Устройство для вычисления симметрических булевых функций

 

ТЯзоВрётен е относйтся к области вычисШтШТьйЬЙ техники и микроэлектроники построения контрол епр йТ8ЩЯ ьГх Цифровых устройств. Цель изобретения - расширение функциональнь в о зйо нбЪтей за счет реализации симметр й с1 и1 т6 уле в ых функций четырех ; Ъеремёйных. Поставленная цель достигаетГШтё ЧтЙ тройство для вычисления симf Шт|гичШШх булевых функций содержит Тзобретение относится к области вычислитё льной техники и микроэлектроники и npe 4Hf3lia4eHO 4/ia построёййя контр0- лепрйгб Дн 1Х цифровых устройств. , Цель изобретения - расширение функционэл6ййГх б8з Шжностей устройства для вь1ч11Сл1|Ш1дс Р|м1Мётр й«1ёских булевых функци Тс из й гШШеТ йчёШйх булевьТх функций четы р ёх переменных. Г Устройство для вычисления симметрических булевых функций содержит элемент И-ЯЕ, двенадцать элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ , вЬсемь Элементов ИЛИ и элемент НЕЖВЙ ОЗНАЧНОСТЬ. Причем первый «.« йй- |,|«ЖШ йШЙ ЙИВ &««к « восемь ИЛИ, двенадцать элементов равнозначности, элемент неравнозначности , элемент И-НЕ, четыре информационных входа, три управляющих входа, пять настроечных входов, один выход . Сложность устройства по числу входов логических элементов равна 67, а быстродействие , определяемое глубиной схемы, равно 5 т, где тзадержка на вентиль. Устройство для вычисления симметрических булевых функций работает s двух режимах. В рабочем режиме устройство реализует некоторую симметрическую булеву функцию чётыр ех переменных F F(Xi,X2,X3,X4), определяемую вектором настройки U (Ui,U2,U3,U4,U5), значения компонент которого принадлежат множеству {0,1}. В режиме контроля устройство перестраивается в легко тестируемую схему и становится самопроверяемым. 1 ил., 1 табл. - -.. vi iBiЈT r-; t - --A.V,T V . --- .-..-. -.-. i..j,-. ;W у;; С .v- ;:--..Г:.;,-j.--. ь-.--; .--,.. «ЛГ; Щшш ®-;вщ :-|й |й |Ш Щ й й ;Ш|:; ч : ..,-.; ; 1| «айбШ ййа Ш йз ШаЛййй, ; Фййг } й1вййШЙ Й й ; |Щ ;ЖМййШШ1|8 айг в &ТРго1РТ Г15 га Ш81Шч НОСТЬ соединен с i-м информационным входом устройства, второй вход 1-го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с первым входом задания режима устройства, первым входом элемента И-НЕ и первым входом четвертого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, (-1)-й вход .2) которого соединен с выходом Q+4)-ro элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход четвертого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с выходом устройства и вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом (к+6)-го (,26) элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. СЛ с N| О СЛ 00 N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.-" -- ;-, ":,ГОСУДАРСТВЕН ЫИ КОМИТЕТ -"= -= ПО ИГбБЙ=ТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ :"-.ПРИ ГКНТ СССР

-жыыЬ! М-.й4:Ъ Ф;.МмъаФа%4:.М !

- ":;:ЙГСАЙИЁ" ИЗОБРЕТЕНЙЯ, -Ж Гй; !ФЙ, J! = -!"".ХЙИЯЬ ЯЯ:-, ЯЯ3) -фЯ "-. -4 ;, лЪ,. - ., -" (21 48 3 8/24

- - :-,(22) 16,07.90

- (46) 30.09.92. Бюл. N 36

--..—.(72) Л.Б.Авгуль, В.П,Супрун, B.È.Êîñòåíåâè÷

-;и С.M.Òåðåøко .= (56) Авторское свидетельство СССР

М 1478208, кл. G 06 F 7/00, 1988.

=.-:-;:- Авторское свидетельство СССР = Я 1527628, кл, G 06 F 7/00, 11/10, 1988.

