Параллельный счетчик единичных сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения формирования двоичного кода числа единичных сигналов входного кортежа (x₁, ..., x_n), x_i∈{0, 1}. В счетчик, содержащий по одному элементу «И» (1) и «исключающее ИЛИ» (2), введены n-1 элементов «И» (1), n-1 элементов «исключающее ИЛИ» (2) и 2n D-триггеров (3). 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др.

Известны параллельные счетчики единичных сигналов (см., например, фиг.1 в описании изобретения к патенту GB 2365636, кл. G 06 F 7/60, 2002 г.), которые формируют двоичный код числа единичных сигналов входного кортежа (х₁, х₂, х₃), х_i∈{0, 1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных параллельных счетчиков единичных сигналов, относятся ограниченные функциональные возможности, поскольку не допускается обработка кортежа (х₁, ..., х_n).

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип параллельный счетчик единичных сигналов (см. рис.2 в статье: Новиков Л.Г. Преобразователи синхронного унитарного импульсного сигнала. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. №8. С.34-35), который содержит элемент «И», элемент «исключающее ИЛИ» и формирует двоичный код числа единичных сигналов входного кортежа (х₁, ..., x₇), х_i∈{0, 1}.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, поскольку не допускается обработка кортежа (х₁, ..., х_n).

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования двоичного кода числа единичных сигналов входного кортежа (х₁, ..., х_n), х_i∈{0, 1}.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в параллельном счетчике единичных сигналов, содержащем по одному элементу «И» и «исключающее ИЛИ», особенность заключается в том, что в него введены n-1 элементов «И», n-1 элементов «исключающее ИЛИ» и 2n D-триггеров, причем первый, второй входы i-го элемента «исключающее ИЛИ» и тактовый вход (n+i)-го D-триггера соединены соответственно с выходом i-го элемента «И», входом данных и тактовым входом i-го D-триггера, подключенного неинвертирующим выходом, входом установки и тактовым входом соответственно к второму входу i-го элемента «И», первому и второму управляющим входам параллельного счетчика единичных сигналов, i-й информационный вход и k-й (, где [·] есть оператор выделения целой части) выход которого образованы соответственно первым входом i-го элемента «И» и неинвертирующим выходом (n+2^k-1)-го D-триггера, выход каждого предыдущего элемента «исключающее ИЛИ» соединен с вторым входом последующего элемента «исключающее ИЛИ», а второй вход первого элемента «исключающее ИЛИ» - с шиной нулевого потенциала, вход данных каждого предыдущего, начиная с (n+1)-го, D-триггера подключен к неинвертирующему выходу последующего D-триггера, а вход данных 2n-го D-триггера соединен с выходом n-го элемента «исключающее ИЛИ».

На фиг.1 и 2 представлены соответственно схема предлагаемого параллельного счетчика единичных сигналов (например, при n=4) и временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Параллельный счетчик единичных сигналов содержит элементы «И» 1₁, ..., 1_n, элементы «исключающее ИЛИ» 2₁, ..., 2_n, D-триггеры 3₁, ..., 3_2n, причем первый, второй входы элемента 2_i и тактовый вход D-триггера 3_n+i соединены соответственно с выходом элемента 1_i входом данных и тактовым входом D-триггера 3_i подключенного неинвертирующим выходом, входом установки и тактовым входом соответственно к второму входу элемента 1_i, первому и второму управляющим входам параллельного счетчика единичных сигналов, i-ый информационный вход и k-ый (, где [·] есть оператор выделения целой части) выход которого образованы соответственно первым входом элемента 1_i и неинвертирующим выходом D-триггера , выход каждого предыдущего элемента «исключающее ИЛИ» соединен с вторым входом последующего элемента «исключающее ИЛИ», а второй вход элемента 2₁ - с шиной нулевого потенциала, вход данных каждого предыдущего, начиная с 3_n+i D-триггера, подключен к неинвертирующему выходу последующего D-триггера, а вход данных D-триггера 3_2n соединен с выходом элемента 2_n.

Работа предлагаемого параллельного счетчика единичных сигналов осуществляется следующим образом. На его первый, ..., n-ый информационные и первый, второй управляющие входы подаются соответственно двоичные сигналы x₁, ..., x_n∈{0, 1} и импульсные сигналы у₁, у₂∈{0,1} (фиг.2), причем период T сигнала у₂ должен удовлетворять условию Т>Δt, где Δt=Δt_Тр+Δt_И+nΔt_{иск или}, а Δt_Тр, Δt_И и Δt_{иск или} есть длительности задержек, вносимых соответственно D-триггером, элементом «И» и элементом «исключающее ИЛИ». Тогда сигналы на выходе элемента 2_i и неинвертирующем выходе D-триггера 3_n+1 будут определяться рекуррентными выражениями

где и q=j есть номера моментов времени t_j и t^* _q соответственно (фиг.2); W_(i-1)0=1; W_0j=0; V₂₀=...=V_n0=Θ; (Θ - неопределенное значение сигнала). В представленной ниже таблице приведены значения выражений (1) при n=4.

W11=x1	W21=x1⊕x2	W31=x1⊕x2⊕x3	W41=x1⊕x2⊕x3⊕x4
V11=Θ	V21=Θ	V31=Θ	V41=W41
W12=0	W22=x1x2	W32=x1x2⊕x1x3⊕x2x3	W42=x1x2⊕x1x3⊕x1x4⊕x2x3⊕x2x4⊕x3x4
V12=Θ	V22=Θ	V32=W41	V42=W42
W13=0	W23=0	W33=x1x2x3	W43=x1x2x3⊕x1x2x4⊕x1x3x4⊕x2x3⊕x2x3x4
V13=Θ	V23=W41	V33=W42	V43=W43
W14=0	W24=0	W34=0	W44=x1x2x3x4
V4=W41	V24=W42	V34=W43	V44=W44

Таким образом, на k-ом (, где [·] есть оператор выделения целой части) выходе предлагаемого параллельного счетчика единичных сигналов при q=n имеем , где β_[log2n]...β₁β₀ есть двоичный код числа единичных сигналов входного кортежа (х₁, ..., х_n).

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый параллельный счетчик единичных сигналов обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает формирование двоичного кода числа единичных сигналов входного кортежа (х₁, ..., x_n,), X_i∈{0, 1}.

Параллельный счетчик единичных сигналов, содержащий по одному элементу «И» и «исключающее ИЛИ», отличающийся тем, что в него введены n-1 элементов «И», n-1 элементов «исключающее ИЛИ» и 2n D-триггеров, причем первый, второй входы i-го элемента «исключающее ИЛИ» и тактовый вход (n+i)-го D-триггера соединены соответственно с выходом i-го элемента «И», входом данных и тактовым входом i-го D-триггера, подключенного неинвертирующим выходом, входом установки и тактовым входом соответственно к второму входу i-го элемента «И», первому и второму управляющим входам параллельного счетчика единичных сигналов, i-ый информационный вход и k-ый где [·] есть оператор выделения целой части) выход которого образован соответственно первым входом i-го элемента «И» и неинвертирующим выходом (n+2^k-1)-го D-триггера, выход каждого предыдущего элемента «исключающее ИЛИ» соединен с вторым входом последующего элемента «исключающее ИЛИ», а второй вход первого элемента «исключающее ИЛИ» - с шиной нулевого потенциала, вход данных каждого предыдущего, начиная с (n+1)-го D-триггера, подключен к неинвертирующему выходу последующего D-триггера, а вход данных 2n-го D-триггера соединен с выходом n-го элемента «исключающее ИЛИ».