемен55 тов И 8.i+1 — 8.р-1, — нулевой, запрещающий прохождение тактовых импульсов на их выходы, Таким образом, на всех. входах элемента И 8.i, соединенных с вторыми выходами накопителей 7.1 — 7.i — 1, имеются единичные сигналы. В результате тактовые

1647871 импульсы проходят через элемент И 8,l на вычитающий счетный вход накопителя 7Л, от содержимого которого при этом вычитается единица, и через. элемент ИЛИ 5 на счетный вход (первый) счетного блока 6, к содержимого которого при этом прибавляется единица. Работа продолжается таким образом до возвращения накопителя 7.i в исходное состояние. При этом на его первом выходе появляется нулевой сигнал, запрещающий дальнейшее прохождение тактовых импульсов иа выход элемента И 8.!, а на втором выходе — единичный сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на выходы элементов И 8Л+1 — 8.р-1.

Далее аналогично осуществляется пересчет содержимого накопителеи 7;i+ 1 — 7.р-1 в счетный блок 6; и

Если, » xi а, то в некоторый момент

l=1 времени в счетчике счетного блока будет записан код числа q + а, где q - код числа исходного состояния счетчика счетного блока 6. При этом на выходе счетного блока 6 появляется единичный сигнал, поступающий на выход 12 порогового элемента, .являющийся результатом работы и свидетельствующий об окончании цикла работ.ы.

Если xi < а, то по окончании nepei = 1 счета содержимого всех накопителей 7 в счетный блок 6 на их вторых выходах оказываются единичные сигналы, свидетельствующие об их:возвращении в исходное состояние; что вызывает единичный сигнал на выходе элемента И 9, свидетельствующий об окончании цикла работы и поступающий на выход 13 конца работы. порогового элемента.

При этом с выхода 12 порогового элемента снимается нулевой выходной сигнал. и

Таким образом, при xi а на выходе

1=1 порогового элемента формируется единичный сигнал, а в противном случае — нулевой.

В случае устройства по п.2 формулы изобретения, работа порогового элемента осуществляется атом же порядке, что и описанный выше.

Разница заключается в том, что при поступлении.на входы некоторого полусумматора 4 1 числа импульсов, равного порогу а или а + 1, в счетчике накопителя 7.! будет записан код соответствующего числа, что вызывает единичный сигнал íà его третьем выходе, поступающий на вход элемента ИЛИ 10, что вызывает на его выходе

12, являющемся информационным выходом порогового элемента, единичный сигнал, являющийся результатом работы и свидетельствующий о6 окончании цикла работы.

Работа порогового элемента оканчивается при появлении единичного сигнала на одном из выходов 12 или 13. Результат снимается с информационного выхода 12 пороэлемента формируется единичный сигнал, если на его входы подано число единичных сигналов большее или равное порогу, в противном случае на выходе порогового эле15 мента формируется нулевой сигнал

Пороговый элемент обеспечивает повышение быстродействия.

Формула изобретения

1. Пороговый элемент, содержащий многоканальный сканирующий мультиплексор, соединенный тактовым входом с выходом генератора тактовых импульсов, 20 информационными входами с входными информационными шинами, выходом останова с входом. триггера, элемент ИЛИ, соединенный выходом со счетным входом счетного блока., выход которого является информационным выходом порогового элемента, р-1 накопителей и р элементов И, первый выход 1-го накопителя соединен с

30 входом i-го элемента И, выход которого соединен с i-м входом элемента ИЛИ- и вычитающим входом i-го накопителя, а входы — с выходом генератора тактовых импульсов, 35 триггера и вторыми выходами накопителей от первого до (i-1)-го, вторые выходы накопителей соединены с входами элемента И, выход которого соединен с выходом "Окончание работы" порогового элемента, а вход—

40 с выходом триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены р-1 полусумматоров, причем входы 1-ro полусумматора соединены с i-м и {p+1}M информационными выхода45 ми многоканального сканирующего мультиплексора (i = 1, 2, „., р); выход суммы р-го полусумматора соединен с входом элемента ИЛИ, а выход переноса — с вторым суммирующим входом счетного блока,вы50 ходы суммы и переноса j-го полусумматора (j = 1, 2 ..;, р-1) соединены с первым и вторым суммирующими входами J-го накопителя.

2. Элемент по п.1, отличающийся

55 тем, что, с целью повышения быстродейст.вия, третьи выходы накопителей соединены с входами второго элемента ИЛИ, соединенного входом с выходом счетного блока, а выходом с информационным выходом порогового элемента. гового элемента.

10 . Таким образом, на выходе порогового

16478.71

1647871

11.Pef

ft. p-f

Фиэ. р

Составитель В. Якимов . Редактор Т; Юрчикова- Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А. Осауленко

Заказ 1651. Тйраж 477 Подписное

9НИИПЙГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101