"- (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

; СИММЕТРИЧЕСКИХ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ ..:::-(57) Изобретенйе* относится к области вы.=" чйсли»тейьйой техники и микроэлектроники

;; ..-"::- й" йредназна чейо» jjii "построения контро—:- - - -":-"лепр»й!Годйых "Ъйфровых устройств. Цель

= йз!обретения — расширение функциональ-;:- -,:::, :. Hblk возможйостей за счет реализации сим :.-::::, -.-.-;, :. и ет"р»ическйхЪулевы»х функций четырех .:;-""перемейнь(х. Поставленная цель достигает - c% тем",что устройство для вычисления сим,- .=. ме!Трическ»йх булевых функций содержит мЖМфФЪВ@ 46:.Ж: .- ;":. Векъ:- ".-. -= - "" - .Фф ф ффф=" Ц )ф(= Я Я ф" Фф. ф."е1м ьм; .я :яф„""ффффф;:фйфф (йфффзфф4ЖМВ)йф444@ф =.:== .: ! =, ф 4 ф4ФЙ зо ретение относится к области вы:; ч!исай!т!ельной техники-и микроэлектроники

- и йредйазйачейо для построения- койтролепрй»г»офнЪ(х»цифровых устройств.

Цель изобретения — расширение функци!она»льных"ЪЬзйбжйостей устройства для вычй»слеййя" сйМЙГтрических булевых функ! " левйх» ф»унции четырех йеременных, УстройСтво для вйчисления" симметрических булевых функций содержит элемент

Й вЂ” НЕ, двенадцать элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, восемь зле»мейтов ИЛИ и элемент

НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ. Причем первый

„„. .Ж „„1765821 А1 »»а;в» »« ..-. » В, »Фь. Йй а.Ф»!М»!Фу4! Ф .!!Ф» ФФФиВжыФ.» . ай4фмщжэ: ». Фыяйдьф, „. »

= " 2 мфмтффФ,.-ф яфффффяд яфйщ ф ю ° восемь "!эл!е»м»ейФЪ ИЛ Й, двенадцать""эле- ментов равнозначности, элемент неравнозначности, элемент И вЂ” Н Е, четыре информационных входа, три управляющих входа, пять настроечных входов, один выход. Сложность устройства по числу входов логических элементов равна 67, а быстродействие, определяемое глубиной схемы, равно 5 r, где т — задержка на вентиль. Устройство для вычисления симметрических булевых функций работает в двух режимах, В рабочем режиме устройство реализует некоторую симметрическую булеву функцию четырех переменных F = F(X>,Х2,ХЗ,Х4), определяемую вектором настройки U =

=(U>,02,Uç,04,0Б), значения компонент которого принадлежат множеству {0,1}. В режиме контроля устройство перестраивается в легко тестируемую схему и становится самопроверяемым. 1 ил., 1 табл, й:!»М"Я-"ЖМ -р Ь !» "-!:- -.*- МЪРНФ4фФО!,!-МЕФщъ - :-! Ф» »"

-ь »ффффф-ф»!. ф»»x3B »» - ф(!@Ям!ГАМЫ H+ 3Й Фж!!.» .-» --, %»фф:,.фф- фф- фью! »! »+ @ +p!ф » Щ ОЖ уф» !!!!»":- - -..- .. -..:::::;: ата йМ:: Ча м -.:::, ффЖфффффф-. ффффф,::! Жфъф ффф „- ..; =,=:--.. (Я вход i-го (((-1,2,3) элемента PABH03HAЧНОСТЬ соединен с i-M информационным входом устройства, второй вход i-го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с первым входом задания режима устройства, первым ф входом элемента И вЂ” НЕ и первым входом четвертого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, (j-1)-й вход (J=1,2) которого соединен с выхо" дом (j+4)-ro элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, Выход четвертого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с выходом устройства и вторым входом элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с первым входом (k+6)-го (k=1,2„„,6) элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, 1765821

Выход (i+6)-го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с j-м входом пятого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, третий вход которого соединен с первым входом третьего элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, (+1)-й вход которого соединен с выходом О+9)-го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, четвертый вход которого соединен с четвертым входом пятого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и вторым входом задания режима устройства.

Первый вход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с третьим входом задания режима устройства, а второй вход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с вторым информационным входом устройства, вторым входом восьмого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и вторым входом одиннадцатого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, Третий вход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с четвертым информационным входом устройства, третьим входом второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, третьим входом восьмого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и третьим входом одиннадцатого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, Выход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединения с вторым входом (3j+6)-го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход которого соединен с пятым входом (7-j)-го элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход второго элемента

РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с вторыми входами седьмого и десятого элементов

РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Первый информационный вход устройства соединен с первым входом (21-!)-ro (i=1,2,3,4) элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с I-м настроечным входом устройства. Выход первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с первым входом 2I-го элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с (И)-м настроечным входом устройства, Выход j-ro элемента ИЛИ соединен с (j+2)-м входом седьмого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход(j+2)го элемента ИЛИ соединен с (j+2)-ми входами восьмого и девятого элементов

РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход (j+4)-ro элемента ИЛИ соединен с О+2)-ми входами десятого и двенадцатого элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход (j+6)-го элемента

ИЛИ соединен с (j+3)-м входом одиннадцатого элемента PABH03HAЧНОСТЬ.

На чертеже представлена схема устройства для вычисления симметричных булевых функций.

Устройство содержит восемь элементов

ИЛИ 1...8, двенадцать элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 9...20, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 21, элемент И вЂ” НЕ 22, четыре информационных входа 23.„26, три управляющих входа 27,28 и 29, пять настроечных входов 30...34 и один выход 35.

Отметим, что элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 21 реализует булеву функцию (а1, а2 аз) = а1а2а3 а1а2а3.

Устройство для вычисления симметрических булевых функций работает в двух ре10 жимах.

В рабочем режиме на управляющий вход 27 подается сигнал z1 = О, на управляющий вход 28 — сигнал z2 = х2, на управляющий вход 29 — сигнал z3 = О. На

15 информационные входы 23...26 поступают двоичные переменные х1...х4 (в произвольном порядке), на настроечные входы

30...34 — сигналы настройки 01...us соответственно, значения которых принадлежат

20 множеству (0,1}. На выходе 35 реализуется некоторая симметрическая булева функция

F = F(xi, х2, хз, х4), определяемая вектором настРойки 0 = (01, 02 03, 04, 05)

В режим контроля устройство перево25 дится подачей сигналов z1 = 1 на управляющий вход 27 и сигнала z2 = 0 на управляющий вход 28. В первом подрежиме контроля на все информационные 23...26, управляющий

29 и все настроечные входы 30„.34 подают30 ся сигналы логической единицы. Во втором подрежиме контроля на зти входы подаются сигналы логического нуля. При отсутствии неисправностей в устройстве на выходе 35 возникает генерация непрерывной после35 довательности импульсов типа меандр с периодом 8 т, где t — задержка на вентиль (период определяется удвоенной глубиной схемы по цепи обратной связи). Возникновение любой константной неисправности

40 произвольной кратности приводит к срыву генерации импульсов либо в обоих подрежимах контроля, либо в одном из них, Значения сигналов на входах устройства во всех режимах работы, а также двоич45 ные номера реализуемых устройством симметрических булевых функций приведены в таблице.

Достоинством устройства является высокая контролепригодность и широкие фун50 кциональные возможности, По сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство реализует в два раза большее количество симметрических булевых функций (устройство реализует 32 симметрические

55 булевы функции четырех переменный, а прототип — 16 симметрических булевых функций трех переменных).

Формула изобретения

Устройство для вычисления симметрических булевых функций, содержащее эле- ж. =-;--:. -. . Ф=-;--: ."ММЙЙйййев3М4ф- :: ..:; .::::. ":;:...... щ ."..:.-.:» ..

5 1765821 6 мент И вЂ” НЕ и двенадцать элементов РАВ- ства, вторым входом восьмого элемента

H03HAЧЙОСТЬ, причем первый вход i-го РАВНОЗНАЧНОСТЬ и вторым входомодин(1=1,2,3«) элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ со- надцатого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, еДЙней С" i-м ййформационным входом ус- третий вход элемента НЕРАВНОЗНАЧтройс«тва, а "второ«й вход i-го элемента 5 НОСТЬ соединен с четвертым информациРАВНОЗН«АЧЙОСТЬ соединен с первым онным входом устройства, третьим входом . =..-" "вхоцом=задаййя"режима устройства, пер- второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, вы@ ВГоф% элем»енТЙ И-HE и первым третьим входом восьмого элемента РАВНОвех»одом«Четвертого элем«ейта« РАВНОЗНАЧ- ЗКАЧНОСТЬ и третьим входом одиннадцаНОСТЬ, О+1)-й вход (j=1,2) которого соеди- 10 того элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход

" нен 1Г "вЦх«бДЬм«(j+4)-го элемента элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен

РАЙЙ УЗЙАЧНОСТЬ, а выход четвертого с вторым входом (3j+6)-го элемента РАВНОэл»емента 77ВЙбЪНАЧНОСТЬ соедй«нен с ЗНАЧНОСТЬ, выход которого соединен с

" - ""выходом Ятроиства и вторым в«хо«дом эле- пятым входом (7-))-го элемента РАВНО м«ента""И вЂ” НЕ, выход которого соединен с 15 ЗНАЧНОСТЬ, выходвторогоэлемента РАВп«ервым в«хбоТом (k+6)-го(k=1,2,.„6) элемента НОЗНАЧНОСТЬ соединен с вторыми

РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход()+6)-гоэлемен- входами седьмого и десятого элементов . =" та Р«АВЧОЙЙАЧТЙУСТЬ соединен с j-м вхо- РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый информаци :::.::::!::-::,------ !*, ...--»»ю», » : р,,р трет« йивход которого соедийен с первым 20 входом (2i-1)-го (i=1,2,3,4) элемента ИЛИ, входо«м» третьего элемента РАВНОЗНАЧ- второй вход которого соединен c I-м наНОСТЬ, (j+1)-й вход которого соединен с строечным входом устройства, выход первыходом (j+9)-го элемента РАВНОЗНАЧ- вого элемента PABHO3HA IHOCTb

НОСТЬ, четвертый вход которого соединен соединен с первым входом 21-го элемента С четвертым входом пятого зла«те«нта РАВ- 25 ИЛИ, второй вход которого соединен с

ЙОЗ«НА«ЧНОСТЬ и вторым входом задания (i+1)-м настроечным входом устройства, режима-»устмртойств«а, о т л и ч а io тц е е с я выход j-го элемента ИЛИ соединен с (j+2)тем, что, с це«лью расшйрения функциональ- м входом седьмого элемента РАВ HOных возможнбстей путем реализации сим- ЗНАЧНОС ГЬ, выход(Т+2)-го элемента ИЛИ метрических булевых функций четырех 30 соединен с ()+2)-ми входами восьмого и

Тте« ременных, ойо содержит восемь элемен- девятого элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, тов ИЛИ и элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход (1+4)-го элемента ИЛИ соединен с причем"первый вход элемента H«EPABHQ3- {j+2)-ми входами десятого и двенадцатого

НАЧНОСТЬ соединен с третьим входом за- элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход дайи«я "режима- устройства, а второй вход 35 (j+6)-го элемента ИЛИ соединен с (j+3)-м элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен входом одиннадцатого элемента РАВНОс вторым информационным входом устрой- ЗНАЧНОС; Ь, таблица настроек устроиства для вычисления симметрических булевых функций

Режим Информационные входы Управляющие входы Настроечные входы Двоичный номер (таблица истинности) реализуемой

23 24 25 26 2, Ев Zs U! I Ua 1 U3 U ОГ на выходе 35 симметричес27 28 (29 30 1 31 32 33 34 кой булевой функции х,. "x " x3 х, 0 х 0 0 О 0 О О 0000 0000 0000 ОООО

0001 .",а. - :., о б о 1" о оооо аоо! о«оо1 оиа

:;-..«; ж= †:-";- . - О О О 1 1 0000 0001 0001 0111

О О I О 0 0001 0110 ОИ О 1000

Рабо- О G 1 О 1 0001 0 110 0 110 1001 чий 0 О Т 1: О 0001 01ТI 0111 1110

О О 1 1 1 0001 0111 0111 1111

0 1 О О О 0110 1000 1000 0000О 1 О О 1 0110 000 1000 0001

=:-.„::,-.. о -1- о" 1 о " о!!О« -i«001 ТооТ о»о

О 1 0 1 1 0110 1001 1001 0111 ...-: ".. ".;- " :: ": :. =. - ;",:"-. =;-".-::- =,:.."."= . O " i - 1«««0 " O ОТЛ 1!«!»О" ! !«О 1000" амяфФ@ффй? - . - -: а 1 1 о от!! 1! 11 т 1! и10 амм Т Т-.с . м -.;ы в, Тф:-м - р» ж ®пффф" ф@: :,". О 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Т 1 1 1 1

- (щ. @ @ц дя О О О О 1000 0000 0000 0000

1 Π0 Π1 1000 0000 0000 0001 — 1 ΠΠ1 Π1000 0001 0001 0110

1765821

Продолжение таблицы

Информационные входы 1

Двоичный номер (таблица

Настроечные входы

Управляющие входы

Режим истинности) реализуемой на выходе 35 симметрической булевой функции

23 24 25 26

z, гв zs

27 28 29

Генерация непрерывной последовательности импульсов типа меандр

Контроль

1 1 1 1 1 1 0 1

1 1 1

0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 1 0 0

Составитель В, Супрун

Редактор Т. Орловская Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп

Заказ 3385 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного 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

Ъ,б

1 0 1

0 .1 0 1

1 0

1 1 0

1 1 0

1 1 0

1 1 0 ! 1 1 .! 1. 1

1 1 1

1 1 1

0 0

0 l

1 0

0 0

0 1

1 0

1 1

0 0

0 1

1 0

1 1

100! 0110 0110 1000

100! О!1О 01! О 100!1001 0111 0111 1110

1001 0111 0111 1111

1110 1000 1000 0000

11! 0 1000 1000 0001

1110 1001 1001 0110 l 110 1001 1001 0111

Е111 f110 1 !f0 1000 !

111 !110 1110 1001

11 11 1111 1111 1110

1111 111 1111 1111